高中生物 專題1 1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具每課一練 新人教版選修3

【創(chuàng)新方案】高中生物專題11.1DNA重組技術(shù)的基本工具每課一練新人教版選修3(時(shí)間：25分鐘；滿分50分)一、選擇題(每小題2分，共20分)1．在基因工程中用來修飾改造生物基因的工具是()A．限制酶和DNA連接酶B．限制酶和水解酶C．限制酶和載體D．DNA連接酶和載體解析：基因工程中操作工具有3種，即“分子手術(shù)刀”“分子縫合針”“分子運(yùn)輸車”。在基因工程操作過程中，利用限制性核酸內(nèi)切酶將DNA分子切開獲取目的基因，同時(shí)用同一種限制性核酸內(nèi)切酶將載體切開，獲得和目的基因相同的黏性末端；再用DNA連接酶將目的基因和載體連接起來形成重組DNA分子。答案：A2．下列有關(guān)基因工程中限制酶的描述，錯(cuò)誤的是()A．每一種限制酶能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列B．限制酶的活性受溫度影響C．限制酶能識(shí)別和切割RNAD．限制酶可從原核生物中提取解析：限制酶是切割DNA的工具，這類酶主要是從原核生物中分離純化所得，其活性的大小受溫度的影響。限制酶能夠識(shí)別雙鏈DNA分子中的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。答案：C3．目前科學(xué)家把兔子血紅蛋白基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞中，在大腸桿菌細(xì)胞中合成了兔子的血紅蛋白。下列哪一項(xiàng)不是這一先進(jìn)技術(shù)的理論依據(jù)()A．所有生物共用一套遺傳密碼B．基因能控制蛋白質(zhì)的合成C．兔子血紅蛋白基因與大腸桿菌的DNA都是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，都遵循相同的堿基互配對(duì)原則D．兔子與大腸桿菌有共同的原始祖先解析：轉(zhuǎn)基因生物體內(nèi)的外源基因能夠成功表達(dá)是建立在下列基礎(chǔ)之上的：所有生物共用一套遺傳密碼；具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的不同生物遺傳物質(zhì)的組成一樣，即都是由四種脫氧核苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈，然后根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則組成雙鏈；不同生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成都要在核糖體上完成，且都需經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。答案：D4．作為基因的運(yùn)輸工具——載體，必須具備的條件之一及理由是()A．能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存下來并大量復(fù)制，以便提供大量的目的基因B．具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便于目的基因的表達(dá)C．具有某些標(biāo)記基因，以便為目的基因的表達(dá)提供條件D．能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存，以便于進(jìn)行篩選解析：作為載體要攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞并使之表達(dá)，必須能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定地保存并大量復(fù)制，以便通過復(fù)制提供大量的目的基因；具有某些標(biāo)記基因，是為了通過標(biāo)記基因是否表達(dá)來判斷目的基因是否進(jìn)入了受體細(xì)胞，從而進(jìn)行篩選受體細(xì)胞；具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，則是為了便于與外源基因連接。答案：A5．下列四條DNA片段，可能是由同一種限制酶切割而成的是()A．①② B．②③C．③④ D．②④解析：只有②和④兩個(gè)黏性末端的堿基是互補(bǔ)的，可能是由同一種限制酶切割而成的。答案：D6．如下圖所示，兩個(gè)核酸片段在適宜條件下，經(jīng)X酶的催化作用，發(fā)生下述變化，則X酶是()A．DNA連接酶 B．RNA聚合酶C．DNA聚合酶 D．限制酶解析：DNA連接酶的作用是將兩個(gè)黏性末端的磷酸基和脫氧核糖連接在一起；RNA聚合酶是在RNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄過程中，把核糖核苷酸連接在一起；DNA聚合酶是在DNA復(fù)制過程中催化脫氧核苷酸的聚合反應(yīng)；限制酶是在獲取目的基因時(shí)識(shí)別特定的堿基序列，切出黏性末端或平末端。答案：A7．下列關(guān)于限制酶和DNA連接酶的理解正確的是()A．其化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)B．DNA連接酶可以恢復(fù)DNA分子中的氫鍵C．它們不能被反復(fù)使用D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA連接酶解析：限制酶與DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)；DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段間相鄰兩個(gè)核苷酸間的磷酸二酯鍵；酶在化學(xué)反應(yīng)前后其數(shù)量、性質(zhì)、功能均不發(fā)生改變，因此可以反復(fù)利用；DNA聚合酶是在細(xì)胞內(nèi)DNA分子復(fù)制時(shí)發(fā)揮作用的，不能替代DNA連接酶。答案：A8．下列關(guān)于細(xì)菌質(zhì)粒的敘述，正確的是()A．所有的質(zhì)粒都可以作為基因工程中的載體B．是獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外的雙鏈DNA分子，不與蛋白質(zhì)結(jié)合C．質(zhì)粒對(duì)侵入的宿主細(xì)胞都是無害的D．細(xì)菌質(zhì)粒的復(fù)制過程都是在宿主細(xì)胞內(nèi)獨(dú)立進(jìn)行的解析：細(xì)菌質(zhì)粒是獨(dú)立于細(xì)菌擬核之外的細(xì)胞質(zhì)DNA分子，侵入宿主細(xì)胞后有的可以獨(dú)立地進(jìn)行自我復(fù)制，有的則整合到宿主細(xì)胞染色體DNA上，隨著宿主細(xì)胞染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。質(zhì)粒上可能含有抗生素、毒素基因，對(duì)宿主細(xì)胞產(chǎn)生破壞作用。答案：B9．據(jù)下圖所示，有關(guān)工具酶功能的敘述錯(cuò)誤的是()A．限制性核酸內(nèi)切酶可以切斷a處B．DNA聚合酶可以連接a處C．解旋酶可以使b處解開D．DNA連接酶可以連接c處解析：限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子時(shí)破壞的是DNA鏈中的磷酸二酯鍵，如圖a處。DNA聚合酶是將單個(gè)核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵，因此，DNA聚合酶可以連接a處。解旋酶解開兩個(gè)堿基對(duì)之間的氫鍵，即使b處解開。DNA連接酶連接的是兩個(gè)相鄰的脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖，形成磷酸二酯鍵，如a處，而圖示的c處連接的是同一個(gè)脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖。答案：D10．下圖所示限制性核酸內(nèi)切酶切割某DNA的過程，從圖中可知，該限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別的堿基序列及切點(diǎn)是()A．CTTAAG，切點(diǎn)在C和T之間B．CTTAAG，切點(diǎn)在G和A之間C．GAATTC，切點(diǎn)在G和A之間D．CTTAAG，切點(diǎn)在C和T之間解析：根據(jù)限制性核酸內(nèi)切酶切割特點(diǎn)“一條鏈的兩個(gè)脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，在切割部位，一條鏈正向讀的堿基順序，與另一條鏈的反向讀的堿基順序完全一致，它們之間正好能互補(bǔ)配對(duì)”。由圖不難看出該限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別的堿基序列是GAATTC，切點(diǎn)在G與A之間。答案：C二、非選擇題(共30分)11．(11分)下圖為體外對(duì)DNA分子進(jìn)行切割和拼接的示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答以下問題：(1)EcoRⅠ是一種________________酶，其識(shí)別序列是________，切割位點(diǎn)是________與________之間的________鍵，切割產(chǎn)生的DNA片段末端形式為_________________。(2)將不同來源的DNA片段“縫合”起來，需要________________酶或__________________酶。它們均屬于__________________酶，作用是____________________________________。其中能“縫合”兩個(gè)雙鏈DNA片段的平末端的酶是______________。解析：圖解表示EcoRI將兩個(gè)DNA分子在特定序列的特定位點(diǎn)切開并通過DNA連接酶進(jìn)行拼接的過程。E·coliDNA連接酶只能“縫合”兩個(gè)互補(bǔ)的黏性末端，而T4DNA連接酶既可以“縫合”兩個(gè)互補(bǔ)的黏性末端，也可以“縫合”平末端。答案：(1)限制性核酸內(nèi)切GAATTC鳥嘌呤脫氧核苷酸(或G)腺嘌呤脫氧核苷酸(或A)磷酸二酯黏性末端(2)E·coliDNA連接T4DNA連接DNA連接催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵，將兩個(gè)雙鏈DNA片段“縫合”起來T4DNA連接酶12．(10分)下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問題：限制酶BamHⅠHindⅢEcoRⅠSmaⅠ識(shí)別序列及切割位點(diǎn)↓GGATCCCCTAGG↑↓AAGCTTTTCGAA↑↓GAATTCCTTAAG↑↓CCCGGGGGGCCC↑(1)一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)SmaⅠ切割前后，分別含有________個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)若對(duì)圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的SmaⅠ酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越________。(3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是_________。(4)與只使用EcoRⅠ相比較，使用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止________________。(5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入________酶。(6)現(xiàn)使用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA，并經(jīng)拼接獲得的重組質(zhì)粒進(jìn)行再次酶切，假設(shè)所用的酶均可將識(shí)別位點(diǎn)完全切開，請(qǐng)根據(jù)圖1、2中標(biāo)示的酶切位點(diǎn)及表所列的識(shí)別序列，對(duì)以下酶切結(jié)果作出判斷。①采用BamHⅠ和HindⅢ酶切，得到________種DNA片段。②采用EcoRⅠ和HindⅢ酶切，得到________種DNA片段。解析：(1)該質(zhì)粒為環(huán)狀DNA，經(jīng)SmaⅠ切割前，不含有游離的磷酸基團(tuán)，經(jīng)SmaⅠ切割后形成平末端，含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)SmaⅠ識(shí)別的是CCCGGG序列，在C與G之間切割，SmaⅠ酶切位點(diǎn)越多，也就是C－G堿基對(duì)越多，C與G之間的氫鍵(3個(gè))比A與T之間的氫鍵(2個(gè))數(shù)量多，其含量越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越高(3)據(jù)圖1可知，SmaⅠ切割位點(diǎn)在抗生素抗性基因(標(biāo)記基因)中，據(jù)圖2可知，SmaⅠ切割位點(diǎn)在目的基因中，因此使用SmaⅠ切割會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因。(4)用同一種限制酶處理質(zhì)粒和外源DNA，再用DNA連接酶連接時(shí)，住往會(huì)有三種連接形式：目的基因－質(zhì)粒、目的基因－目的基因(環(huán)化)、質(zhì)粒－質(zhì)粒(環(huán)化)，后兩種是我們不需要的，因而要進(jìn)行篩選。用兩種限制酶處理質(zhì)粒和外源DNA，因形成的末端不同可避免上述情況的發(fā)生。(5)連接質(zhì)粒與目的基因的工具酶是DNA連接酶。(6)分析由BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA，并經(jīng)拼接獲得的重組質(zhì)粒，這兩種酶的識(shí)別序列仍然完整存在，如再用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶進(jìn)行酶切時(shí)，可再度被切開，形成2種DNA片段；而EcoRⅠ的識(shí)別序列在原質(zhì)粒中存在并沒有破壞，同時(shí)切下的目的基因中還存在1個(gè)EcoRⅠ的識(shí)別序列，因此在重組質(zhì)粒中存在2個(gè)EcoRI的識(shí)別序列，如用EcoRⅠ和HindⅢ酶切，可得到3種DNA片段。答案：(1)0、2(2)高(3)SmaⅠ會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因(4)質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化(5)DNA連接(6)2313．(9分)通過DNA重組技術(shù)使原有基因得以改造的動(dòng)物稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。運(yùn)用這一技術(shù)使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)，下圖表示了這一技術(shù)的基本過程，在該過程中所用的基因“剪刀”能識(shí)別的序列和切點(diǎn)是－G↓GATCC－，請(qǐng)回答：(1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是____________。人體蛋白質(zhì)基因“插入”后連接到羊體細(xì)胞染色體中時(shí)需要的酶是________。(2)請(qǐng)畫出質(zhì)粒被切割形成黏性末端的過程圖。eq\x(－G↓GATCC－→)(3)人體蛋白質(zhì)基因之所以能“插入”到羊的染色體內(nèi)，原因是____________，“插入”時(shí)用的工具是________，其種類有______________________________。解析：首先明確限制酶為“剪刀”，切取目的基因，DNA連接酶起縫合作用，載體會(huì)把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，然后結(jié)合問題組織答案。(1)“剪刀”為限制酶，“剪下”羊的蛋白質(zhì)基因，使用DNA連接酶將其與載體結(jié)合。(2)由圖示可知限制酶識(shí)別的序列為GGATCC，并且在G與G之間切開，而且形成的黏性末端為反向重復(fù)的，所以兩個(gè)－G