人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具课时训练

2021-2022学年 人教版  选择性必修3 重组DNA技术的基本工具 作业

【基础练·积基树本】

1．20世纪中叶基础理论的重大突破，是基因工程诞生的理论基础。下列不属于该理论基础的是(　　)

A．摩尔根证明基因在染色体上

B．DNA是遗传物质的证明

C．DNA双螺旋结构和中心法则的确立

D．遗传密码的破译

答案　A

解析　摩尔根证明基因在染色体上，这不是基因工程诞生的理论基础，A项符合题意；证明DNA是遗传物质、DNA双螺旋结构和中心法则的确立以及遗传密码的破译是基因工程诞生的理论基础，B、C、D三项不符合题意。

2．关于对下图的叙述，错误的是(　　)

A．限制酶将a处切断，一定形成相同的黏性末端

B．DNA连接酶将a处连接会脱去一分子水

C．DNA复制时需要解旋酶作用于b处，基因工程操作中不需要

D．b处的化学键是氢键

答案　A

解析　限制酶会将DNA切出具有黏性末端或平末端的两种片段，A项错误；磷酸二酯键的形成是一个脱水聚合的反应，B项正确；DNA复制需要解旋酶，而基因工程不需要，C项正确；观察题图，可以确定b处为碱基对之间形成的氢键，D项正确。

3．如图是3种限制酶对DNA分子的识别序列和切割位点图(箭头表示切点，切出的断面为黏性末端)。下列相关叙述错误的是(　　)

限制酶1：—↓GATC—

限制酶2：—CCGC↓GG—

限制酶3：—G↓GATCC—

A．一般情况下，不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点

B．限制酶2和3识别的序列都包含6个碱基对

C．限制酶1和3切出的黏性末端互补

D．能够识别和切割RNA分子内一小段核苷酸序列的酶只有限制酶2

答案　D

解析　一般情况下，不同限制酶有不同的识别序列和切割位点；限制酶2和3识别的序列分别是CCGCGG和GGATCC，均包含6个碱基对；限制酶1和3切出的黏性末端互补；三种限制酶均不能识别和切割RNA中的核糖核苷酸序列。

4．(多选)下列有关限制酶和DNA连接酶的叙述，正确的是(　　)

A．用限制酶切割获得一个目的基因时得到两个切口，有4个磷酸二酯键被断开

B．限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率一般越大

C．序列—CATG↓—和—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端碱基数不同

D．T4 DNA连接酶和E.coli DNA连接酶都能催化平末端和黏性末端的连接

答案　AB

解析　用限制酶切割获得一个目的基因时得到两个切口，有4个磷酸二酯键被断开，A项正确；限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率一般越大，B项正确；序列—CATG↓—和—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端碱基数相同，都是4个，C项错误；T4 DNA连接酶和E.coli DNA连接酶都能催化黏性末端的连接，其中只有T4 DNA连接酶可以连接平末端，D项错误。

5．如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具酶是(　　)

A．DNA连接酶和解旋酶

B．DNA聚合酶和限制性内切核酸酶

C．限制性内切核酸酶和DNA连接酶

D．DNA聚合酶和RNA聚合酶

答案　C

解析　目的基因和载体结合需“分子手术刀”——限制性内切核酸酶和“分子缝合针”——DNA连接酶。此过程不涉及DNA复制，不需要DNA聚合酶和解旋酶，也不涉及DNA转录，不需要RNA聚合酶。

6．限制酶是一种核酸切割酶，可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。下图为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的识别序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列是什么(　　)

A．BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互补序列—AATT—

B．BamHⅠ和HindⅢ；末端互补序列—GATC—

C．EcoRⅠ和HindⅢ；末端互补序列—AATT—

D．BamHⅠ和BglⅡ；末端互补序列—GATC—

答案　D

解析　分析题图可知，BamHⅠ和BglⅡ两种限制酶切割出来的黏性末端最相似，黏性末端切点之后的末端序列都为—GATC—，因此这两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补，D项正确。

7．一环状DNA分子，设其长度为1，限制酶A在其上的切点位于0.0处；限制酶B在其上的切点位于0.3处；限制酶C的切点未知，但C单独切割或与A或与B同时切割的结果如表所示，C在该环状DNA分子上的切点应位于图中的(　　)

A．0.2和0.4处　　　　　　　 B．0.4和0.6处

C．0.5和0.7处   D．0.6和0.9处

答案　A

解析　据图表信息可知，限制酶C单独切割环状DNA分子，获得长度为0.8和0.2的两个片段，可推知限制酶C在该环状DNA分子上有2个切割位点。限制酶A在该环状DNA分子上只有1个切割位点，且位于0.0处，又知限制酶C与限制酶A同时切割时，获得2个0.2和1个0.6的片段，因此以限制酶A切割点向左或向右推测，可得知限制酶C的切割位点可能为0.2、0.4或0.6、0.8处；限制酶B在该环状DNA分子上只有1个切割位点，且位于0.3处，又知限制酶C与限制酶B同时切割时，获得2个0.1和1个0.8片段，可推知限制酶C的切割位点可能为0.1、0.2或0.4、0.5处。综上分析，A项正确。

8．基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。根据下图判断下列操作正确的是(　　)

A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割

B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割

C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割

D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割

答案　D

解析　限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—，单独使用时，可以把目的基因和质粒都切断，质粒上的Gene Ⅰ、Gene Ⅱ两种标记基因都被破坏；限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，单独使用时，能把质粒切开，但只能识别并切割目的基因一侧的核苷酸序列，故应用限制酶Ⅰ切割质粒，限制酶Ⅱ切割目的基因，此时质粒上只有Gene Ⅱ标记基因被破坏。

9．下表所示为几种限制酶的识别序列及其切割位点，请回答下列问题：

 (1)从表中四种酶的切割位点看，可以切出平末端的酶是_________

________。

(2)将目的基因与质粒DNA缝合依靠的是________酶，它的作用是形成磷酸二酯键；两条链间的碱基对通过________连接起来。

(3)图1中的质粒分子可被表中限制酶________切割，切割后的质粒含有________个游离的磷酸基团。

(4)在相关酶的作用下，图1中的甲与图2中的乙________(填“能”或“不能”)拼接起来。请说明理由：_______________________。

答案　(1)SmaⅠ

(2)DNA连接　氢键

(3)EcoRⅠ　2

(4)能　二者具有相同的黏性末端

解析　(1)由表中四种限制酶的识别序列及切割位点可知，SmaⅠ可切出平末端。(2)目的基因与质粒缝合时用DNA连接酶进行连接，形成磷酸二酯键；两条链之间的碱基依据碱基互补配对原则通过氢键连接起来。(3)根据质粒的碱基序列可知，质粒分子可被限制酶EcoRⅠ切割，切割后形成链状DNA，含有2个游离的磷酸基团。(4)由图1和图2可知，甲和乙的黏性末端相同，在DNA连接酶的作用下可以拼接起来。

【拔高练·竿头直上】

10．下列有关下图所示的黏性末端的说法，错误的是(　　)

A．甲、乙、丙黏性末端分别是由不同的限制酶切割产生的

B．甲、乙具有相同的黏性末端，可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能

C．DNA连接酶的作用位点是b处

D．切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段

答案　C

解析　据图可知，切割产生甲、乙、丙黏性末端的限制酶的识别序列与切割位点分别是—GAATTC—(在G与A之间切割)、—CAATTG—(在C与A之间切割)、—CTTAAG—(在C与T之间切割)，即甲、乙、丙是由不同的限制酶切割产生的，A项正确。甲、乙的黏性末端可互补配对，所以甲、乙可以形成重组DNA分子；甲、丙的黏性末端不能互补配对，所以甲、丙无法形成重组DNA分子，B项正确。DNA连接酶可以恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，而b处是氢键，C项错误。甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段为—CAATTC—),\s\do5(—GTTAAG—))，其中没有切割产生甲的限制酶的识别序列及酶切位点，所以切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段，D项正确。

11．利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA。限制性内切核酸酶Bgl Ⅱ、EcoR Ⅰ和Sau3A Ⅰ的酶切位点分别如图所示(已知这三种限制酶切割产生的黏性末端不同)。下列分析错误的是(　　)

A．构建重组DNA时，可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体

B．构建重组DNA时，可用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体

C．图乙中的P1噬菌体载体只用EcoRⅠ切割后，含有两个游离的磷酸基团

D．用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体，再用DNA连接酶连接，只能产生一种重组DNA

答案　D

解析　用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体会形成相同的黏性末端，因此它们可构成重组DNA，A项正确；图甲中Sau3AⅠ的切割位点在EcoRⅠ的两个酶切位点之间，因此，用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体会形成相同的黏性末端，因此它们可构成重组DNA，B项正确；P1噬菌体载体为环状DNA，其上只含有一个EcoRⅠ的酶切位点，因此用EcoRⅠ切割后，该环状DNA分子变为链状DNA分子，因每条链各含有一个游离的磷酸基团，故切割后含有两个游离的磷酸基团，C项正确；由图甲可知，用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体后形成的黏性末端相同，可正向连接或反向连接，不是只能产生一种重组DNA，D项错误。

12．如图是“DNA的粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示意图，下列相关叙述正确的是(　　)

A．图1中的溶液a是NaCl溶液

B．图1所示操作的原理是DNA能溶于酒精，而蛋白质等杂质不溶

C．图2所示实验操作中有一处明显错误，可能导致试管2中蓝色变化不明显

D．图2中试管1的作用是证明2 mol·L－1的NaCl溶液遇二苯胺出现蓝色

答案　C

解析　图1所示操作为析出DNA，溶液a是研磨液过滤静置后得到的上清液，不是NaCl溶液，A项错误；加入冷的酒精的目的是析出DNA、去除溶于酒精的蛋白质等杂质，原理是DNA不溶于酒精，而某些蛋白质等杂质能溶于酒精，B项错误；图2所示操作中的错误是试管中的液面高于水浴的液面，导致试管受热不均匀，C项正确；图2中试管1的作用是作为对照，排除NaCl溶液对实验结果的干扰，D项错误。

13．如图表示两种限制酶识别DNA分子的特定序列，并在特定位点对DNA分子进行切割的示意图，请回答以下问题：

(1)图中甲和乙代表______________________________。

(2)EcoRⅠ、HpaⅠ代表________________。

(3)图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段，切口的类型分别为________、________。甲中限制酶的切点是________之间，乙中限制酶的切点是________之间。

(4)由图解可以看出，限制酶的作用特点是_____________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(5)如果甲中G碱基发生基因突变，可能发生的情况是____________

______________________。

答案　(1)有特定脱氧核苷酸序列的DNA片段

(2)两种不同的限制酶

(3)黏性末端　平末端　G、A　A、T

(4)能识别双链DNA分子的特定脱氧核苷酸序列，并在特定的位点将DNA分子切开

(5)限制酶不能识别切割位点

解析　(1)由图示看出，甲和乙代表由脱氧核苷酸构成的不同的DNA片段。(2)EcoRⅠ和HpaⅠ能切割DNA分子，说明它们是限制酶。(3)甲中限制酶切点在G、A之间，切口在识别序列中轴线两侧，产生的是黏性末端；乙中限制酶切点在A、T之间，切口在识别序列中轴线处，产生的是平末端。(4)(5)限制酶能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并在特定位点切割DNA分子。当特定核苷酸序列发生变化后，就不能被相应的限制酶识别。