高中人教版 (新課標(biāo))專題1 基因工程1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具隨堂練習(xí)題

這是一份高中人教版 (新課標(biāo))專題1 基因工程1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具隨堂練習(xí)題，共15頁(yè)。試卷主要包含了選擇題，非選擇題等內(nèi)容，歡迎下載使用。
課時(shí)達(dá)標(biāo)·效果檢測(cè)
一、選擇題
1.基因工程技術(shù)也稱為DNA重組技術(shù)，其實(shí)施必須具備的四個(gè)必要條件是
( )
A.目的基因 限制酶 載體 受體細(xì)胞
B.重組DNA RNA聚合酶 限制酶 連接酶
C.工具酶 目的基因 載體 受體細(xì)胞
D.模板DNA mRNA 質(zhì)粒 受體細(xì)胞
【解析】選C?；蚬こ淌前压w生物的基因(目的基因)導(dǎo)入受體(細(xì)胞)，并使其成功表達(dá)，以使受體獲得新的遺傳特性的過(guò)程。因此該過(guò)程需要有目的基因、受體細(xì)胞及工具(工具酶和載體)。
2.(2014·武漢高二檢測(cè))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
【解析】選C。解旋酶的作用是破壞DNA分子兩條鏈之間的氫鍵，如圖中①所示；限制酶的作用是破壞脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，如圖中②所示；DNA連接酶的作用是將雙鏈DNA片段“縫合”起來(lái)，恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵，如圖中③所示。
【方法規(guī)律】四種酶的作用部位圖解
(1)作用于a(磷酸二酯鍵)的酶：限制酶、DNA連接酶和DNA聚合酶。
(2)作用于b(氫鍵)的酶：解旋酶。
3.下列有關(guān)基因工程中限制酶的描述，錯(cuò)誤的是( )
A.一種限制酶只能識(shí)別一種特定的脫氧核苷酸序列
B.限制酶的活性受溫度影響
C.限制酶能切割DNA的任何部位
D.限制酶可從原核生物中提取
【解析】選C。本題考查對(duì)限制酶的理解。大部分酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA。酶的活性受溫度和pH的影響；限制酶的特點(diǎn)是能識(shí)別雙鏈DNA中特定的核苷酸序列，可在特定的位點(diǎn)進(jìn)行切割；限制酶主要是從原核生物體內(nèi)分離出來(lái)的。
【誤區(qū)警示】不能正確理解限制酶的作用，限制酶雖然能識(shí)別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)進(jìn)行切割，但是細(xì)菌中的限制酶不能剪切自身DNA。
4.下圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用過(guò)程的正確順序是( )
A.①②③④ B.①②④③
C.①④②③D.①④③②
【解析】選C。①是將一個(gè)雙鏈DNA切出互補(bǔ)的兩個(gè)黏性末端，由限制酶發(fā)揮作用；②是將兩個(gè)DNA片段連接起來(lái)，由DNA連接酶發(fā)揮作用；③表示在解旋酶作用下將雙鏈DNA解旋為兩條單鏈；④表示DNA復(fù)制，需要DNA聚合酶。
5.基因工程中，需使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(shí)別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。根據(jù)圖示判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。本題考查限制酶的有關(guān)知識(shí)。把目的基因切下來(lái)要用到限制酶Ⅱ；如果再用限制酶Ⅱ切割質(zhì)粒，則2個(gè)標(biāo)記基因都被切開(kāi)，標(biāo)記基因?qū)⑹プ饔谩Ｈ粲孟拗泼涪袂懈钯|(zhì)?？杀Ａ粢粋€(gè)標(biāo)記基因，而產(chǎn)生的黏性末端和限制酶Ⅱ切割下來(lái)的目的基因可以互補(bǔ)配對(duì)。
【誤區(qū)警示】本題如果只考慮目的基因和質(zhì)粒需要用同一種限制酶切割，很可能誤選A。解決本題時(shí)，關(guān)鍵是分清限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ的識(shí)別序列，并要考慮切割質(zhì)粒時(shí)，標(biāo)記基因不能全部被破壞。
6.(能力挑戰(zhàn)題)某線性DNA分子含有3 000個(gè)堿基對(duì)(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(shí)別序列和切割位點(diǎn)如下圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(多選)( )
A.在該DNA分子中，酶a與酶b的識(shí)別序列分別有3個(gè)和2個(gè)
B.酶a與酶b切出的黏性末端不能相互連接
C.酶a與酶b切斷的化學(xué)鍵相同
D.用這兩種酶和DNA連接酶對(duì)該DNA分子進(jìn)行反復(fù)切割、連接操作，若干循環(huán)后， 序列會(huì)明顯增多
【解析】選C、D。限制酶a切割為3段，有2個(gè)切割位點(diǎn)，其產(chǎn)物又被限制酶b切割，形成2種產(chǎn)物，即再被切割2次，有2個(gè)切割位點(diǎn)，A項(xiàng)不正確。酶a與酶b切出的黏性末端能相互連接，B項(xiàng)不正確。兩種限制酶切斷的化學(xué)鍵都是磷酸二酯鍵，C項(xiàng)正確。分析酶a與酶b的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)，不難發(fā)現(xiàn)它們形成的黏性末端可以相互配對(duì)連接，但一旦連接后，形成的重組DNA中已不存在原來(lái)兩種限制酶的識(shí)別序列，不能再被切割，可以保存下來(lái)，因此經(jīng)過(guò)若干次循環(huán)操作后和序列會(huì)明顯增多，即D項(xiàng)是正確的。
【方法規(guī)律】“限制酶識(shí)別序列”的辨析方法
(1)不同限制酶識(shí)別序列的辨析：首先要認(rèn)真分析不同限制酶特定的識(shí)別序列，尋找它們的共同點(diǎn)，再分析目的基因或質(zhì)粒切割位點(diǎn)的個(gè)數(shù)和部位，可以簡(jiǎn)單地畫(huà)些草圖進(jìn)行直觀的分析，同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的堿基對(duì)比例、切割后的游離磷酸基團(tuán)等知識(shí)進(jìn)行解題。
(2)不同識(shí)別序列的限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、目的基因并進(jìn)行拼接時(shí)，首先要分析這種操作的優(yōu)點(diǎn)——可以提高質(zhì)粒與目的基因定向連接效率；其次要分析能進(jìn)行拼接的前提——只有相同黏性末端才能進(jìn)行拼接；最后還要分析拼接保留或破壞了哪些限制酶的識(shí)別序列。
(3)形成重組質(zhì)粒后，用不同限制酶進(jìn)行再次切割，可形成的片段分析：解決這類問(wèn)題一定要分析經(jīng)DNA連接酶形成的重組質(zhì)粒中原限制酶的識(shí)別序列有沒(méi)有發(fā)生改變(即是否存在)，如不存在，則不能被該限制酶再次切割，不能形成原來(lái)的黏性末端。
二、非選擇題
7.下圖為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答下列問(wèn)題。
(1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)都是 ，二者還具有其他共同點(diǎn)，如① ，② (寫(xiě)出兩條即可)。
(2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為，則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為 ；可使用 把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。
(3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上被稱為 ，
其作用是 。
(4)下列常在基因工程中用作載體的是( )
A.蘇云金芽孢桿菌抗蟲(chóng)基因
B.土壤農(nóng)桿菌中的RNA分子
C.大腸桿菌的質(zhì)粒
D.動(dòng)物細(xì)胞的染色體
【解析】本題通過(guò)質(zhì)粒結(jié)構(gòu)的模式圖考查質(zhì)粒的功能和特點(diǎn)，分析如下：
大腸桿菌的質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，載體的本質(zhì)為DNA?？瓜x(chóng)基因?qū)儆谀康幕?，不屬于載體，染色體的主要成分為DNA和蛋白質(zhì)，不屬于載體。
答案：(1)DNA 能夠自我復(fù)制 具有遺傳效應(yīng)
(2) DNA連接酶
(3)標(biāo)記基因 供重組DNA的鑒定和篩選 (4)C
8.下圖表示兩種限制酶識(shí)別DNA分子的特定序列，并在特定位點(diǎn)對(duì)DNA分子進(jìn)行切割的示意圖，請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
(1)圖中甲和乙代表 。
(2)EcRⅠ、HpaⅠ代表 。
(3)圖中甲和乙經(jīng)過(guò)相應(yīng)操作均形成兩個(gè)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)如果甲中G堿基發(fā)生基因突變，可能發(fā)生的情況是
。
【解題關(guān)鍵】解答本題需明確兩點(diǎn)：
(1)限制酶EcRⅠ和HpaⅠ特異性識(shí)別的堿基序列分別是GAATTC和GTTAAC。
(2)兩種酶切割DNA后，切口的類型分別為黏性末端和平末端。
【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)EcRⅠ和HpaⅠ能切割DNA分子，說(shuō)明它們是限制酶。(3)甲中切點(diǎn)在G、A之間，切口在識(shí)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(shí)別序列中軸線處，形成平末端。(4)(5)限制酶能識(shí)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)特定核苷酸序列變化后，就不能被相應(yīng)限制酶識(shí)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、A A、T
(4)能識(shí)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(kāi)
(5)限制酶不能識(shí)別切割位點(diǎn)
【方法規(guī)律】限制酶切割DNA分子產(chǎn)生末端種類的判斷方法
(1)兩種形式：黏性末端和平末端。
(2)限制酶所識(shí)別的序列一般都可以找到一條中軸線(如下圖所示)，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向重復(fù)排列。
(3)在識(shí)別序列的中軸線兩側(cè)切開(kāi)時(shí)，產(chǎn)生的是黏性末端(如下圖1)。
(4)在識(shí)別序列的中軸線處切開(kāi)時(shí)，產(chǎn)生的是平末端(如下圖2)。
9.(2013·福州高二檢測(cè))右下圖為某基因工程中利用的質(zhì)粒簡(jiǎn)圖，小箭頭所指分別為限制酶EcRⅠ、BamHⅠ的酶切位點(diǎn)，ampR為青霉素(抗生素)抗性基因，tetR為四環(huán)素(抗生素)抗性基因，P為啟動(dòng)子，T為終止子，ri為復(fù)制原點(diǎn)。已知目的基因的兩端分別有包括EcRⅠ、BamHⅠ在內(nèi)的多種酶的酶切位點(diǎn)。
據(jù)圖回答下列問(wèn)題：
(1)在基因工程中常用的工具有三種：一是用于切割DNA分子的 ，二是將目的基因與載體拼接的 ，三是作為載體的質(zhì)粒。
(2)將含有目的基因的DNA與經(jīng)特定的酶切后的載體(質(zhì)粒)進(jìn)行拼接形成重組DNA，理論上講，重組DNA可能有“ ”“ ”
“ ”三種，其中有效的(所需要的)重組DNA是 。因此需要對(duì)這些拼接產(chǎn)物進(jìn)行分離提純。
(3)利用圖示的質(zhì)粒拼接形成的三種拼接產(chǎn)物(重組DNA)與無(wú)任何抗藥性的原核宿主細(xì)胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長(zhǎng)的原核宿主細(xì)胞所含有的拼接產(chǎn)物(重組DNA)是 。
【解析】(1)在基因工程中常用的工具酶有兩種：一是用于切割DNA分子的限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)，二是將目的基因與載體連接的DNA連接酶。
(2)用同一種限制酶將含有目的基因的DNA和質(zhì)粒分別切開(kāi)，產(chǎn)生的黏性末端相同，進(jìn)行拼接形成的重組DNA，理論上講，可能有目的基因—目的基因、目的基因—載體和載體—載體三種，其中人們所需要的重組DNA是目的基因—載體。
(3)由圖可以看出兩種限制酶的酶切位點(diǎn)都在四環(huán)素抗性基因中，兩種限制酶都能破壞四環(huán)素抗性基因，因此用該質(zhì)粒拼接形成的三種拼接產(chǎn)物(重組DNA)與無(wú)任何抗藥性的原核宿主細(xì)胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長(zhǎng)的原核宿主細(xì)胞所含有的拼接產(chǎn)物應(yīng)是載體—載體(仍有四環(huán)素抗性基因)。
答案：(1)限制酶(限制性核酸內(nèi)切酶) DNA連接酶
(2)目的基因—目的基因 目的基因—載體
載體—載體 目的基因—載體
(3)載體—載體
10.(2014·北京高二檢測(cè))Ⅰ.反轉(zhuǎn)錄病毒載體是一種表達(dá)型質(zhì)粒，結(jié)構(gòu)如下圖1所示。圖上的“反轉(zhuǎn)錄病毒序列”可以整合到動(dòng)物細(xì)胞的染色體上，不斷地表達(dá)其攜帶的目的基因。(E、F、H分別為限制酶E、F、H的酶切位點(diǎn))。
(1)反轉(zhuǎn)錄的原料是 。
(2)在構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，目的基因應(yīng)插入到該質(zhì)粒的位置是 ，此過(guò)程需使用的酶是 。為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌，一般需要用添加 的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。獲取大量重組質(zhì)粒后，將其再轉(zhuǎn)入到某種哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，可獲得大量重組反轉(zhuǎn)錄病毒。
Ⅱ.下圖2為培育轉(zhuǎn)基因小鼠基本過(guò)程的示意圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(3)如A為重組質(zhì)粒溶液，將其導(dǎo)入原核期受精卵的方法是 ；如A為重組反轉(zhuǎn)錄病毒，還可采取 方法。
(4)小鼠出生后從其尾巴中提取 分子，通過(guò)
的方法，可檢測(cè)出攜帶目的基因的小鼠。
(5)若目的基因進(jìn)入細(xì)胞后插入一條染色體DNA上，那么獲得轉(zhuǎn)基因純合子小鼠的方法是 。
【解析】(1)反轉(zhuǎn)錄是以RNA鏈為模板合成DNA的過(guò)程，其原料是組成DNA的基本單位：(四種)脫氧核苷酸。
(2)目的基因只有插入“反轉(zhuǎn)錄病毒序列”中才能整合到動(dòng)物細(xì)胞染色體DNA上并不斷表達(dá)。由圖1可以看出，“反轉(zhuǎn)錄病毒序列”中含有限制酶F的酶切位點(diǎn)，因此，在構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，目的基因應(yīng)插入到該質(zhì)粒的F處，此過(guò)程首先需用限制酶將質(zhì)粒和含目的基因的DNA切割，然后再用DNA連接酶將目的基因和質(zhì)粒連接，構(gòu)成重組質(zhì)粒。為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌，一般需要用添加抗生素A的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。
(3)將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞常采用顯微注射法；由于動(dòng)物病毒能夠侵染特定的動(dòng)物細(xì)胞，因此可用含目的基因的重組反轉(zhuǎn)錄病毒感染(侵染)動(dòng)物細(xì)胞(小鼠細(xì)胞)，從而將目的基因?qū)雱?dòng)物(小鼠)受體細(xì)胞。
(4)小鼠出生后可從其尾巴中提取DNA分子，通過(guò)DNA分子雜交(或核酸分子雜交)的方法，檢測(cè)小鼠細(xì)胞中是否攜帶目的基因。
(5)若目的基因進(jìn)入細(xì)胞后插入一條染色體DNA上，該轉(zhuǎn)基因小鼠為雜合子，可通過(guò)使轉(zhuǎn)基因小鼠間相互交配(或雜交)來(lái)獲得轉(zhuǎn)基因純合子小鼠。
答案：Ⅰ.(1)(四種)脫氧核苷酸
(2)F(反轉(zhuǎn)錄病毒序列) 限制酶和DNA連接酶(缺一不可) 抗生素A
Ⅱ.(3)顯微注射法 感染(侵染)
(4)DNA DNA分子雜交(或核酸分子雜交)
(5)轉(zhuǎn)基因小鼠間相互交配(或雜交)
11.下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過(guò)程示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答：
(1)能否利用人的皮膚細(xì)胞來(lái)完成①過(guò)程？ 。為什么？ 。
(2)過(guò)程②必需的酶是 酶，合成A的原料是 。
(3)在利用A、B獲得C的過(guò)程中，必須用 切割A(yù)和B，使它們產(chǎn)生 ，再加入 ，才可形成C。
【解析】(1)圖中①表示人胰島細(xì)胞中胰島素基因經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄形成胰島素mRNA，人的皮膚細(xì)胞中雖然有胰島素基因，但是它未表達(dá)，不能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。(2)過(guò)程②表示在反轉(zhuǎn)錄酶作用下，以mRNA為模板，四種脫氧核苷酸為原料，合成DNA(A)。(3)用同一種限制酶切割目的基因與質(zhì)粒，形成相同的黏性末端，在DNA連接酶作用下，兩個(gè)黏性末端連接起來(lái)，從而形成基因表達(dá)載體。
答案：(1)不能 皮膚細(xì)胞中的胰島素基因未表達(dá)(或未轉(zhuǎn)錄)，不能形成胰島素mRNA
(2)反轉(zhuǎn)錄 四種脫氧核苷酸
(3)同一種限制酶 相同的黏性末端 DNA連接酶
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酶a切割產(chǎn)物(bp)
酶b再次切割產(chǎn)物(bp)
1 600；1 100；300
800；300