高中生物北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第一节 基因工程的原理课时作业

【名师】第一节基因工程的原理-3作业练习

一．单项选择

1．乙烯生物合成酶基因可以控制乙烯的合成，科学家将该基因的反义基因导入番茄细胞内，培育转基因延熟番茄，延长其储藏期。反义基因的作用机制如下图所示，下列说法错误的是（    ）

A．有意义mRNA和反义mRNA是通过相应基因转录而来的

B．乙烯生物合成酶基因的模板链的序列与反义基因的是互补的

C．乙烯是乙烯生物合成酶基因的表达产物，可促进果实成熟

D．因为mRNA形成双链后无法进行翻译，所以无乙烯生物合成酶生成

2．限制性核酸内切酶能识别特定的DNA序列并进行剪切,不同的限制性核酸内切酶可以对不同的核酸序列进行剪切。现用3种不同的限制性核酸内切酶对一个6.2 kb (千碱基对)大小的线状DNA进行剪切后,用凝胶电泳分离各核酸片段,实验结果见下表。 请问:3种不同的限制性核酸内切酶在此DNA片段上的切点位置是图中的（    ）

A．

B．

C．

D．

3．下面是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是

A． B． C． D．

4．基因工程技术也称DNA重组技术，其实施必须具备的4个必要条件是（    ）

A．工具酶．目的基因．载体．受体细胞

B．重组DNA．RNA聚合酶．内切酶．连接酶

C．模板DNA．信使RNA．质粒．受体细胞

D．目的基因．限制酶．载体．受体细胞

5．北极比目鱼中有抗冻基因。如图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是（    ）

A．过程①获取的目的基因，可用于比目鱼基因组测序

B．过程①中通过逆转录法获得的目的基因，可用于基因工程

C．用不同的限制酶处理含目的基因的片段和质粒，不可能形成重组质粒

D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中基因的存在与否及是否完全表达

6．如图是质粒载体的结构模式图，下列说法正确的是（    ）

A．质粒是由许多核糖核苷酸相互连接而成的

B．抗生素抗性基因有利于目的基因导入细胞

C．限制酶可切开质粒上的目的基因插入位点

D．复制原点有助于目的基因整合到染色体上

7．下列关于 DNA 连接酶的作用叙述正确的是（    ）

A．DNA 连接酶的基本组成单位是脱氧核苷酸

B．将单个脱氧核苷酸加到 DNA 片段的骨架上连接起来，重新形成磷酸二酯键

C．连接 DNA 链上碱基之间的氢键

D．将断开的两个 DNA 片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键

8．下列关于基因工程的基本工具的说法中，正确的是（    ）

A．DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端，连接效率不同

B．质粒是基因工程中最常用的载体，某些病毒也可以作为载体

C．质粒要具有标记基因，有且只有一个限制酶切点，以便得到与外源基因相同的黏性末端

D．限制酶可从原核细胞中提取，只能用于切割目的基因

9．下图甲表示限制酶EcoR I的识别序列和切割位点，图乙表示DNA片段，图丙表示质粒及限制酶的切割位点。下列分析正确的是（    ）

A．目的基因被EcoR I切割后将产生序列为—TTAA的平末端

B．限制酶作用于图乙中的①，DNA连接酶作用于②和③

C．用HindⅢ和Pst I两种限制酶切割质粒，不会影响含目的基因的受体细胞的筛选

D．用PstI和EcoR I两种限制酶切割质粒，有利于目的基因与质粒正确连接

10．某目的基因两侧的DNA序列所含的限制性核酸内切酶位点如图所示，最好应选用下列哪种质粒作为载体（     ）

A． B．

C． D．

11．在DNA连接酶的催化下形成的化学键和位置分别是(    )。

A．氢键碱基与脱氧核糖之间

B．氢键碱基与碱基之间

C．磷酸二酯键磷酸与脱氧核糖之间

D．磷酸二酯键脱氧核糖与碱基之间

12．图中切割DNA分子的酶是（    ）

A．RNA聚合酶

B．DNA连接酶

C．DNA聚合酶

D．限制性核酸内切酶

13．下列有关质粒的叙述，正确的是（    ）

A．质粒是存在于细菌中的一种细胞器

B．质粒改造后可用作基因工程的载体

C．质粒上基因的表达不遵循中心法则

D．质粒一般具有合成抗生素的基因以便筛选受体细胞

14．下列叙述正确共几项（    ）

①限制性内切酶的特点是识别特定的核苷酸序列和具有特定的酶切位点

②上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，可以想象这头牛发生了基因突变

③根据mRNA的信息推出并获取目的基因的方法是用DNA探针测出目的基因

④转基因抗虫棉的生产过程中不需要用到的工具是噬菌体

⑤可以作目的基因“分子运输车”的是天然质粒

⑥在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是将目的基因导入受体细胞

⑦培育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体

⑧基因工程常用细菌等原核生物作受体细胞的原因包括繁殖速度快．遗传物质相对较少．多为单细胞，操作简便

A．三 B．四 C．五 D．六

15．基因工程需要专门的工具，其中被称为“基因剪刀“的是（    ）

A．解旋酶 B．DNA连接酶

C．DNA聚合酶 D．限制性核酸内切酶

16．下表为几种限制性核酸内切酶识别的序列和切割的位点。如图，已知某DNA在目的基因的两端1．2．3．4四处有BamHⅠ或EcoRⅠ或PstⅠ的酶切位点。现用BamHⅠ和EcoRⅠ两种酶同时切割该DNA片段（假设所用的酶均可将识别位点完全切开），下列各种情况中，可以防止酶切后单个含目的基因的DNA片段自身连接成环状的是

A．1为BamHⅠ，2为EcoRⅠ，3为BamHⅠ，4为PstⅠ

B．1为EcoRⅠ，2为BamHⅠ，3为BamHⅠ，4为PstⅠ

C．1为PstⅠ，2为EcoRⅠ，3为EcoRⅠ，4为BamHⅠ

D．1为BamHⅠ，2为EcoRⅠ，3为PstⅠ，4为EcoRⅠ

17．用Xho Ⅰ和Sal Ⅰ两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述错误的是（    ）

A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同

B．图2中酶切产物可用于构建重组DNA

C．图中被酶切的DNA片段是单链DNA

D．泳道①中是用Sal Ⅰ处理得到的酶切产物

18．下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X 是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法正确的是（    ）

A．该细菌的性状被定向改造，形成能合成胰岛素的细胞

B．质粒一般具有多个标记基因和多个限制酶切点

C．若要获得未知序列的胰岛素原基因，可到基因库中寻找

D．要获得相同的粘性未端，必须用相同的限制性核酸内切酶剪切

参考答案与试题解析

1．【答案】C

【解析】

试题分析：

分析题图：由图中信息所示，反义基因能使番茄延熟延长其储藏期的原理是：反义基因转录出的mRNA即反义mRNA，能够与乙烯生物合成酶基因转录出来的有意义mRNA进行杂交形成双链，进而阻止乙烯生物合成酶基因的表达。

解答：

A．由图示可以看出，有意义mRNA和反义mRNA是通过相应基因转录而来的，A正确；

B．由图示原理，反义mRNA能够与乙烯生物合成酶基因转录出来的有意义mRNA进行杂交形成双链，并且有意义mRNA和反义mRNA是通过相应基因转录而来的，所以，可以推测乙烯生物合成酶基因的模板链的序列与反义基因的模板链是互补的，B正确；

C．乙烯生物合成酶基因的表达产物可以控制乙烯的合成，乙烯不是其表达产物，C错误；

D．翻译过程是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，图示两种mRNA杂交在一起进而阻断了乙烯生物合成酶基因的有意义mRNA的翻译过程，D正确。

故选C。

2．【答案】D

【解析】

试题分析：限制性内切酶具有特异性，一种限制性内切酶能识别特定的DNA序列并进行剪切，且不同的限制性内切酶可以对不同的核酸序列进行剪切。先根据B．C和B+C切割后的片段可知B点位于C切割形成的3.6片段中，再结合A．A+B和A+C切割后的片段可知A点位于B切割的1.0片段和C切割的1.4片段中，即D项正确。

3．【答案】C

【解析】

试题分析：

基因表达载体的元件：复制原点．启动子．终止子．目的基因和标记基因。

解答：

质粒中amp和tet均为标记基因，若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，目的基因应该插入到amp上，破坏amp，保证tet的完整性。综上所述，ABD不符合题意，C符合题意。故选C。

4．【答案】A

【解析】

试题分析：

基因工程需要的工具有：限制酶．DNA连接酶．运载体。基因工程的实质是将一种生物的基因转移到另一种生物的细胞中，因此需要目的基因和受体细胞。

解答：

A．限制酶．DNA连接酶．运载体．目的基因和受体细胞是基因工程中的必需具备的条件，A正确；
B．重组DNA是由目的基因和质粒重组形成的，RNA聚合酶是转录需要的酶，细胞中具有该种酶，因此不是基因工程必需的条件，B错误；
C．mRNA是基因转录的产物，基因工程中不需要提供该物质，质粒是运载体中的一种，除了质粒还有动植物病毒和噬菌体等，因此质粒不是基因工程中必须的，C错误；

D．基因工程需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶，D错误。

故选A。

5．【答案】B

【解析】

试题分析：

基因工程的四个基本步骤是：目的基因的获取．构建基因表达载体．将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定，图中过程①表示目的基因的获取，过程②表示构建基因表达载体。

解答：

A．图中①是获取目的基因的过程，获取的目的基因，可用于基因工程，但由于该基因中缺少非编码区和内含子，该基因不能用于比目鱼基因组测序，A错误；

B．根据以上分析已知，过程①中通过逆转录法获得的目的基因，可用于基因工程，B正确；

C．用不同的限制酶处理含目的基因的片段和质粒，可以形成重组质粒，C错误；

D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中基因的存在与否，但是不能检测是否完全表达，D错误。

故选B。

6．【答案】C

【解析】

试题分析：

质粒是一种裸露的．结构简单．独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中。质粒DNA分子上有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

解答：

A．质粒是一种裸露的．结构简单．独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子，其基本组成单位为脱氧核苷酸，A错误；

B．抗生素抗性基因为质粒DNA分子上的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，B错误；

C．质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中，C正确；

D．复制原点有助于质粒分子在细胞中进行自我复制，D错误。

故选C。

7．【答案】D

【解析】

试题分析：

DNA连接酶和DNA聚合酶的区别：

①DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸加到已有的核苷酸片段上，形成磷酸二酯键；

②DNA连接酶是同时连接双链的切口，而DNA聚合酶只是在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来；

③DNA连接酶不需要模板，而DNA聚合酶需要模板。

解答：

A．DNA 连接酶的基本组成单位是氨基酸，A错误；

B．DNA聚合酶能将单个的脱氧核苷酸连接到主链上，B错误；

C．DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖，C错误；

D．DNA连接酶能将断开的两个 DNA 片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键，D正确。

故选D。

8．【答案】B

【解析】

试题分析：

基因工程的工具：

（1）限制酶：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，形成黏性末端和平末端两种。

（2）DNA连接酶：据酶的来源不同分为两类：E．coliDNA连接酶．T4DNA连接酶。这二者都能连接黏性末端，此外T4DNA连接酶还可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低。

（3）运载体：常用的运载体有质粒．噬菌体的衍生物．动植物病毒。

解答：

A．DNA连接酶可以连接黏性末端和平末端，连接效率不同，A错误；

B．质粒是基因工程中最常用的载体，某些病毒也可以作为载体，B正确；

C．质粒作为运载体，要有一个至多个限制酶的切点，C错误；

D．限制酶用于切割目的基因和载体，D错误。

故选B。

9．【答案】D

【解析】

试题分析：

分析题图：甲图中限制酶切割完成后形成的黏性末端为—TTAA；乙图中①是氢键，③是磷酸二酯键；丙图四环素和青霉素抗性基因为标记基因，其他为限制酶切割位点。

解答：

A．当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两链分别切开时，产生的是黏性末端，当限制酶在它识别序列中心轴线处切开时，产生的是平互末端，由图，目的基因被EcoR I切割后将产生序列为—TTAA的黏性末端，A错误；

B．限制酶和DNA连接酶作用于相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键即图中③处化学键，B错误；

C．HindⅢ和Pst I两种限制酶切割位点分别位于四环素和青霉素抗性基因部位，抗性基因为标记基因，其作用是便于目的基因的鉴定和筛选，C错误；

D．用PstI和EcoR I两种限制酶切割质粒，可以防止质粒自身的环化，有利于目的基因与质粒正确连接，D正确。

故选D。

10．【答案】D

【解析】

试题分析：

分析题图：目的基因左侧有限制酶NheⅠ和AluⅠ的识别序列，右侧有限制酶NheⅠ和SmaⅠ的识别序列，若仅用限制酶NheⅠ，能获取目的基因，但可能会导致自身环化或于运载体反向连接；若选用限制酶NheⅠ和AluⅠ，可能获取的是不含目的基因的DNA片段；因此最后选用限制酶NheⅠ和SmaⅠ来切割。

解答：

A．目的基因只有一侧含有限制酶NheⅠ的识别序列，用此酶不能获取目的基因，A错误；
B．目的基因两侧含有限制酶AluⅠ的识别序列，但只用此酶切割可能会导致目的基因和质粒反向连接或自身环化，B错误；
C．目的基因两侧含有限制酶NheⅠ和AluⅠ的识别序列，但用这两种酶切割可能会获得不含目的基因的片段，C错误；
D．目的基因两侧含有限制酶NheⅠ和SmaⅠ的识别序列，用这两种酶切割会获取目的基因，而且能防止目的基因和质粒的自身环化和反向连接，D正确。
故选D。

11．【答案】C

【解析】

本题考查DNA连接酶的作用。DNA连接酶的作用只是催化DNA片段的“缝合”，能恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，不能催化氢键形成。

12．【答案】D

【解析】

试题分析：

RNA聚合酶是以一条DNA链或RNA为模板催化合成RNA的酶；DNA连接酶主要用于基因工程，将由限制性核酸内切酶“剪”出的粘性末端重新组合，故也称“基因针线”。

DNA聚合酶是以亲代DNA为模板，催化底物核苷酸分子聚合形成子代DNA的一类酶。限制性核酸内切酶是可以识别并附着特定的脱氧核苷酸序列，并对每条链中特定部位的两个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键进行切割的一类酶。

解答：

A．根据图示，该酶的作用是切割DNA，而RNA聚合酶是催化合成RNA的酶，A错误；

B．DNA连接酶是将由限制性核酸内切酶“剪”出的粘性末端重新组合，与图示酶作用不同，B错误；

C．DNA聚合酶是以亲代DNA为模板，催化底物核苷酸分子聚合形成子代DNA的一类酶，其作用与图示不同，C错误；

D．根据图示，能特异性识别特定的DNA位点并对该DNA分子进行切割的酶是限制性核酸内切酶，D正确。

故选D。

13．【答案】B

【解析】

试题分析：

14．【答案】B

【解析】

试题分析：

基因工程中常用的运载体有质粒．动植物病毒和λ噬菌体衍生物，将目的基因导入植物细胞时，体细胞和受精卵均可以。

解答：

①限制性核酸内切酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，故其特点是识别特定的核苷酸序列和具有特定的酶切位点，①正确；

②基因工程培育出的转基因牛发生了基因重组，②错误；

③根据mRNA的信息推出并获取目的基因的方法是以mRNA为模板反转录出目的基因，③错误；

④转基因抗虫棉的生产过程中需要用到的工具是限制性核酸内切酶．DNA连接酶．质粒，不需要噬菌体，④正确；

⑤在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，⑤错误；

⑥在基因操作的基本步骤中，人工合成目的基因．目的基因与运载体结合．检测目的基因的表达均需要碱基互补配对，将目的基因导入受体细胞不进行碱基互补配对，⑥正确；

⑦植物细胞的全能性较高，可以直接导入体细胞再进行植物组织培养，不需要像动物一样只能导入受精卵，如农杆菌转化法的受体细胞是植物伤口处的体细胞，⑦错误；

⑧基因工程常用细菌等原核生物作受体细胞的原因包括繁殖速度快．遗传物质相对较少．多为单细胞，操作简便，⑧正确。

故选B。

15．【答案】D

【解析】

试题分析：

解旋酶和DNA聚合酶被应用于DNA分子的复制过程中，分别用于断裂氢键打开双螺旋和合成DNA子链；基因工程中必需的工具有限制酶．DNA连接酶和载体，其中限制酶被称为“基因剪刀”，DNA链接酶被称为“基因的针线”。

解答：

基因工程中必需的工具有限制性核酸内切酶（限制酶）．DNA连接酶和载体，其中限制酶被称为“基因剪刀”，DNA链接酶被称为“基因的针线”，D正确。

故选D。

16．【答案】A

【解析】

试题分析：

由于限制酶具有特异性，一种限制酶只能识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并形成特定的黏性末端．题干中提出“为防止酶切后单个含目的基因的DNA片段自身连接成环状”，即要求目的基因两侧的黏性末端不同，因此一般选择不同的限制酶进行切割。

解答：

A．如果1为BamHⅠ，2为EcoRⅠ，3为BamHⅠ，4为PstⅠ，则用BamHⅠ和EcoRⅠ两种酶同时切割该DNA片段，将会在2处和3处将目的基因切割，并且形成了不同的黏性末端，可以防止目的基因的自身环化，A正确；
B．如果1为EcoRⅠ，2为BamHⅠ，3为BamHⅠ，4为PstⅠ，则用BamHⅠ和EcoRⅠ两种酶同时切割该DNA片段，将会在2处和3处将目的基因切割，并且2处和3处形成了相同的黏性末端，不符合题意，B错误；
C．C项中2处和3处均被EcoRⅠ酶切割，因此2处和3处形成了相同的黏性末端，不符合题意，C错误；
D．如果1为BamHⅠ，2为EcoRⅠ，3为PstⅠ，4为EcoRⅠ，则用BamHⅠ和EcoRⅠ两种酶同时切割该DNA片段，将会在2处和4处将目的基因切割，并且黏性末端相同，不符合题意，D错误。
故选A。

17．【答案】C

【解析】

试题分析：

题图分析，图示DNA中有的XhoⅠ酶切位点有两个，经过XhoⅠ酶切后会产生3个DNA片段；图示DNA中有的Sal Ⅰ酶切位点有三个，经过Sal Ⅰ酶切后会产生4个DNA片段；经过电泳分析后也印证了上述分析，同时也说明两种酶识别的序列是不同的。

解答：

A．结合分析可知，图1中两种酶识别的核苷酸序列不同，A正确；

B．图2中两个泳道中的酶切产物有相同的黏性末端，因此可用于构建重组DNA，B正确；

C．限制酶作用的对象是双链DNA分子，因此，图中被酶切的DNA片段是双链DNA，C错误；

D．泳道①中是用Sal Ⅰ处理得到的酶切产物，泳道②中是用XhoⅠ处理得到的酶切产物，D正确。

故选C。

18．【答案】A

【解析】

试题分析：

B项，质粒作为运载体，需要具备的条件有：能在受体细胞中复制并稳定保存；具有一至多个限制酶切点，供多种外源DNA片段插入；具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，故B项错误。C项，基因与运载体的重组

解答：

A．含有胰岛素原基因的质粒被导入细菌细胞，故该细菌的性状被定向改造，形成能合成胰岛素的细胞，A正确；

B．质粒作为运载体一般需要具有多个限制酶切点以便转运目的基因，同时具有特殊的标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞，但未必需要载体有多个标记基因，B错误；

C．未知序列的胰岛素原基因，无法从基因库中寻找，C错误；

D．不同的限制酶也可以切出相同的黏性末端，故要获得相同的粘性未端，未必需要相同的限制性核酸内切酶，D错误。

故选A。