江蘇專用2024-2025學(xué)年高中生物專題1基因工程1DNA重組技術(shù)的基本工具演練強(qiáng)化提升含解析新人教版選修3

PAGEPAGE8DNA重組技術(shù)的基本工具一、單項選擇題1．下列有關(guān)基因工程誕生的說法，不正確的是()A．基因工程是在生物化學(xué)、分子生物學(xué)和微生物學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的B．工具酶和載體的發(fā)覺使基因工程的實(shí)施成為可能C．遺傳密碼的破譯為基因的分別和合成供應(yīng)了理論依據(jù)D．基因工程必需在同物種間進(jìn)行答案：D2．下列有關(guān)下圖所示的黏性末端的說法，錯誤的是()A．甲、乙、丙黏性末端分別是由不同的限制酶切割產(chǎn)生的B．甲、乙具有相同的黏性末端，可形成重組DNA分子，但甲、丙之間不能C．DNA連接酶的作用位點(diǎn)是b處D．切割產(chǎn)生甲的限制酶不能識別由甲、乙黏性末端形成的重組DNA分子片段解析：選C。據(jù)圖可知，切割形成甲、乙、丙黏性末端的限制酶識別序列與切割位點(diǎn)分別是—GAATTC—(在G與A之間切割)、—CAATTG—(在C與A之間切割)、—CTTAAG—(在C與T之間切割)，即甲、乙、丙是由不同的限制酶切割產(chǎn)生的，A正確。甲、乙的黏性末端互補(bǔ)，所以甲、乙可以形成重組DNA分子；甲、丙的黏性末端不互補(bǔ)，所以甲、丙無法形成重組DNA分子，B正確。DNA連接酶可以復(fù)原被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵，而b處是氫鍵，C錯誤。甲、乙黏性末端形成的重組DNA分子片段為eq\a\vs4\al(—CAATTC—,—GTTAAG—)，其中沒有切割產(chǎn)生甲的限制酶的識別序列及酶切位點(diǎn)，所以切割產(chǎn)生甲的限制酶不能識別由甲、乙黏性末端形成的重組DNA分子片段，D正確。3．下圖所示為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的改變，圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確依次是()A．①②③④ B．①②④③C．①④②③ D．①④③②解析：選C。圖示中①是酶切割DNA分子雙鏈產(chǎn)生黏性末端的過程，用到的酶是限制性核酸內(nèi)切酶，②是黏性末端連接的過程，用到的酶是DNA連接酶，③是DNA分子解旋的過程，要用解旋酶，④是DNA分子復(fù)制時子鏈的形成過程，須要DNA聚合酶。4．質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，其主要特點(diǎn)是()①能自主復(fù)制②不能自主復(fù)制③結(jié)構(gòu)簡潔④是蛋白質(zhì)⑤是環(huán)狀RNA⑥是環(huán)狀DNA⑦能“友好”地“借居”A．①③⑤⑦ B．①④⑥C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦解析：選C。質(zhì)粒存在于細(xì)菌和酵母菌等微生物中，是一種很小的、獨(dú)立于擬核之外的環(huán)狀DNA分子，上面有標(biāo)記基因，便于在受體細(xì)胞中檢測。質(zhì)粒在受體細(xì)胞中能“友好”地“借居”，并能隨受體細(xì)胞DNA的復(fù)制而復(fù)制，能進(jìn)行目的基因的擴(kuò)增和表達(dá)。5．(2024·衡水高二檢測)一環(huán)狀DNA分子，設(shè)其長度為1，限制酶A在其上的切點(diǎn)位于0.0處；限制酶B在其上的切點(diǎn)位于0.3處；限制酶C的切點(diǎn)未知，但C單獨(dú)切或與A或與B同時切的結(jié)果如下表，請確定C在該環(huán)狀DNA分子上的切點(diǎn)應(yīng)位于圖中的哪處()C單獨(dú)切長度為0.8和0.2的兩個片段C與A同時切長度為2個0.2和1個0.6的片段C與B同時切長度為2個0.1和1個0.8的片段A．0.2和0.4處 B．0.4和0.6處C．0.5和0.7處 D．0.6和0.9處解析：選A。據(jù)圖表信息可知：限制酶C單獨(dú)切割環(huán)狀DNA分子，獲得長度為0.8和0.2的兩個片段，可推知限制酶C有2個切割位點(diǎn)。限制酶A只有1個切割位點(diǎn)，且位于0.0處，又知限制酶C與限制酶A同時切割時，獲得2個0.2和1個0.6的片段，因此以限制酶A切割點(diǎn)向左或向右推想，可得知限制酶C的切割位點(diǎn)可能為0.2、0.4或0.6、0.8處。再依據(jù)限制酶C與限制酶B同時切割時，獲得2個0.1和1個0.8片段，可推知限制酶C的切割位點(diǎn)可能為0.1、0.2或0.4、0.5處。綜上分析，只有0.2和0.4兩處與之前推想相吻合，選項A正確。6．(2024·河北巨鹿高二期中)下圖表示某種質(zhì)粒和人的胰島素基因，其中a表示標(biāo)記基因，b表示胰島素基因，E1表示某限制酶的酶切位點(diǎn)，現(xiàn)用該種限制酶分別切割質(zhì)粒和胰島素基因，后用DNA連接酶連接切割后的質(zhì)粒和胰島素基因，下列選項中不行能出現(xiàn)的是()答案：C7．基因工程中，需運(yùn)用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。依據(jù)下圖推斷下列操作正確的是()A．目的基因和質(zhì)粒均用限制酶Ⅱ切割B．目的基因和質(zhì)粒均用限制酶Ⅰ切割C．質(zhì)粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割D．質(zhì)粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割解析：選D。解此題要明確目的基因要切下，質(zhì)粒只要切開。限制酶Ⅱ的識別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—，單獨(dú)運(yùn)用時可以把目的基因和質(zhì)粒都切斷；限制酶Ⅰ的識別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，只能把它們切開，單獨(dú)運(yùn)用時不能切斷，所以目的基因用限制酶Ⅱ切割，質(zhì)粒用限制酶Ⅰ切割。用限制酶Ⅰ切割質(zhì)粒時破壞了GeneⅡ，所以只能用GeneⅠ作為標(biāo)記基因。8．(2024·江蘇揚(yáng)州中學(xué)質(zhì)量檢測)基因工程利用某目的基因(圖甲)和P1噬菌體載體(圖乙)構(gòu)建重組DNA。限制性核酸內(nèi)切酶BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ的酶切位點(diǎn)分別如圖所示。下列分析錯誤的是()A．構(gòu)建重組DNA時，可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體B．構(gòu)建重組DNA時，可用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體C．圖乙中的P1噬菌體載體只用EcoRⅠ切割后，含有兩個游離的磷酸基團(tuán)D．用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體，再用DNA連接酶連接，只能產(chǎn)生一種重組DNA解析：選D。用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體會形成相同的黏性末端，因此它們可構(gòu)成重組DNA，A正確；由于Sau3AⅠ的切割位點(diǎn)在EcoRⅠ的兩個酶切位點(diǎn)之間，因此，用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體會形成相同的黏性末端，因此它們可構(gòu)成重組DNA，B正確；P1噬菌體載體為環(huán)狀DNA，其上只含有一個EcoRⅠ的酶切位點(diǎn)，因此用EcoRⅠ切割后，該環(huán)狀DNA分子變?yōu)殡p鏈DNA分子，因每條鏈各含有一個游離的磷酸基團(tuán)，故切割后含有兩個游離的磷酸基團(tuán)，C正確；由圖甲可知，用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體后形成的黏性末端相同，可隨意連接，不止產(chǎn)生一種重組DNA，D錯誤。二、多項選擇題9．某線性DNA分子含有3000個堿基對(bp)，先用限制酶a切割，再把得到的產(chǎn)物用限制酶b切割，得到的DNA片段大小如下表。限制酶a和b的識別序列和切割位點(diǎn)如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()a酶切割產(chǎn)物(bp)b酶再次切割產(chǎn)物(bp)1600；1100；300800；300A．在該DNA分子中，a酶與b酶的識別序列都是2個B．a(chǎn)酶與b酶切出的黏性末端不能相互連接C．a(chǎn)酶與b酶切斷的化學(xué)鍵不同D．用這兩種酶和DNA連接酶對該DNA分子進(jìn)行反復(fù)切割、連接操作，若干循環(huán)后，eq\a\vs4\al(—AGATCC—,—TCTAGG—)序列會明顯增多解析：選AD。依據(jù)題圖分析可知在該DNA分子中，a酶與b酶的識別序列都是2個，A正確；圖中顯示兩個酶的識別序列不同，但是切割后露出的黏性末端相同，a酶與b酶切出的黏性末端可以相互連接，B錯誤；a酶與b酶切斷的化學(xué)鍵都是磷酸二酯鍵，C錯誤；a酶和b酶切割后形成的黏性末端相同，在DNA連接酶的作用下可連接形成eq\a\vs4\al(—AGATCC—,—TCTAGG—)。所以用這兩種酶和DNA連接酶對該DNA分子進(jìn)行反復(fù)切割、連接操作，若干循環(huán)后，所得DNA分子中eq\a\vs4\al(—AGATCC—,—TCTAGG—)序列會明顯增多，D正確。10．(2024·揚(yáng)州高二模擬)下圖為某種質(zhì)粒的簡圖，小箭頭所指分別為限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位點(diǎn)，P為轉(zhuǎn)錄的啟動部位。已知目的基因的兩端有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位點(diǎn)，受體細(xì)胞為無任何抗藥性的原核細(xì)胞。下列敘述正確的是()A．將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒分別用EcoRⅠ酶切，在DNA連接酶的作用下，由兩個DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有三種B．DNA連接酶的作用是將酶切后得到的黏性末端連接起來，形成一個重組質(zhì)粒時形成兩個磷酸二酯鍵C．為了防止目的基因反向粘連和質(zhì)粒自行環(huán)化，酶切時可選用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠD．能在含青霉素的培育基中生長的受體細(xì)胞表明該目的基因已勝利導(dǎo)入該細(xì)胞解析：選AC。假如將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒分別用EcoRⅠ酶切，那么酶切后二者的黏性末端相同，在DNA連接酶的作用下，由兩個DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有三種，只有一種符合基因工程的需求；DNA連接酶的作用是將酶切后的目的基因和質(zhì)粒的黏性末端連接起來形成重組質(zhì)粒，該過程形成4個磷酸二酯鍵；為了防止目的基因和質(zhì)粒自行環(huán)化，酶切時可選用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ，這樣切割后得到的DNA片段兩側(cè)的黏性末端不同；由于受體細(xì)胞為無任何抗藥性的原核細(xì)胞，因此能在含青霉素的培育基中生長，可能是受體細(xì)胞勝利導(dǎo)入了目的基因，也可能是只導(dǎo)入了不含目的基因的載體。三、非選擇題11．下圖表示兩種限制酶識別DNA分子的特定序列，并在特定位點(diǎn)對DNA分子進(jìn)行切割的示意圖，請回答以下問題：(1)圖中甲和乙代表______________________________________________________。(2)EcoRⅠ、HpaⅠ代表__________________________________________________。(3)圖中甲和乙經(jīng)過相應(yīng)操作均形成兩個片段，切口的類型分別為________________、________________。甲中限制酶的切點(diǎn)是________________之間，乙中限制酶的切點(diǎn)是________之間。(4)由圖解可以看出，限制酶的作用特點(diǎn)是_________________________________________________________________________________________________________。(5)假如甲中G堿基發(fā)生基因突變，可能發(fā)生的狀況是_____________________________________________________________________。解析：(1)由圖示看出，甲和乙代表由脫氧核苷酸構(gòu)成的不同的DNA片段。(2)EcoRⅠ和HpaⅠ能切割DNA分子，說明它們是限制酶。(3)甲中切點(diǎn)在G、A之間，切口在識別序列中軸線兩側(cè)，形成黏性末端；乙中切點(diǎn)在A、T之間，切口在識別序列中軸線處，形成平末端。(4)(5)限制酶能識別DNA分子的特定核苷酸序列，并從特定位點(diǎn)切割DNA分子。當(dāng)特定核苷酸序列改變后，就不能被相應(yīng)限制酶識別。答案：(1)有特定脫氧核苷酸序列的DNA片段(2)兩種不同的限制酶(3)黏性末端平末端G、AA、T(4)能識別雙鏈DNA分子的特定脫氧核苷酸序列，并從特定的位點(diǎn)將DNA分子切開(5)限制酶不能識別切割位點(diǎn)12．依據(jù)基因工程的有關(guān)學(xué)問，回答下列問題：(1)限制酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有________和________。(2)質(zhì)粒載體用限制酶X(識別的序列由6個核苷酸組成)切割后產(chǎn)生的片段如下：AATTC……GG……CTTAA該酶識別的序列為__________________，切割的部位是__________________。(3)為使切割后的載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用限制酶X切割外，還可用限制酶Y切割，兩種酶共同的特點(diǎn)是________________________________________。(4)按其來源不同，基因工程中所運(yùn)用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶，其中后者只能連接一種末端。(5)基因工程中除質(zhì)粒外，____________和________也可作為載體。解析：(1)限制酶切割DNA分子后可產(chǎn)生兩種類型的末端，即平末端和黏性末端。(2)將圖中片段兩端的黏性末端對接后可以看出限制酶X識別的序列為6個核苷酸組成的—GAATTC—，互補(bǔ)鏈?zhǔn)恰狢TTAAG—，切割的位點(diǎn)為G和A之間的磷酸二酯鍵。(3)質(zhì)粒載體可以用限制酶X切割，也可以用另一種限制酶切割，說明該酶與限制酶X切割產(chǎn)生的黏性末端相同或者是互補(bǔ)。(4)基因工程運(yùn)用的DNA連接酶，按來源可分為E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶，其中只能連接黏性末端的是E·coliDNA連接酶。(5)基因工程的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物和動植物病毒。答案：(1)黏性末端平末端(2)—GAATTC—或—CTTAAG—G和A之間的磷酸二酯鍵(3)兩種限制酶切割后形成的黏性末端相同或互補(bǔ)(4)T4E·coli(5)λ噬菌體的衍生物動植物病毒13．下圖所示，質(zhì)粒pZHZ9上含有X抗生素抗性基因(XR)和Y抗生素抗性基因(YR)。其中，XR內(nèi)部含有限制酶KasⅠ識別序列，YR內(nèi)部含有限制酶FseⅠ、HpaⅡ、NaeⅠ、NgoMIV識別序列，五種酶的識別序列如圖B(表示切割位點(diǎn))，且這些識別序列在整個質(zhì)粒上均僅有一處，目的基因內(nèi)部不存在這些識別序列。請回答下列有關(guān)遺傳信息傳遞與表達(dá)的問題：(1)若要將結(jié)構(gòu)如圖C所示的目的基因干脆插入YR內(nèi)形成重組質(zhì)粒pZHZ10，則pZHZ9需用限制酶________切開。(2)將上述切開的質(zhì)粒溶液與目的基因溶液混合，加入DNA連接酶連接后，進(jìn)行大腸桿菌受體細(xì)胞導(dǎo)入操作。之后，受體細(xì)胞的類型(對兩種抗生素表現(xiàn)出抗性R或敏感性S)包含________(多選)。A．XR、YR B．XR、YSC．XS、YR D．XS、YS解析：(1)圖B中的限制酶NgoMIV識別并切割形成的黏性末端與目的基因兩端的黏性末端序列相同，所以pZHZ9需用限制酶NgoMIV切割。(2)將切開的質(zhì)粒溶液與目的基因溶液混合后，加入DNA連接酶，構(gòu)建基因表達(dá)載體，培育液中會出現(xiàn)三類狀況：第一類是目的基因和質(zhì)粒結(jié)合，這種基因表達(dá)載體上的YR抗性基因破壞，成為XR、YS