1、11.1 DNA 重组技术的基本工具课时作业 一、选择题1下列对基因工程的理解，正确的是( )它是一种按照人们的意愿，定向改造生物遗传特性的工程对基因进行人为改造是体外进行的人为的基因重组在实验室内，利用相关的酶和原料合成 DNA主要技术为体外 DNA 重组技术和转基因技术在 DNA 分子水平上进行操作A BC D解析：基因工程的目的是按照人的意愿，定向改造生物性状；技术手段是体外 DNA 重组技术和转基因技术；操作水平是 DNA 分子水平；基因工程只是实现了基因重组，并没有改造基因。答案：B2下列实践活动包含基因工程技术的是( )A水稻 F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种B抗虫
2、小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦C将含抗病基因的重组 DNA 导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株D用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆解析：本题主要考查不同育种方式所用到的技术。A 项为单倍体育种，用到植物组织培养技术；B 项为传统的杂交育种；C 项抗病植株的培育用到基因工程技术和植物组织培养技术；D 项为诱变育种。答案：C3下列关于 DNA 连接酶作用的叙述，正确的是( )A将单个核苷酸加到某 DNA 片段末端，形成磷酸二酯键B将断开的两个 DNA 片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键C连接两条 DNA 链上碱基之间的氢键D只能将双链 DNA 片
3、段互补的黏性末端之间连接起来，而不能将双链 DNA 片段平末端之间进行连接解析：DNA 连接酶和 DNA 聚合酶都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键。DNA 连接酶是在两个 DNA 片段之间形成磷酸二酯键，将两个 DNA 片段连接成重组 DNA 分子。DNA 聚合酶是将单个核苷酸加到已存在的核酸片段上形成磷酸二酯键，合成新的 DNA 分子。2答案：B4基因工程在操作过程中需要限制酶、DNA 连接酶、载体三种工具。以下有关基本工具的叙述，正确的是( )A所有限制酶的识别序列均由 6 个核苷酸组成B所有 DNA 连接酶均能连接黏性末端和平末端C真正被用作载体的质粒都是天然质粒D原核生物内的限制
4、酶可切割入侵的 DNA 分子而保护自身解析：大多数限制酶的识别序列由 6 个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列是由 4、5或 8 个核苷酸组成；DNA 连接酶包括 Ecoli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶，前者只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端连接起来；在基因工程操作中真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。答案：D5下列黏性末端属于同一限制酶切割而成的是( )A BC D解析：同种限制酶识别的核苷酸序列相同，产生的黏性末端单链区段间能够通过碱基互补配对形成双链。答案：B6据图判断，有关工具酶功能的叙述错误的是( )A限制性核酸内切酶可以切断 a 处BDNA
5、 聚合酶可以连接 a 处C解旋酶可以使 b 处解开DDNA 连接酶可以连接 c 处解析：a 处指的是两个相邻脱氧核苷酸之间的脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键，而 c 处指的是同一个脱氧核苷酸内的脱氧核糖和磷酸之间的化学键。3答案：D7下图为 DNA 分子的某一片段，其中分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是( )ADNA 连接酶、限制酶、解旋酶B限制酶、解旋酶、DNA 连接酶C解旋酶、限制酶、DNA 连接酶D限制酶、DNA 连接酶、解旋酶解析：解旋酶可催化碱基之间氢键()的断裂，限制酶可使两个核苷酸之间的磷酸二酯键()断开，而 DNA 连接酶则催化磷酸二酯键()的形成。答案：C8.某科学家从
6、细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因 a，通过基因工程的方法，将基因 a 与载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现 Amy 在成熟块茎细胞中存在。下列有关这一过程的叙述不正确的是( )A获取基因 a 的限制酶的作用部位是上图中的B连接基因 a 与载体的 DNA 连接酶的作用部位是图中的C基因 a 进入马铃薯细胞后，可随马铃薯 DNA 分子的复制而复制，传给子代细胞D通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状解析：为磷酸二酯键，为氢键，DNA 连接酶和限制酶都是作用于磷酸二酯键，不能作用于氢键。答案：B9俄罗斯研究人员曾经在贝加尔湖中发现了一些微生物突变种，其体内含有以前未发现的限制性核酸内
7、切酶，能够将进入微生物体内的外来病毒的脱氧核糖核酸“切割”开，从而杀死病毒。对这些微生物突变种体内的新发现的限制酶进行分析，正确的说法是( )A该限制酶广泛分布在一切原核生物中B该限制酶能切割自身的突变 DNAC该限制酶切割 DNA 产生有黏性末端的 DNA 片段D该限制酶有望推动基因工程的进一步发展解析：该限制酶是在某些微生物突变种体内发现的，说明其在原核生物中的分布没有普遍性，A 项错。该限制酶能切割病毒的 DNA，对自身有免疫作用，B 项错。由题干材料无法确定该限制酶切割 DNA 产生的末端是黏性末端还是平末端，C 项错。新限制酶的发现增加了限制酶的类型，有望推动基因工程的进一步发展，D
8、 项对。答案：D410如图所示，若用两种识别序列完全不同的限制酶 E 和 F，从基因组 DNA 上切下目的基因，并将之取代质粒 pZHZ1(3.7 kb,1 kb1 000 对碱基)上相应的 EF 区域(0.2 kb)，那么所形成的重组质粒 pZHZ2( )A既能被 E 也能被 F 切开B能被 E 但不能被 F 切开C既不能被 E 也不能被 F 切开D能被 F 但不能被 E 切开解析：欲用目的基因取代质粒 pZHZ1 上相应的 EF 区域，需要用酶 E 和 F 将质粒 EF 区域切下，构建的重组质粒 pZHZ2 仍然存在酶 E 和 F 识别的位点。答案：A11下面是四种不同质粒的示意图，其中
9、ori 为复制必需的序列， amp 为氨苄青霉素抗性基因， tet 为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组 DNA 的细胞，应选用的质粒是( )解析：A 项破坏了复制必需的序列。B 项氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，在四环素培养基上和氨苄青霉素培养基上都能生长。C 项氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长。D 项氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏，能在氨苄青霉素培养基上生长而不能在四环素培养基上生长。答案：C12现有一长度为
10、 1 000 碱基对(bp)的 DNA 分子，用限制性核酸内切酶 酶切后得到EcoR的 DNA 分子仍是 1 000 bp，用 Kpn 单独酶切后得到 400 bp 和 600 bp 两种长度的 DNA分子，用 EcoR、 Kpn同时酶切后得到 200 bp 和 600 bp 两种长度的 DNA 分子。该 DNA分子的酶切图谱正确的是( )5解析：“现有一长度为 1 000 碱基对(bp)的 DNA 分子，用限制性核酸内切酶 EcoR酶切后得到的 DNA 分子仍是 1 000 bp”说明此 DNA 分子是环状 DNA 分子，排除 A、B 两项， “用EcoR、 Kpn酶同时切后得到 200 b
11、p 和 600 bp 两种长度的 DNA 分子”确定只能选 D。答案：D二、非选择题13根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)限制性内切酶切割 DNA 分子后产生的片段，其末端类型有_和_。(2)质粒运载体用 EcoR切割后产生的片段如下：AATTCGGCTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的 DNA 除可用 EcoR切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。(3)按其来源不同，基因工程中所使用的 DNA 连接酶有两类，即_DNA 连接酶和_DNA 连接酶。(4)基因工程中除质粒外，_和_也可作为运载体。(5)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。解析：当限
12、制酶在它识别序列的中心轴线两侧将 DNA 的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。为使运载体与目的基因相连，用另一种限制酶切割后形成的黏性末端必须与 EcoR切割形成的黏性末端相同。根据酶的来源不同，可以将 DNA 连接酶分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为大肠杆菌 DNA 连接酶；另一类是从 T4噬菌体中分离出来的，称为 T4DNA 连接酶。基因工程中除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒等也可作为运载体。答案：(1)黏性末端 平末端 (2)切割产生的 DNA 片段末端与 EcoR切割产生的相同 (3)大肠杆菌 T4 (4)噬菌体
13、动植物病毒6(5)14(2016高考全国卷节选)图(a)中的三个 DNA 片段上依次表示出了 EcoR、 BamH和 Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的 EcoR、 Sau3A的切点是唯一的)。根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经 BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接，理由是_。(2)DNA 连接酶是将两个 DNA 片段连接起来的酶。常见的有_和_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。解析：(1)由题图可知， BamH和 Sau3A两种限制性内切酶的共同识别序列是，二者切割可以形成相同的黏性末端
14、，因此经 BamH酶切得到的目的基因可GATCCTAG以与圈(b)所示表达载体被 Sau3A酶切后的产物连接。(2)常见的 DNA 连接酶有 E.coliDNA连接酶和 T4DNA 连接酶，其中 T4DNA 连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。答案：(1) Sau3A 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端 (2) EcoliDNA 连接酶 T 4DNA 连接酶 T 4DNA 连接酶(其他合理答案也可)15下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图 A、图 B 中的箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题。限制酶 BamH Hind EcoR Sma识别序列及切割位点G GATCC
15、 CCTAG GA AGCTT TTCGA AG AATTC CTTAA GCCC GGG GGG CCC7(1)一个图 A 所示的质粒分子经 Sma切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。(2)若对图中质粒进行改造，插入的 Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。(3)用图中的质粒和外源 DNA 构建重组质粒，不能使用 Sma切割，原因是_。(4)与只使用 EcoR相比较，使用 BamH 和 Hind两种限制酶同时处理质粒、外源 DNA的优点在于可以防止_。(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入 _酶。(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。解析：(1)质粒切割
16、前的 DNA 是双链环状 DNA，所有磷酸基团参与形成磷酸二酯键，故没有游离的磷酸基团。从图 A 可以看出，质粒上只含有一个 Sma的切点，因此被该酶切割后，质粒变为线性双链 DNA 分子，因每条链上含有一个游离的磷酸基团，所以切割后的 DNA 含有 2 个磷酸基团。(2) Sma酶切位点中含碱基对 CG 越多，插入的 Sma酶切位点越多，氢键越多，热稳定性就越高。(3)目的基因和质粒的抗生素抗性基因中都含有 Sma酶切位点，使用 Sma切割时会破坏质粒的抗性基因和目的基因。(4)质粒是环状 DNA，其中有一个 EcoR的识别位点，经切割后容易自身环化，目的基因中有 2 个 EcoR的识别位点，经切割后也容易形成环状 DNA，而同时使用 BamH和 Hind两种限制酶同时处理质粒、外源DNA，形成的黏性末端不同，因此不会形成环状 DNA。(5)将切割后的 DNA 片段连接成重组质粒需要加入 DNA 连接酶。(6)将导入重组质粒的微生物在含抗生素的培养基中培养，能正常生长的表明导入了目的基因。答案：(1)0、2(2)高(3)Sma会破坏质粒的抗性基因和外源 DNA 中的目的基因(4)质粒和含目的基因的外源 DNA 片段自身环化(5)DNA 连接(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞
