2024-2025學(xué)年新教材高中生物第3章基因工程第1節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具課時(shí)分層作業(yè)含解析新人教版選擇性必修3

PAGE6-課時(shí)分層作業(yè)(十二)(建議用時(shí)：40分鐘)題組一基因工程及其誕生和發(fā)展1．科學(xué)家經(jīng)過多年的努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程。實(shí)施該工程的最終目的是()A．定向提取生物體的DNA分子B．定向地對DNA分子進(jìn)行人工“剪切”C．在生物體外對DNA分子進(jìn)行改造D．定向地改造生物的遺傳性狀D[該題的關(guān)鍵詞是“最終目的”，A、B、C三項(xiàng)都是基因工程的技術(shù)手段，這些手段的目的是定向改造生物的遺傳性狀，故選D項(xiàng)。]2．下列敘述符合基因工程概念的是()A．在細(xì)胞內(nèi)將DNA進(jìn)行重組，給予生物新的遺傳特性B．將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒上后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株C．用紫外線照耀青霉菌，使其DNA發(fā)生變更，通過篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株D．自然界中自然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA整合到細(xì)菌DNA上B[基因工程是在生物體外將DNA進(jìn)行重組，給予生物以新的遺傳特性，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)符合基因工程的概念；C項(xiàng)屬于誘變育種；D項(xiàng)外源基因?qū)爰?xì)菌不是人為操作的，不屬于基因工程的范疇。]題組二基因工程的工具酶3．下列有關(guān)限制性內(nèi)切核酸酶的敘述，正確的是()A．用限制性內(nèi)切核酸酶切割一個(gè)DNA分子中部，獲得一個(gè)目的基因時(shí)，被水解的磷酸二酯鍵有2個(gè)B．限制性內(nèi)切核酸酶識別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)的概率就越大C．—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端可用DNA連接酶連接D．只有用相同的限制性內(nèi)切核酸酶處理含目的基因的片段和質(zhì)粒，才能形成重組質(zhì)粒B[用限制性內(nèi)切核酸酶切割一個(gè)DNA分子中部，獲得一個(gè)目的基因時(shí)，須要切割目的基因的兩側(cè)，因此要斷裂4個(gè)磷酸二酯鍵，即被水解的磷酸二酯鍵有4個(gè)，A錯(cuò)誤；限制性內(nèi)切核酸酶識別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)的概率就越大，B正確；—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端不同，分別為CATG和GATC，不能用DNA連接酶連接，C錯(cuò)誤；用不同的限制性內(nèi)切核酸酶處理含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒，若產(chǎn)生的黏性末端相同，也能形成重組質(zhì)粒，D錯(cuò)誤。]4．下列關(guān)于DNA連接酶作用的敘述，正確的是()A．將單個(gè)核苷酸加到某個(gè)DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵B．將斷開的2個(gè)DNA片段的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵C．連接2條DNA鏈上堿基之間的氫鍵D．只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端連接起來，而不能將兩者之間的平末端進(jìn)行連接B[DNA連接酶和DNA聚合酶都是催化2個(gè)脫氧核苷酸分子之間形成磷酸二酯鍵。但DNA連接酶是在2個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，將2個(gè)DNA片段連接成重組DNA分子；DNA聚合酶是將單個(gè)的核苷酸分子加到已存在的核酸片段上形成磷酸二酯鍵，合成新的DNA分子。]5．下圖為DNA分子的某一片段，其中①②③分別表示某種酶的作用部位，則相應(yīng)的酶依次是()A．DNA連接酶、限制酶、解旋酶B．限制酶、解旋酶、DNA連接酶C．解旋酶、限制酶、DNA連接酶D．限制酶、DNA連接酶、解旋酶C[解旋酶可催化堿基之間氫鍵(①)的斷裂，限制酶可使兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵(②)斷開，而DNA連接酶則催化磷酸二酯鍵(③)的形成。]6．依據(jù)圖表的內(nèi)容回答問題：幾種限制酶識別序列切割位點(diǎn)(1)假設(shè)所用的限制酶均能將所識別的位點(diǎn)完全切開，采納EcoRⅠ和PstⅠ酶切含有目的基因的DNA，能得到________種DNA片段。假如將質(zhì)粒載體和含目的基因的DNA片段只用EcoRⅠ酶切，酶切產(chǎn)物再加入DNA連接酶，其中由兩個(gè)DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有________、________、________。(2)為了防止目的基因和質(zhì)粒表達(dá)載體酶切后的末端隨意連接，酶切時(shí)應(yīng)當(dāng)選用的酶是________、________。[解析](1)含目的基因的DNA分子上含有2個(gè)EcoRⅠ和1個(gè)PstⅠ的酶切位點(diǎn)，3個(gè)切點(diǎn)全部切開，則形成4種DNA片段。質(zhì)粒與含目的基因的DNA片段都用EcoRⅠ酶切，目的基因兩端和質(zhì)粒切口處的黏性末端相同，只考慮兩個(gè)DNA片段相連，則會(huì)形成3種連接產(chǎn)物，即質(zhì)粒與質(zhì)粒相連、質(zhì)粒與目的基因相連、目的基因與目的基因相連。(2)為了防止隨意連接，可選用EcoRⅠ和SmaⅠ兩種酶同時(shí)切割。[答案](1)4質(zhì)粒載體—質(zhì)粒載體連接物目的基因—目的基因連接物質(zhì)粒載體—目的基因連接物(2)EcoRⅠSmaⅠ題組三基因工程的載體7．下列關(guān)于質(zhì)粒的敘述，正確的是()A．質(zhì)粒是廣泛存在于細(xì)菌細(xì)胞中的一種顆粒狀細(xì)胞器B．質(zhì)粒是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自主復(fù)制的小型雙鏈環(huán)狀DNA分子C．質(zhì)粒只有在侵入受體細(xì)胞后才能復(fù)制D．細(xì)菌質(zhì)粒的復(fù)制過程肯定是在受體細(xì)胞外獨(dú)立進(jìn)行的B[質(zhì)粒是一種袒露的、結(jié)構(gòu)簡潔、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制實(shí)力的小型雙鏈環(huán)狀DNA分子。質(zhì)粒在受體細(xì)胞和自身細(xì)胞內(nèi)均能自我復(fù)制。]8．下列關(guān)于載體的敘述中，錯(cuò)誤的是()A．載體與目的基因結(jié)合后，實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)重組DNA分子B．在進(jìn)行基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在自然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的C．目前常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等D．載體具有某些標(biāo)記基因，便于對其進(jìn)行切割D[用DNA連接酶將目的基因和載體DNA連接在一起，形成的DNA分子為重組DNA分子，A正確；常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等，其中在進(jìn)行基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在自然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行人工改造的，B、C正確；標(biāo)記基因的作用是鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來，D錯(cuò)誤。]9．下面是四種不同質(zhì)粒的示意圖，其中ori為復(fù)制必需的序列，ampr為氨芐青霉素抗性基因，tetr為四環(huán)素抗性基因，箭頭表示一種限制性內(nèi)切核酸酶的酶切位點(diǎn)。若要得到一個(gè)能在四環(huán)素培育基上生長而不能在氨芐青霉素培育基上生長的含重組DNA的細(xì)胞，應(yīng)選用的質(zhì)粒是()C[A項(xiàng)破壞了復(fù)制必需的序列。B項(xiàng)氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因都完好，在四環(huán)素培育基上和氨芐青霉素培育基上都能生長。C項(xiàng)氨芐青霉素抗性基因被破壞，四環(huán)素抗性基因完好，能在四環(huán)素培育基上生長而不能在氨芐青霉素培育基上生長。D項(xiàng)氨芐青霉素抗性基因完好，四環(huán)素抗性基因被破壞。]10．對下圖所示黏性末端的相關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．甲、乙、丙黏性末端是由各自不同的限制性內(nèi)切核酸酶催化產(chǎn)生的B．甲、乙具相同的黏性末端，可形成重組DNA分子，但甲、丙之間不能C．DNA連接酶作用位點(diǎn)在b處，催化磷酸基團(tuán)和脫氧核糖之間形成化學(xué)鍵D．切割甲的限制性內(nèi)切核酸酶不能識別由甲、乙片段形成的重組DNA分子C[甲圖表示在G和A之間進(jìn)行剪切，乙圖表示在C和A之間進(jìn)行剪切，丙圖表示在C和T之間進(jìn)行剪切，因此三者須要不同的限制性內(nèi)切核酸酶進(jìn)行剪切；甲和乙的黏性末端相同，能夠通過堿基互補(bǔ)配對形成重組DNA分子，但甲和丙不行；DNA連接酶作用的位點(diǎn)是磷酸二酯鍵，乙圖中的a和b分別表示磷酸二酯鍵和氫鍵；甲和乙形成的重組DNA分子相應(yīng)位置的DNA堿基序列為eq\o(\s\up9(—GAATTG—),\s\do15(—CTTAAC—))，而甲圖表示在G和A之間切割，所以該重組序列不能被切割甲的限制性內(nèi)切核酸酶識別。]11．下圖所示為限制酶BamHⅠ和BglⅡ的識別序列及切割位點(diǎn)，試驗(yàn)中用BamHⅠ切割DNA獲得目的基因，用BglⅡ切割質(zhì)粒，并將它們拼接得到重組質(zhì)粒。下列相關(guān)敘述正確的是()A．在酶切過程中，只須要限制好酶的濃度，不須要限制溫度等因素B．經(jīng)兩種酶處理得到的重組質(zhì)粒不能再被這兩種酶所識別C．質(zhì)粒經(jīng)BglⅡ切割后形成的黏性末端是eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(—G—CTACG))D．分別用圖中兩種限制酶切割，可保證目的基因定向地插入質(zhì)粒B[影響酶促反應(yīng)的因素有溫度、pH、酶濃度、底物濃度、反應(yīng)時(shí)間等，因此酶切過程中，需限制好酶濃度、溫度和反應(yīng)時(shí)間等因素，A錯(cuò)誤；經(jīng)兩種酶處理得到的重組質(zhì)粒不能再被這兩種酶識別，B正確；質(zhì)粒經(jīng)BglⅡ切割后形成的黏性末端是eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(—A—TCTAG))，C錯(cuò)誤；分別用題圖中兩種限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，由于形成的黏性末端相同，因此并不能保證目的基因定向地插入質(zhì)粒，D錯(cuò)誤。]12．目前基因工程所用的質(zhì)粒載體主要是以自然細(xì)菌質(zhì)粒的各種元件為基礎(chǔ)重新組建的人工質(zhì)粒，pBR322質(zhì)粒是較早構(gòu)建的質(zhì)粒載體，其主要結(jié)構(gòu)如圖一所示。(1)構(gòu)建人工質(zhì)粒時(shí)要有抗性基因，以便于____________。(2)pBR322分子中有單個(gè)EcoRⅠ限制酶作用位點(diǎn)，EcoRⅠ只能識別序列—GAATTC—，并只能在G與A之間切割。若在某目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)EcoRⅠ的切點(diǎn)，請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端。__________________________。(3)pBR322分子中另有單個(gè)的BamHⅠ限制酶作用位點(diǎn)，現(xiàn)將經(jīng)BamHⅠ處理后的質(zhì)粒與用另一種限制酶BglⅡ處理得到的目的基因，通過DNA連接酶的作用復(fù)原________鍵，勝利地獲得了重組質(zhì)粒，這說明____________________________________________________________________________________。(4)為了檢測上述重組質(zhì)粒是否導(dǎo)入原本無Ampr和Tetr的大腸桿菌，將大腸桿菌在含氨芐青霉素的培育基上培育，得到如圖二的菌落。再將滅菌絨布按到培育基上，使絨布面沾上菌落，然后將絨布按到含四環(huán)素的培育基上培育，得到如圖三的結(jié)果(空圈表示與圖二比照無菌落的位置)。與圖三空圈相對應(yīng)的圖二中的菌落表型是____________________，圖三結(jié)果顯示，多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是________。[解析](1)構(gòu)建人工質(zhì)粒時(shí)要有抗性基因作為標(biāo)記基因，用于重組DNA的鑒定和篩選或便于鑒別目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。(2)EcoRⅠ只能識別核酸序列—GAATTC—，并只能在G與A之間切割。依據(jù)限制酶的識別序列和切割位點(diǎn)進(jìn)行解答。(3)DNA連接酶的作用是復(fù)原磷酸二酯鍵；由題干可知，兩種限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的黏性末端相同，這樣才能進(jìn)行相應(yīng)的堿基互補(bǔ)配對。(4)與圖三空圈相對應(yīng)的圖二中的菌落表型是能抗氨芐青霉素，但不能抗四環(huán)素；圖三結(jié)果顯示，多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是能抗氨芐青霉素和四環(huán)素的人工質(zhì)粒即pBR322質(zhì)粒。[答案](1)重組DNA的鑒定和篩選(鑒別目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞)(2)(3)磷酸二酯兩種限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的黏性末端相同(4)能抗氨芐青霉素，但不能抗四環(huán)素pBR322質(zhì)粒對限制酶的作用結(jié)果辨別不清13．表1列舉了幾種限制酶識別序列及其切割位點(diǎn)(箭頭表示相關(guān)酶的切割位點(diǎn))。圖2是酶切后產(chǎn)生的幾種末端。下列說法正確的是()表1圖2A．BamHⅠ切割的是磷酸二酯鍵，AluⅠ切割的是氫鍵B．能被Sau3AⅠ識別的序列，肯定也能被BamHⅠ識別C．DNA連接酶能連接②⑤，也能連接②④D．E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶都能連接①③C[BamH