高中生物浙科版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛巩固练习

课后素养落实(十三)　重组DNA技术的基本工具

(建议用时：40分钟)

题组一　基因工程是在多个生物学分支学科的基础上发展而来

1．(2020·山东济南外国语学校期中)下列叙述符合基因工程概念的是(　　)

A．在细胞内直接将目的基因与受体细胞的遗传物质进行重组，赋予生物新的遗传特性

B．将人的干扰素基因重组到质粒上后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株

C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株

D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上

B　[基因工程是将外源基因导入生物体内进行DNA重组，赋予生物新的遗传特性，A不符合题意；用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株属于诱变育种，C不符合题意；噬菌体自行感染细菌不是人为操作的，不属于基因工程的范畴，D不符合题意。]

2．(2020·福建厦门一中月考)下列有关基因工程诞生的说法，错误的是(　　)

A．基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的

B．工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能

C．遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据

D．基因工程必须在同物种间进行

D　[基因工程又叫重组DNA技术，是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的，A正确；工具酶(限制酶和DNA连接酶)和载体的发现使基因工程的实施成为可能，B正确；尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码为基因的分离和合成提供了理论依据，与基因工程直接相关，C正确；1973年，科学家证明质粒可以作为基因工程的载体，打破了物种间的障碍，实现物种间的基因交流，D错误。]

题组二　对DNA进行剪切、连接和复制是实现重组DNA技术的基础

3．(2020·福建厦门一中高二下月考)某DNA分子中含有某限制酶的一个识别序列，用该限制酶切割该DNA分子，可能形成的两个DNA片段是(　　)

A．①②   B．③④ 

C．①③       D．②④

B　[限制酶识别序列的中心轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的，若切割形成的是黏性末端，则黏性末端碱基应该互补配对。分析图中片段可知，③④中的片段可能由同一种限制酶切割所得，B正确。]

4．下列有关DNA连接酶的叙述，正确的是(　　)

A．T4 DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来

B．E.coli DNA连接酶能将双链DNA片段平末端之间进行连接

C．DNA连接酶能恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键

D．DNA连接酶可连接DNA双链的氢键，使双链延伸

C　[DNA连接酶能使两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，从而将它们连接起来。E.coli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。T4 DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端。]

5．限制酶Mun Ⅰ和限制酶EcoR Ⅰ的识别序列及切割位点分别是CTTAAG和GAATTC。下图表示四种质粒和目的基因，其中，质粒上箭头所指部位为酶的识别位点，阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是(　　)

A　　　　B　　　　　C　　　　D

A　[用限制酶Mun Ⅰ 切割A质粒后，不会破坏标记基因，而且还能产生与目的基因两侧黏性末端相同的末端，适于作为目的基因的载体。B项中质粒没有标记基因，不适于作为目的基因的载体。C、D项中质粒含有标记基因，但用限制酶切割后会被破坏，因此不适于作为目的基因的载体。]

6．下面是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，ampr为氨苄青霉素抗性基因，tetr为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性内切核酸酶的酶切位点。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

C　[A项破坏了复制必需的序列。B项氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，在四环素培养基上和氨苄青霉素培养基上都能生长。C项氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，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。D项氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏。]

7．根据图表的内容回答问题。

几种限制酶识别序列切割位点

(1)假设所用的限制酶均能将所识别的位点完全切开，采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切含有目的基因的DNA，能得到________种DNA片段。如果将质粒载体和含目的基因的DNA片段只用EcoRⅠ酶切，酶切产物再加入DNA连接酶，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有________________________、________________________、________________________________________。

(2)为了防止目的基因和质粒表达载体酶切后的末端任意连接，酶切时应该选用的酶是________、________。

[解析]　(1)含目的基因的DNA分子上含有2个EcoR Ⅰ和1个Pst Ⅰ的酶切位点，3个切点全部切开，则形成4种DNA片段。质粒与含目的基因的DNA片段都用EcoRⅠ酶切，目的基因两端和质粒切口处的黏性末端相同，只考虑两个DNA片段相连，则会形成3种连接产物，即质粒与质粒相连、质粒与目的基因相连、目的基因与目的基因相连。(2)为了防止任意连接，可选用EcoRⅠ和SmaⅠ两种酶同时切割。

[答案]　(1)4　质粒载体—质粒载体连接物　目的基因—目的基因连接物　质粒载体—目的基因连接物　(2)EcoRⅠ　SmaⅠ

题组三　DNA的提取与鉴定

8．(2020·天津南开区测试改编)某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动。具体步骤如下：

材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10 g。剪碎后分成两组，一组置于20 ℃、另一组置于－20 ℃条件下保存24 h。

(1)DNA粗提取结果如表。

注：“＋”越多表示蓝色越深。

(2)该探究性实验课题的名称可能是“探究不同材料和不同________对DNA提取量的影响”。

(3)DNA的鉴定可用________试剂在________条件下进行。

(4)根据实验结果分析

①结论1：与20 ℃相比，相同实验材料在－20 ℃条件下保存，DNA的提取量更________(填“多”或“少”)。

结论2：等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从________中提取的DNA量最多。

②针对结论1，请提出合理的解释：低温抑制了________的活性，DNA降解速度减慢。

[解析]　(2)根据表格可知，该实验的自变量是温度和不同材料，因此该探究性实验课题的名称可能是“探究不同材料和不同(保存)温度对DNA提取量的影响”。(3)鉴定DNA时可用二苯胺试剂，在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。(4)①结论1：与20 ℃相比，相同实验材料在－20 ℃条件下保存，与二苯胺进行沸水浴加热后蓝色更深，说明DNA的提取量更多。结论2：等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄中提取的DNA量最多，因此其与二苯胺进行沸水浴加热后蓝色最深。②出现结论1的原因是低温抑制了(核酸水解)酶的活性，DNA降解速度减慢。

[答案]　(2)(保存)温度　(3)二苯胺　沸水浴　(4)①多　蒜黄　②(核酸水解)酶

9．(2020·河南洛阳高二期中考试)限制酶BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ是两种常见的工具酶，它们的识别序列及切割位点依次为G↓GATCC和A↓GATCT。研究中用BamH Ⅰ切割DNA获得目的基因，用Bgl Ⅱ切割质粒，并用DNA连接酶连接得到重组质粒。下列相关叙述正确的是(　　)

A．限制酶切割DNA过程中会将碱基对之间的氢键切断

B．含目的基因的DNA片段经BamH Ⅰ切割后形成的是平末端

C．经BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ两种酶处理得到的重组质粒不能再被这两种酶所识别

D．分别用BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ两种限制酶切割，能保证目的基因定向插入质粒

C　[限制酶切断的是磷酸二酯键，A错误；含目的基因的DNA片段经BamH Ⅰ切割后形成的是黏性末端，B错误；两种限制酶切割产生的黏性末端互补，经过DNA连接酶处理后获得的重组序列是，该序列不能被BamHⅠ和Bgl Ⅱ识别，C正确；BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ两种限制酶切割产生的黏性末端互补，仍然会出现自身环化和反向连接现象，不能保证目的基因定向插入质粒，D错误。]

10．如表为常用的限制酶及其识别序列和切割位点，据表分析以下说法正确的是(　　)

注：Y表示C或T，R表示A或G。

A．一种限制酶只能识别一种脱氧核苷酸序列

B．限制酶的切割位点一定位于识别序列的内部

C．不同限制酶切割后形成的黏性末端一定不同

D．限制酶切割后形成的不一定都是黏性末端

D　[由于Y表示C或T，R表示A或G，说明一种限制性内切核酸酶能识别一种或多种特定的脱氧核苷酸序列，A错误；限制酶的切割位点不一定在识别序列的内部，如Sau3A Ⅰ，B错误；不同限制酶切割后形成的黏性末端不一定相同，如EcoR Ⅰ、Hind Ⅱ、Kpn Ⅰ切割后形成的黏性末端各不相同，而BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ切割后形成的黏性末端相同，C错误；限制酶切割后可形成平末端，D正确。]

11．(2020·山东师大附中月考)用限制酶EcoR Ⅰ、Kpn Ⅰ和二者的混合物分别作用于一个1 000 bp(1 bp即1个碱基对)的DNA分子，同时对酶切产物分别进行凝胶电泳，在电场的作用下，酶切产物分开，凝胶电泳结果如图所示。该DNA分子的酶切图(单位：bp)正确的是(　　)

A　　　　　　　　B

C　　　　　　　　D

C　[

]

12．某细菌质粒如图所示，通过标记基因可以推知外源基因插入的位置，图示中的a、b、c是外源基因插入位置，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是(　　)

A．①是c；②是b；③是a

B．①是a和b；②是a；③是b

C．①是a和b；②是b；③是a

D．①是c；②是a；③是b

A　[①细菌能在含氨苄青霉素和四环素的培养基上生长，说明抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因没有被破坏，所以插入点是c；②细菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长，而不能在含四环素的培养基上生长，说明其抗氨苄青霉素基因正常而抗四环素基因被破坏，故插入点为b；③细菌不能在含氨苄青霉素的培养基上生长，能在含四环素的培养基上生长，说明其抗氨苄青霉素基因被插入而破坏，故插入点为a。]