2020-2021学年高二生物人教版选择性三3.1 重组DNA技术的基本工具分层训练（含答案）

第1节
重组DNA技术的基本工具分层训练
层级一--课堂基础练
1．下列有关基因工程叙述错误的是(　　)
A．基因工程产生的变异属于基因突变
B．最常用的载体是质粒
C．工具酶主要有限制性内切核酸酶和DNA连接酶
D．该技术人为地增加了生物变异的范围，实现种间遗传物质的交换
2．在基因工程操作过程中，DNA连接酶的作用是(　　)
A．将任意两个DNA片段连接起来
B．将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，包括DNA片段和碱基对之间的氢键
C．连接具有相同黏性末端或平末端的DNA片段，即形成磷酸二酯键
D．只连接具有相同黏性末端的DNA片段碱基对之间的氢键
3．下列有关质粒的叙述，正确的是(　　)
A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器
B．质粒是真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，能自主复制的小型环状双链DNA分子
C．质粒只有在侵入宿主细胞后，才能在宿主细胞内复制
D．基因工程中常用的载体除了质粒外，还有核DNA、动植物病毒以及噬菌体
4．如图所示为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的识别序列，箭头表示每一种限制酶的特定切割位点，切割出来的DNA片段末端可以互补黏合的限制酶及其正确的末端互补序列为(　　)
A．BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互补序列为—AATT—
B．BamHⅠ和HindⅢ；末端互补序列为—GATC—
C．EcoRⅠ和HindⅢ；末端互补序列为—AATT—
D．BamHⅠ和BglⅡ；末端互补序列为—GATC—
5.某细菌质粒上有标记基因如右图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图所示是外源基因插入位置(插入点有a、b、c)示意图，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是(　　)
插入点
细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长状况
细菌在含四环素的培养基上的生长状况
①
能生长
能生长
②
能生长
不能生长
③
不能生长
能生长
A.①是c；②是b；③是a
B．①是a和b；②是a；③是b
C．①是a和b；②是b；③是a
D．①是c；②是a；③是b
1-5
ACBDA
6．根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
(1)限制酶切割DNA分子后产生的DNA片段，其末端类型通常有________和________。
(2)质粒载体用限制酶X(识别的序列由6个核苷酸组成)切割后产生的片段如下：
AATTC……G
G……CTTAA
该酶识别的序列为__________________，切割的部位是________________。
(3)为使切割后的载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用限制酶X切割外，还可用限制酶Y切割，两种酶共同的特点是______________________________。
(4)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，其中后者只能连接一种末端。
(5)基因工程中除质粒外，______________和________也可作为载体。
答案　(1)黏性末端　平末端　(2)　G和A之间的磷酸二酯键　(3)两种限制酶切割后形成的黏性末端相同　(4)T4　E．coli　(5)噬菌体　动植物病毒
解析　(2)将图中片段两端的黏性末端对接后可以看出限制酶X识别的序列为6个核苷酸组成的—GAATTC—，互补链是—CTTAAG—，切割的位点为G和A之间的磷酸二酯键。(3)质粒载体可以用限制酶X切割，也可以用另一种限制酶Y切割，说明该酶与限制酶X切割产生的黏性末端相同。(4)基因工程使用的DNA连接酶，按来源可分为E.coli
DNA连接酶和T4
DNA连接酶，其中只能连接黏性末端的是E.coli
DNA连接酶。
层级二--课时提升练
题组一　基因工程的概念
1．科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程。实施该工程的最终目的是(　　)
A．定向提取生物体的DNA分子
B．定向地对DNA分子进行人工“剪切”
C．在生物体外对DNA分子进行改造
D．定向地改造生物的遗传性状
2．下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是(　　)
A．基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的
B．工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能
C．遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据
D．基因工程必须在同物种间进行
3．科学家把兔子血红蛋白基因导入大肠杆菌细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。下列关于这一先进技术的理论依据不正确的是(　　)
A．所有生物共用一套遗传密码
B．基因能控制蛋白质的合成
C．兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成，都遵循相同的碱基互补配对原则
D．兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先
题组二　基因工程的工具酶
4．下列说法中不正确的有(　　)
①限制酶主要是从真核生物中分离纯化出来的　②DNA连接酶都是从原核生物中分离得到的　③所有限制酶识别的核苷酸序列均由6个核苷酸组成　④不同限制酶切割DNA的位点不同　⑤有的质粒是单链DNA
A．①②④⑤
B．①②③⑤
C．②③④⑤
D．①③④⑤
5．下列关于基因工程中的DNA连接酶的叙述不正确的是(　　)
A．DNA连接酶的化学本质是蛋白质
B．DNA连接酶能够连接两个DNA片段之间的磷酸二酯键
C．基因工程中可以用DNA聚合酶替代DNA连接酶
D．根据来源不同，DNA连接酶可分为E.coli
DNA连接酶和T4
DNA连接酶两大类
6．关于下图所示黏性末端的叙述，正确的是(　　)
A．①与③是由相同限制酶切割产生的
B．DNA连接酶可催化①与③的连接
C．经酶切形成④需要脱去2分子水
D．DNA连接酶与DNA聚合酶均能作用于上述黏性末端
7．下列有关限制酶和DNA连接酶的叙述正确的是(　　)
A．用限制酶酶切获得一个外源基因时得到两个切口，有2个磷酸二酯键被断开
B．限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大
C．序列—CATG↓—和—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端碱基数不同
D．T4
DNA连接酶和E.coli
DNA连接酶都能催化平末端和黏性末端的连接
题组三　“分子运输车”——载体
8．质粒是基因工程中最常用的外源基因运载工具。下列有关叙述正确的是(　　)
A．质粒只分布于原核细胞中
B．在所有的质粒上总能找到一个或多个限制酶切割位点
C．携带外源基因的重组质粒只有整合到宿主细胞的DNA上才会随后者的复制而复制
D．质粒上的抗性基因常作为标记基因供重组DNA分子的筛选
9．某科学家从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图中的①
B．连接基因a与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②
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
1-9
DDDBC
BBDB
10．以下是几种不同限制性内切核酸酶切割DNA分子后形成的部分片段。回答下列问题：
(1)以上DNA片段是由__________________(A.1　B．2　C．3　D．4)种限制性内切核酸酶切割后产生的，原因是____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若要把相应片段连接起来，应用________(填“DNA聚合酶”或“DNA连接酶”)。
(3)能连接的对应片段是________，写出连接后形成的DNA分子________________。
答案　(1)D　①④的黏性末端相同，其他3种片段的黏性末端都不相同
(2)DNA连接酶
(3)①④　
解析　(1)一种限制性内切核酸酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点进行切割。题中①④的黏性末端相同，其他三种片段的末端都不相同，所以这些片段都是由4种限制性内切核酸酶切割后产生的。
层级三--综合加强练
12．下图表示某种质粒和人的胰岛素基因，其中a表示标记基因，b表示胰岛素基因，E1表示某限制酶的酶切位点，现用该种限制酶分别切割质粒和胰岛素基因，后用DNA连接酶连接切割后的质粒和胰岛素基因，下列选项中不可能出现的是(　　)
13．如图表示一个DNA分子片段，下列有关的叙述错误的是(　　)
A．限制酶将a处切断，一定形成相同的黏性末端
B．DNA连接酶将a处连接会脱去一分子水
C．DNA复制时需要解旋酶切断b处，基因工程操作中不需要
D．b处是指氢键
14．下列有关如图所示的黏性末端的说法，错误的是(　　)
A．甲、乙、丙黏性末端分别是由不同的限制酶切割产生的
B．甲、乙具有相同的黏性末端，可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能
C．DNA连接酶的作用位点是b处
D．切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段
15．伯格首先在体外进行了DNA改造的研究，成功地构建了第一个体外重组DNA分子。下列相关叙述正确的是(不定项)(　　)
A．不同的DNA分子必须用同一种限制酶切割，才能产生相同的黏性末端
B．DNA连接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶都能催化形成磷酸二酯键
C．当限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
D．限制酶和DNA连接酶的作用部位不同
16.如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，P为转录的启动部位。已知目的基因的两端均有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列叙述正确的是(不定项)(　　)
A．将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，由两个DNA片段之间连接形成的产物有三种
B．DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来，形成一个重组质粒时形成两个磷酸二酯键
C．为了防止目的基因和质粒自身环化，酶切时可选用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ
D．能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞
12-16
CAC;BC;AC
17．通过重组DNA技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这一技术的基本过程。在该工程中所用的基因“分子手术刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答下列问题：
(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是__________________________________。
人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是______________。
(2)请在图中画出质粒被切割形成黏性末端的过程图：
(3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，是因为____________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)限制酶　DNA连接酶
(2)如图所示
(3)人的遗传物质(基因)与羊的遗传物质都为DNA，其物质组成和空间结构相同
18．基因工程所用的质粒载体主要是以天然细菌质粒的各种元件为基础重新组建的人工质粒，pBR322质粒是较早构建的质粒载体，其主要结构如图一所示。请据图回答下列问题：
(1)构建人工质粒时要有抗性基因，以便于_______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)pBR322分子中有单个EcoRⅠ限制酶作用位点，EcoRⅠ只能识别序列－GAATTC－，并且只能在G和A之间切割。若在某目的基因的两侧各有1个EcoRⅠ的切点，请画出目的基因两侧被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端。
(3)pBR322分子中另有单个的BamHⅠ限制酶作用位点，现将经BamHⅠ处理后的质粒与用另一种限制酶BglⅡ处理得到的目的基因，通过DNA连接酶作用恢复____________键，成功获得了重组质粒，说明____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)为了检测上述重组质粒是否导入原本无Ampr和Tetr的大肠杆菌，将大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养，得到如图二的菌落。再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养基上培养，得到如图三的结果(空圈表示与图二对照无菌落的位置)。与图三空圈相对应的图二中的菌落表现为________________________，图三结果显示，多数大肠杆菌导入的是_________________________________________________。
答案　(1)重组DNA分子的筛选
(2)如图所示
　　　　目的基因
－G　AATTC－……－G　AATTC－
－CTTAA　G－……－CTTAA　G－
(3)磷酸二酯　两种限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的黏性末端相同
(4)能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素　既能抗氨苄青霉素，又能抗四环素的pBR322质粒
解析　(1)质粒作为基因进入受体细胞的载体的条件之一是要有抗性基因，以便于重组DNA分子的筛选。(2)同一种限制酶切割DNA分子产生的黏性末端相同，图见答案。(3)DNA连接酶催化两个DNA片段形成磷酸二酯键；而通过DNA连接酶作用能将两个DNA分子片段连接，表明经两种限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的DNA片段，其黏性末端相同。(4)由题意知：由于图三空圈相对应的大肠杆菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长，而不能在含四环素的培养基上生长，故可推知与图三空圈相对应的图二中的菌落能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素。由图二、图三结果显示，多数大肠杆菌都能抗氨苄青霉素和四环素，而经限制酶BamHⅠ作用后，标记基因Tetr被破坏，故导入目的基因的大肠杆菌不能抗四环素，图三结果显示，多数大肠杆菌导入的是既能抗氨苄青霉素，又能抗四环素的pBR322质粒，而不是重组质粒(重组质粒的四环素抗性基因被切断)。