高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具练习

第3章　基因工程

第1节　重组DNA技术的基本工具

基础巩固

1.下列关于基因工程的叙述,错误的是(　　)

A.一种限制酶一般只能识别特定的核苷酸序列

B.基因工程所依据的原理是基因突变

C.基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的

D.基因工程能够定向地改变生物的性状,培育出新品种

答案:B

解析:基因工程是将目的基因移植入受体细胞,依据的原理是基因重组。

2.20世纪90年代开始兴起的DNA疫苗被称为第三代疫苗。医学专家将病毒抗原基因中的一段编码序列(通常是裸露的DNA)与质粒重组后注入人体的肌细胞内,通过表达使人获得免疫能力。下列叙述错误的是(　　)

A.病毒抗原基因与质粒重组时需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶

B.病毒抗原基因在体内表达时会发生碱基互补配对

C.重组质粒在机体细胞内表达后,能引起机体免疫反应

D.重组质粒在机体细胞内的表达产物具有与原病毒一样的致病性

答案:D

解析:重组质粒在机体细胞内的表达产物为病毒抗原,能引起机体发生免疫反应,但不具有与原病毒一样的致病性。

3.限制酶可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制酶BamH Ⅰ、EcoRⅠ、Hind Ⅲ及BglⅡ的识别序列及每一种限制酶的特定切割部位。

其中切割出来的DNA片段末端可以互补结合的两种限制酶是(　　)

A.BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ

B.BamH Ⅰ和Hind Ⅲ

C.BamH Ⅰ和BglⅡ

D.EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ

答案:C

解析:BamHⅠ和BglⅡ切出的黏性末端的碱基能互补配对。

4.下列关于质粒的说法,错误的是(　　)

A.质粒存在于细菌和酵母菌等生物的细胞中

B.质粒DNA分子中每个磷酸基团都连两个脱氧核糖

C.不同的质粒DNA,(A+G)/(T+C)的比值一定相同

D.质粒是基因工程中常用的工具酶

答案:D

5.下列关于基因工程各种工具的叙述,错误的是(　　)

A.E.coli DNA连接酶只能“缝合”黏性末端

B.限制酶主要来自原核生物,限制酶一般不切割自身DNA

C.载体上必须有2个以上限制性内切核酸酶的切割位点

D.限制酶断开磷酸二酯键,T4 DNA连接酶能恢复磷酸二酯键

答案:C

6.已知在一线性DNA分子上有3个某种限制性内切核酸酶的切割位点,如下图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该限制酶切断,则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子,若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断,则从理论上讲,经该限制酶切开后,这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是(　　)

线性DNA分子的酶切示意图

A.3种　　　　　 B.4种

C.9种 D.12种

答案:C

解析:有以下3种切割情况。(1)只切开1个位点,则有3种情况:切点在a、bcd之间,则片段为a、bcd2种;切点在ab、cd之间,则片段为ab、cd2种;切点在abc、d之间,则片段为abc、d2种。(2)切开2个位点,则有3种情况:切在a、b、cd之间,则片段为a、b、cd3种;切点在a、bc、d之间,则片段为a、bc、d3种;切点在ab、c、d之间,则片段为ab、c、d3种。(3)切开3个位点,即切点在a、b、c、d之间,则片段为a、b、c、d4种。所以不重复的片段共有9种。

7.EcoRⅠ和SmaⅠ限制酶识别的序列均由6个核苷酸组成,但切割后产生的结果不同,其识别序列和切割位点(图中箭头处)如下图所示。据图分析,下列说法正确的是(　　)

A.所有限制酶的识别序列均由6个核苷酸组成

B.SmaⅠ切割后产生的是黏性末端

C.用DNA连接酶连接平末端和黏性末端的效率一样

D.细菌细胞内的限制酶可以切割外源DNA,防止外源DNA入侵

答案:D

解析:不是所有限制酶的识别序列均由6个核苷酸组成,也有少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。据图可知,SmaⅠ在它识别序列的中心轴线处将DNA片段切开,产生的是平末端。用DNA连接酶连接平末端的效率比较低。细菌细胞内的限制酶可以切割外源DNA,防止外源DNA入侵,是一套完善的防御体系。

8.下列关于生物学中常见的几种酶的叙述,正确的是(　　)

A.DNA连接酶将目的基因的黏性末端与载体的黏性末端之间的碱基黏合

B.用限制性内切核酸酶从质粒上切下一个目的基因需消耗4分子水

C.限制酶能通过专一性破坏双链DNA分子中碱基之间的氢键来切割DNA分子

D.T4 DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端

答案:B

解析:DNA连接酶能够恢复被限制酶切开的磷酸二酯键,A项错误。用限制性内切核酸酶从质粒上切下一个目的基因,要断裂4个磷酸二酯键,故需消耗4分子水,B项正确。限制酶切割DNA分子时,是破坏了同一条链上相邻脱氧核苷酸之间的化学键即磷酸二酯键,而不是两条链上互补配对的碱基之间的氢键,C项错误。T4DNA连接酶既可以连接双链DNA片段互补的黏性末端,也可以连接平末端,但连接平末端时的效率比较低,D项错误。

9.某线性DNA分子含有3 000个碱基对(bp),先用限制酶a切割,再把得到的产物用限制酶b切割,得到的DNA片段大小如下表所示。限制酶a和限制酶b的识别序列和切割位点如下图所示。下列有关说法正确的是(　　)

A.在该DNA分子中,限制酶a与限制酶b的识别序列分别有3个和2个

B.限制酶a与限制酶b切出的黏性末端不能相互连接

C.限制酶a与限制酶b切断的部位分别为磷酸二酯键和氢键

D.用这两种酶和DNA连接酶对该DNA分子进行反复切割、连接操作,若干循环后,—AGATCC——TCTAGG—序列会明显增多

答案:D

解析:由限制酶a、限制酶b切割后产生的DNA片段可知,限制酶a识别序列有2个,限制酶b识别序列也有2个,限制酶a和限制酶b切出的黏性末端可进行互补配对,故可连接;限制酶a、限制酶b均切割磷酸二酯键。

10.下列与“DNA的粗提取与鉴定”的原理无关的是(　　)

A.DNA分子在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同

B.DNA分子在温度超过90 ℃时双螺旋解聚为两条单链

C.DNA不溶于酒精溶液,但某些蛋白质溶于酒精

D.在沸水浴的条件下,DNA与二苯胺反应呈蓝色

答案:B

解析:DNA分子在温度超过90℃时,双螺旋解聚为两条单链与DNA的粗提取与鉴定无关。

11.下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图,据图回答下列问题。

(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同,都是　　　　　　,二者还具有其他共同点,如①　　　　　　　　,②　　　　　　　　　　(答出两点即可)。 

(2)若质粒DNA分子的切割末端为—A
—TGCGC,则与之连接的目的基因切割末端应为　　　　　　　　;可使用　　　　　　　　把质粒和目的基因连接在一起。 

(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为　　　　　　,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。

(4)下列常在基因工程中用作载体的是　　　。 

A.苏云金杆菌的抗虫基因　

B.土壤农杆菌的环状RNA分子

C.大肠杆菌的质粒　

D.动物细胞的染色体

答案:(1)DNA　能够自我复制　具有遗传效应

(2)CGCGT—  A—　DNA连接酶

(3)标记基因　便于重组DNA分子的筛选

(4)C

能力提升

1.(不定项选择题)某种着色性干皮病的致病原因是相关染色体DNA发生损伤后,未能完成下图所示的修复过程。下列相关说法错误的是(　　)

A.完成过程③至少需要2种酶

B.酶Ⅰ或酶Ⅱ功能异常或缺失都可导致患该病

C.该病是染色体结构变异所致

D.该修复过程的场所是细胞质

答案:CD

解析:完成过程③需要DNA聚合酶将脱氧核苷酸连接到DNA片段上,之后还需要DNA连接酶将DNA片段连接起来。由题图可知,该DNA的修复需要酶Ⅰ和酶Ⅱ,因此酶Ⅰ或酶Ⅱ功能异常或缺失都可导致患病。该病是由于基因结构改变引起的,属于基因突变。染色体位于细胞核中,因此修复染色体DNA损伤的过程发生在细胞核中。

2.现有一长度为1 000个碱基对(bp)的DNA分子,用限制性内切核酸酶(EcoRⅠ)酶切后得到的DNA分子仍是1 000 bp,用KpnⅠ单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子,用EcoRⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子。下列能正确表示该DNA分子的酶切图谱的是(　　)

答案:D

解析:A项所示的DNA用KpnⅠ单独酶切会得到600bp和200bp两种长度的DNA分子,不符合题意。B项所示的DNA用EcoRⅠ单独酶切会得到800bp和200bp 两种长度的DNA分子,不符合题意。C项所示的DNA用EcoRⅠ酶切后得到200bp和800bp两种长度的DNA分子,不符合题意。D项所示的DNA用EcoRⅠ酶切后得到的DNA分子的长度是1000bp,用KpnⅠ单独酶切得到400bp和600bp两种长度的DNA分子,用EcoRⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子,符合题意。

3.下表是几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点,其中切割位点相同的酶不重复标注。用下图所示质粒和目的基因构建重组质粒,最宜选用哪两种限制酶切割?(　　)

图1

图2

A.BamHⅠ和HindⅢ 

B.BclⅠ和HindⅢ

C.BamHⅠ和Sau3AⅠ 

D.BclⅠ和Sau3AⅠ

答案:B

解析:由题意可知,选择的限制酶应在目的基因两端和质粒上均有识别位点,故排除Sau3AⅠ;BamHⅠ的切割位点位于质粒的四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因中间,若选用此酶切割会破坏这两种抗性基因,影响后续重组质粒的筛选,故排除BamHⅠ酶,因此应选用BclⅠ和HindⅢ进行切割。

4.有关下图所示黏性末端的说法,错误的是(　　)

A.甲、乙、丙黏性末端是由各自不同的限制性内切核酸酶酶切产生的

B.甲、乙具有相同的黏性末端,可相互连接,甲、丙之间不能

C.DNA连接酶的作用位点在b处,催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键

D.切割甲的限制性内切核酸酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子

答案:C

解析:甲、乙黏性末端可相互连接,但甲、丙之间不能相互连接。DNA连接酶作用位点在a处,催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键。切割甲的限制性内切核酸酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子。

5.回答下列有关基因工程的问题。

(1)基因工程中使用的限制酶,其特点是　　　　　　　　　　　　。下图四种质粒含有E1和E2两种限制酶的识别序列,Apr表示青霉素抗性基因,Tcr表示四环素抗性基因。 

(2)将两端用E1切开的Tcr基因与用E1切开的质粒X-1混合连接,连接后获得的质粒类型有　　　　　　。(可多选) 

A.X-1　 B.X-2

C.X-3　 D.X-4

(3)若将上图所示X-1、X-2、X-3、X-4四种质粒分别导入大肠杆菌,并分别涂布在含有青霉素的培养基上和含有四环素的培养基上。在这两种培养基上均不能生长的大肠杆菌类型有　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　。 

(4)如果X-1用E1酶切,产生含850个碱基对和3 550个碱基对的两种片段,那么质粒X-2(Tcr基因的长度为1 200个碱基对)用E2切后的片段长度为　　　　个碱基对。 

答案:(1)特异性地识别和切割DNA

(2)ABC

(3)无质粒的大肠杆菌　含X-3的大肠杆菌

(4)4 750

解析:(1)限制酶能特异性地识别和切割DNA。(2)用E1切开质粒X-1后,质粒X-1暴露出1个黏性末端,Apr被切下。两端用E1切下的Tcr基因含有与上述切割后的质粒X-1、Apr基因相同的黏性末端,混合后会出现自身环化现象,或形成重组质粒,故会形成X-1、X-2、X-3质粒。(3)含X-1的大肠杆菌在含青霉素的培养基上可以生长,含X-2的大肠杆菌在含有四环素的培养基上可以存活,含X-3的大肠杆菌不含抗性基因,不能在两种培养基上生长,不含质粒的大肠杆菌也不能在这两种培养基上生长。(4)X-2含有的碱基数为1200+3550=4750(bp),用E2切割后,质粒由环状变为链状,仍含有4750个碱基对。