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训练

【特供】第一节基因工程的原理-3练习

一．单项选择

1．下列关于基因工程操作工具-载体的叙述中，错误的是（    ）

A．质粒作为常见的载体，不仅存在于细菌中，某些病毒也具有

B．作为基因工程的载体，标记基因不可或缺

C．目的基因插入载体时，有特定的插入位点

D．构建重组 DNA 分子时需 DNA 连接酶和限制性核酸内切酶等

2．目前市面上许多疫苗是应用基因工程技术生产的，在基因工程的实验过程中，把目的基因和运载体连接起来的是（    ）

A．核酸酶 B．限制性核酸内切酶 C．逆转录酶 D．DNA连接酶

3．下列有关基因工程中载体的说法正确的是 (   )

A．在进行基因工程操作中，被用作载体的质粒都是天然质粒

B．所有的质粒都可以作为基因工程中的载体

C．质粒是一种独立于细菌染色体外的链状DNA分子

D．作为载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和选择的标记基因

4．下列关于DNA重组技术基本工具的说法，正确的是（    ）

A．DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键

B．微生物中的限制性核酸内切酶对自身DNA无损害作用

C．限制酶切割DNA后一定能产生黏性末端

D．质粒是基因工程中唯一的载体

5．在基因工程中，能将两个DNA分子的黏性末端缝合起来的“针线”是（    ）

A．运载体 B．限制酶 C．DNA连接酶 D．DNA聚合酶

6．为防止转基因作物的目的基因通过花粉转移到自然界中的其他植物，科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中。其原因是：

A．叶绿体基因组不会进入到生殖细胞中 B．受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞

C．转基因植物与其他植物间不能通过花粉发生基因交流 D．植物杂交的后代不会出现一定的性状分离比

7．转座子是一类可在基因组中发生位置移动的DNA片段，其移动过程被称为转座。根据转座机制的不同，转座子可分为DNA转座子和RNA转座子，前者能利用自身编码的转座酶将自身序列从原有位置上切除并插入到新的基因组位点，后者需要先通过转录产生RNA中间体，再以该RNA为模板利用自身合成的某种酶生成DNA后插入到新的基因组位点。下列有关叙述错误的是（    ）

A．转座子的基本组成单位是脱氧核苷酸

B．转座过程会导致遗传信息发生改变

C．转座酶与限制性核酸内切酶作用相似

D．上述转座过程中的“某种酶”是指RNA聚合酶

8．为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C（图1），拟将其与质粒（图2）重组，再借助农杆菌导入菊花中。

下列操作与实验目的不符的是（    ）

A．用限制性核酸内切酶 EcoR I和连接酶构建重组质粒

B．用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞

C．在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞

D．用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上

9．下图是 4 种限制酶的识别序列及其酶切位点，下列叙述错误的是（    ）

A．不同类型的限制酶切割后，有的产生黏性末端，有的产生平末端

B．不同类型的限制酶切割后可能产生相同的黏性末端

C．用酶1和酶2分别切割目的基因和质粒，连接形成重组 DNA 分子后，重组 DNA 分子 仍能被酶2识别

D．用酶3和酶4分别切割目的基因和质粒后，其产物经 T4DNA 连接酶催化不能连接形成 重组 DNA 分子

10．基因工程的操作步骤：①使目的基因与运载体相结合，②提取目的基因，③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求，④将目的基因导入受体细胞。正确的操作顺序是（    ）

A．③②④① B．④①②③ C．②①④③ D．③②④①

11．基因组文库与cDNA文库区别相比，基因组文库所含基因

A．种类较多 B．无内含子 C．无启动子 D．在不同物种间不能交流

12．下面是 5 种限制酶所识别的 DNA 分子序列和剪切位点图（↓表示剪切点．切出的断面为粘性末端或平末端）：

限制酶 1：——↓GATC——    限制酶 2：——CATG↓——；

限制酶 3：——G↓GATCC——    限制酶 4：——CCC↓GGG——

限制酶 5：——AG↓CT——

通过对上述内容的分析，下列有关说法错误的是（    ）

A．不同的限制酶可以切出相同的粘性末端

B．限制酶 1 可以识别并剪切限制酶 3 所识别的 DNA 序列

C．限制酶 3．4 识别的序列都是由 6 个脱氧核苷酸组成

D．DNA 连接酶可拼接由限制酶 4 和 5 切出的 DNA 片段，也可拼接由限制酶 1 和 2 切出的 DNA 片段

13．下列关于基因工程工具的说法错误的是（    ）

A．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

B．两种来源不同的DNA用同种限制酶切割后，末端可以相互黏合

C．DNA连接酶能使黏性末端的碱基之间形成氢键

D．质粒是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子

14．CRISPR/Cas9系统能参与细菌的免疫防御，对抗入侵的外源DNA。CRISPR/Cas9系统主要包括：Cas9核酸内切酶和sgRNA，在sgRNA引导下，Cas9蛋白在目的基因处进行切割，使DNA双链断裂。CRISPR/Cas9系统切割DNA双链的情景如图所示，下列相关叙述正确的是（    ）

A．Cas9蛋白切断的是氢键

B．Cas9蛋白具有限制酶的作用

C．图中物质有5种碱基配对类型

D．核糖体能合成CRISPR/Cas9系统

15．作为基因的运输工具--运载体，必须具备的条件之一及理由是

A．能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因

B．具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达

C．具有某些标记基因，以使目的基因能够与其结合

D．对宿主细胞无伤害，以便于重组DNA的鉴定和选择

16．腺苷脱氨酶（ADA）基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是：取出患者的白细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些白细胞注入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述正确的是（    ）

A．正常ADA基因替换了患者的缺陷基因

B．正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能

C．正常ADA基因可遗传给后代

D．ADA基因缺陷症属于获得性免疫缺陷病

17．下列关于基因工程技术应用的叙述中，错误的是（    ）

A．基因工程技术可定向改良农作物的某些品质

B．利用细菌代谢旺盛的特点生产基因工程药物

C．运用基因工程技术让牛合成并分泌人类抗体

D．噬菌体作为载体可以将重组 DNA 导入动物细胞获得转基因动物

18．下列有关限制性核酸内切酶的叙述，错误的是（    ）

A．从反应类型来看，限制性核酸内切酶催化的是一种水解反应

B．限制性核酸内切酶的活性会受温度．pH等的影响

C．一种限制性核酸内切酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列

D．限制性核酸内切酶识别的序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越小

参考答案与试题解析

1．【答案】A

【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；

（2）DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键；

（3）运载体：常用的运载体：质粒．噬菌体的衍生物．动植物病毒。①作为运载体必须具备的条件：要具有限制酶的切割位点；要有标记基因（如抗性基因），以便于重组后重组子的筛选；能在宿主细胞中稳定存在并复制；是安全的，对受体细胞无害，而且要易从供体细胞分离出来。

②天然的质粒不能直接作为载体，基因工程中用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。

解答：

A．病毒中不含质粒，A错误；

B．作为基因工程的载体，标记基因不可或缺，便于进行筛选，B正确；

C．作为基因工程的运载体，需要有多个限制酶切点，以便于和目的基因连接，故目的基因插入载体时，有特定的插入位点，C正确；

D．构建重组 DNA 分子时需 DNA 连接酶作为 “针线”将目的基因与载体相连；需要限制性核酸内切酶作为 “剪刀”将目的基因获取，并把载体在相应部位切割，便于实现连接，D正确。

故选A。

2．【答案】D

【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。

（2）DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

（3）运载体：常用的运载体：质粒．噬菌体的衍生物．动植物病毒。

解答：

A．核酸酶是水解核酸的酶，A错误；   

B．限制性核酸内切酶是催化特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂的酶，B错误；

C．逆转录酶是催化RNA逆转录成DNA的酶，C错误；   

D．DNA连接酶是催化磷酸二酯键形成的酶，即可催化目的基因和运载体连接，D正确。

故选D。

3．【答案】D

【解析】

试题分析：

基因工程是按人们的意愿去有目的地改造，创建生物遗传性，因此其最基本的工程就是要得到目的基因或核酸序列的克隆。分离或改建的基因和核酸序列自身不能繁殖，需要载体携带它们到合适的细胞中复制和表现功能。常用的载体有质粒，噬菌体和病毒等。

解答：

在基因工程中，天然的质粒不能直接作为载体，需要进行人工改造，A选项错误；不是所有的质粒都可以作为基因工程中的载体，质粒用作载体的基本要求是具有一至多个限制性核酸内切酶的识别位点和具有标记基因，B选项错误；质粒是一种独立于细菌染色体外的环状DNA分子，C选项错误；作为载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴别和选择的标记基因，D选项正确。

4．【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．动植物病毒等。

解答：

A．DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成磷酸二酯键，A错误；

B．微生物中的限制酶对自身DNA无损害作用，主要用于切割外源DNA，B正确；

C．限制酶切割DNA后能产生黏性末端或平末端，C错误；

D．质粒是基因工程中常用的载体，噬菌体的衍生物．动植物病毒也可以作为基因工程的运载体，D错误。

故选B。

5．【答案】C

【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。

（2）DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

（3）运载体：常用的运载体：质粒．噬菌体的衍生物．动植物病毒。

解答：

由分析可知：能将两个DNA分子的黏性末端缝合起来的“针线”是DNA连接酶，即C正确。

故选C。

6．【答案】B

【解析】

试题分析：

解答：

由于受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，精子中几乎不含细胞质，因此将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组，可以避免目的基因通过花粉转移到其他植物，B正确。
故选B。

7．【答案】D

【解析】

试题分析：

基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取．利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因．启动子．终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法．基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定．抗病鉴定．活性鉴定等。

解答：

A．根据“转座子是一类可在基因组中发生位置移动的DNA片段”可知，转座子的基本组成单位是脱氧核苷酸，A正确；

B．转座过程会将自身序列从原有位置上切除并插入到新的基因组位点，后者需要先通过转录产生RNA中间体，再以该RNA为模板利用自身合成的某种酶生成DNA后插入到新的基因组位点，说明转座过程的遗传信息发生改变，B正确；

C．根据转座酶能将自身序列从原有位置上切除可知，转座酶与限制性核酸内切酶作用相似，C正确；

D．上述转座过程中根据“以该RNA为模板利用自身合成的某种酶生成DNA”可知，“某种酶”是指以RNA为模板合成DNA的酶，即逆转录酶，D错误。

故选D。

8．【答案】C

【解析】

试题分析：

9．【答案】D

【解析】

试题分析：

限制性核酸内切酶（限制酶），来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的；功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，因此具有专一性；结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。分析图解：酶1和酶2切割会形成黏性末端，并且形成的末端序列相同；酶3和酶4切割会形成平末端。

解答：

不同类型的限制酶切割后，有的产生黏性末端（酶1和酶2），有的产生平末端（酶3和酶4），A正确；不同类型的限制酶切割后可能产生相同的黏性末端，如图中的酶1和酶2，B正确；用酶1和酶2分别切割目的基因和质粒，形成的末端序列相同，连接形成重组DNA分子后，重组DNA分子仍能被酶2识别，C正确；用酶3和酶4分别切割目的基因和质粒后形成平末端，其产物经T4DNA连接酶（即可连接黏性末端，也可连接平末端）催化可以连接形成重组DNA分子，D错误，故选D。

10．【答案】C

【解析】

试题分析：

基因工程又叫DNA重组技术，是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

解答：

基因工程的基本操作步骤主要包括四步：

②目的基因的获取→基因表达载体的构建，即①使目的基因与运载体结合→④将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与表达，即③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求。

故选C。

11．【答案】A

【解析】

试题分析：

解答：

基因组文库是指含有某种生物全部基因随机片段的重组DNA克隆群体以生物细胞的总 mRNA 为模板，用逆转录酶合成互补的双链 cDNA ，然后接到载体上，转入到宿主后建立的基因文库就是 cDNA 文库。相比之下，cDNA所含的基因不是全部的基因（要除去终止子．启动子以及内含子——不能参与转录）所以A选项正确。

故选A。

12．【答案】D

【解析】

试题分析：

题图分析：限制性核酸内切酶1和2切出的DNA片段的黏性末端不同，不可通过DNA连接酶拼接，但限制性核酸内切酶1和3切出的黏性末端相同；限制性核酸内切酶1．2识别的序列都是由4个脱氧核苷酸组成，限制性核酸内切酶3．4识别的序列是由6个脱氧核苷酸组成；限制酶1．2．3切出的黏性末端，限制酶4和5切出的是平末端。

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。

解答：

A．由分析可知，限制酶1和3切出的黏性末端相同，故不同的限制酶可以切出相同的粘性末端，A正确；

B．限制酶3识别的碱基序列中包含了限制酶 1 识别的碱基序列，故限制酶1可以识别并剪切限制酶 3 所识别的 DNA 序列，B正确；

C．由分析可知，限制酶 3．4 识别的序列都是由 6 个脱氧核苷酸组成，C正确；

D．DNA经不同限制酶切割后，只有在形成相同的黏性末端时，才可以通过DNA连接酶拼接，由此可知DNA 连接酶可拼接由限制酶 1 和 3 切出的 DNA 片段，不可拼接由限制酶 1 和 2 切出的 DNA 片段，也不能连接由限制酶 4 和 5 切出的 DNA 片段，D错误。

故选D。

13．【答案】C

【解析】

试题分析：

DNA重组技术至少需要三种工具：限制性核酸内切酶（限制酶）．DNA连接酶．运载体，其中限制酶和DNA连接酶是常用的工具酶。

解答：

A．限制酶具有专一性，一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，A正确；

B．在基因工程中，两种来源不同的DNA用同种限制酶切割后，可形成相同的末端，故末端可以相互黏合，B正确；

C．DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，C错误；

D．质粒是存在于拟核（如细菌）或细胞核（如酵母菌）外，并具有自主复制的小型环状DNA分子，D正确。

故选C。

14．【答案】B

【解析】

试题分析：

转录以DNA一条链为模板，以游离的核糖核苷酸为原料，在RNA聚合酶的催化作用下合成RNA的过程。

翻译以mRNA为模板，以游离的氨基酸为原料，在酶的催化作用下合成蛋白质的过程。

解答：

AB．Cas9蛋白在目的基因处进行切割，具有限制酶的作用，切断的是磷酸二脂键，A错误，B正确；

C．图中有DNA和DNA配对．DNA和RNA配对以及sgRNA分子内存在RNA和RNA配对，共有6种碱基配对类型，C错误；

D．CRISPR/Cas9系统包括了sgRNA，sgRNA不在核糖体上合成，D错误。

故选B。

15．【答案】A

【解析】孟德尔没有先研究遗传因子的行为,后研究同源染色体的行为，不属于孟德尔获得成功的原因。故选C。

16．【答案】B

【解析】

试题分析：

分析题干信息可知，腺苷脱氨酶（ADA）基因缺陷症是由于先天缺乏ADA基因引起的疾病，通过基因工程可以使患者的白细胞导入正常ADA基因，再将这些白细胞注射入患者体内，使患者体内正常合成ADA，进而提高了患者的免疫能力。

解答：

A．将正常ADA基因导入了患者的白细胞，但是并没有替换患者的缺陷基因，A错误；

B．正常ADA基因通过控制ADA（腺苷脱氨酶）的合成来增强免疫功能，B正确；

C．正常ADA基因导入的是患者的白细胞，生殖细胞的遗传物质没有发生改变，所以不能遗传给后代，C错误；

D．ADA基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病，D错误。

故选B。

17．【答案】D

【解析】

试题分析：

转基因技术是指运用科学手段从某种生物中提取所需要的基因，将其转入另一种生物中，使与另一种生物的基因进行重组，从而产生特定的变异性状。利用转基因技术可以改变动植物性状，培育新品种。也可以利用其它生物体培育出期望的生物制品，用于医药．食品等方面。

解答：

A．由分析可知，基因工程技术可定向改良农作物的某些品质，A正确；

B．利用细菌代谢旺盛的特点将细菌利用基因工程手段改造成工程菌，生产基因工程药物，B正确；

C．运用基因工程技术经所需抗体的相关基因导入牛的受精卵中，达到让牛合成并分泌人类抗体的目的，C正确；

D．噬菌体是细菌病毒，不能作为载体将重组 DNA 导入动物细胞，D错误。

故选D。

18．【答案】D

【解析】

试题分析：

基因的“剪刀”--限制性核酸内切酶（简称限制酶）。

①分布：主要存在于原核生物中。

②特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。

③切割结果：产生两个带有黏牲未端或平末端的DNA片段。

④作用：基因工程中重要的切割工具，通常能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。⑤实例：EcoRI限制酶能专一识别CAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。

解答：

A．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，即催化的是一种水解反应，A正确；

B．限制性内切酶的活性受温度．pH的影响，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高，B正确；

C．一种限制性内切酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列，并在特定的位点切割磷酸二酯键，说明酶专一性，C正确；

D．限制性内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越大，D错误。

故选D。