高中生物人教版（2019）选择性必修3- 3.1重组DNA技术的基本工具课后习题（含解析）

第1节　重组DNA技术的基本工具
基础练
1.(2021河北高碑店高二期中)下列有关基因工程的叙述,正确的是(　　)
A.基因工程是细胞水平上的生物工程
B.基因工程能定向改造生物的性状
C.基因工程的产物对生物都有利
D.基因工程引起的变异属于基因突变
2.(2021山东德州夏津一中高二月考)玉米的PEPC(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)固定CO2的能力较水稻的强60倍。我国科学家正致力于将玉米的PEPC基因导入水稻中,以提高水稻的产量。下列有关该应用技术的叙述,错误的是(　　)
A.该技术是在DNA水平上进行设计和实施的
B.该技术的操作环境是生物体内
C.该技术的原理是基因重组
D.该技术的优点是定向培育人类需要的生物类型
3.(2021山东潍坊高二期中)我国华南农业大学科研人员利用农杆菌转化法将抗环斑病毒基因导入番木瓜,培育出转基因抗病番木瓜。下列叙述错误的是(　　)
A.限制酶在Ti质粒切开一个切口暴露出两个游离的磷酸基团
B.不同的限制酶切割DNA产生的黏性末端一定不同
C.可以用同种限制酶切割Ti质粒和含有抗环斑病毒基因的DNA片段
D.T4 DNA连接酶既能连接黏性末端,又能连接平末端
4.下图表示限制酶切割某DNA的过程,从图中可知,该限制酶能识别的碱基序列及切割位点是(　　)
A.5'-CTTAAG-3',切点在C和T之间
B.5'-CTTAAG-3',切点在G和A之间
C.5'-GAATTC-3',切点在G和A之间
D.5'-CTTAAC-3',切点在C和T之间
5.据图所示,下列有关工具酶功能的叙述,错误的是(　　)
A.限制酶可以切断a处
B.DNA聚合酶可以连接a处
C.解旋酶可以使b处解开
D.DNA连接酶可以连接c处
6.(2021湖北孝感高二期末)限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的识别序列及其切割位点分别为5'-C↓AATTG-3'和5'-G↓AATTC-3'。如图表示某一目的基因片段与质粒拼接形成重组质粒的过程,下列相关叙述错误的是(　　)
A.将重组质粒同时用以上2种限制酶切割则会再形成2种DNA片段
B.用限制酶EcoRⅠ切割目的基因,同时用限制酶MunⅠ切割质粒
C.两种限制酶切割后形成的黏性末端的碱基可以互补配对
D.限制酶能识别特定的核苷酸序列并在特定位点切割磷酸二酯键
7.(2021天津耀华中学高二期中)下表关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的表述,错误的是(　　)
选项 试剂 操作 作用
A 研磨液 与生物材料混合 提取溶解DNA
B 2 mol/L 的NaCl溶液 与提取出的DNA混合 溶解DNA
C 预冷的酒精溶液 加入离心后的上清液中 溶解DNA
D 二苯胺试剂 加入溶解有DNA的NaCl溶液中 鉴定DNA
8.下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,正确的是(　　)
A.用蒸馏水使家兔的红细胞涨破,可获取富含DNA的滤液
B.DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精,但可溶于2 mol/L的NaCl溶液
C.植物材料需先用清水使细胞吸水涨破,释放DNA
D.鉴定DNA时,应将丝状物直接加入二苯胺试剂中并进行沸水浴
9.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
10.(2021黑龙江哈尔滨六中高二月考)图1和图2分别表示限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ的作用示意图。回答下列问题。
(1)EcoRⅠ和SmaⅠ的化学本质是　　　　　　　,其单体是　　　　　　　　。
(2)EcoRⅠ识别的碱基序列是　　　　　　　,EcoRⅠ和SmaⅠ的识别序列不相同,说明限制酶具有　　　　　　　性。
(3)由图2可知,当限制酶在它识别序列的　　　　　　　切开时,产生的末端是平末端;要将图1中的末端再连接起来,需要用　　　　　　　　　　　　　　　酶。
(4)1970年,阿尔伯等在细菌中发现了第一个限制酶,而在该细菌中没有此限制酶的识别序列,推测该限制酶在细菌细胞中的作用可能是　　　　　　　　　　　　　　　。
提升练
11.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5'-CATG↓-3'和5'-G↓GATCC-3'被限制酶切出的黏性末端碱基数不同
D.T4 DNA连接酶和E.coliDNA连接酶都能催化平末端和黏性末端的连接
12.(2022浙江杭州桐庐中学高二月考)下表为常用的限制酶及其识别序列和切割位点,由此推断下列说法正确的是(　　)
限制酶 识别序列和切割位点 限制酶 识别序列和切割位点
BamHⅠ 5'-G↓GATCC-3' KpnⅠ 5'-GGTAC↓C-3'
EcoRⅠ 5'-G↓AATTC-3' Sau3AⅠ 5'GATC-3'
HindⅡ 5'-GTY↓RAC-3' SmaⅠ 5'-CCC↓GGG-3'
(注:Y=C或T,R=A或G)
A.一种限制酶可能识别2种核苷酸序列
B.限制酶切割后一定形成黏性末端
C.不同的限制酶切割DNA分子形成的黏性末端一定不同
D.限制酶的切割位点在识别序列内部
13.(2022河北邢台高二月考)下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化,图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是 (　　)
　　　　　　　　　　　　　
A.①④②③ B.①②④③
C.①②③④ D.①④③②
14.(多选)(2021福建三校高二期中联考)某线性DNA分子含有5 000个碱基对(bp),先用限制酶a切割,再把得到的产物用限制酶b切割,得到的DNA片段大小如下表。两种限制酶的识别序列和切割位点如下图所示。下列有关说法不正确的是(　　)
酶a切割产物/bp 之后酶b切割产物/bp
2 100;1 400;1 000;500 1 900;200;800;600;1 000;500
A.在该DNA分子中,酶a与酶b的识别序列分别有3个和2个
B.酶a与酶b切出的黏性末端不能相互连接
C.酶a与酶b切断的化学键不相同
D.用这两种酶和DNA连接酶对该DNA分子进行反复切割、连接操作,若干循环后,序列会明显增多
15.(多选)(2021江苏扬州中学高二月考)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。下列说法错误的是 (　　)
限制酶 BamHⅠ Hind Ⅲ EcoRⅠ SmaⅠ
识别序列及切割位点
A.一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割后,含有4个游离的磷酸基团
B.用图1中的质粒和图2中的目的基因构建重组质粒,不能使用SmaⅠ切割
C.图2中为防止酶切后单个含目的基因的DNA片段自身连接成环状,不能使用EcoRⅠ
D.为了获取重组质粒,不能用BamHⅠ和Hind Ⅲ同时切割质粒和外源DNA
16.实验中对DNA进行鉴定时,做如下操作,分析回答下列问题。
序号 试管A 试管B
1 加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 加2 mol/L的NaCl溶液5 mL
2 不加 加入提取的DNA丝状物并搅拌
3 加4 mL二苯胺试剂,混匀 加4 mL二苯胺试剂,混匀
4 沸水浴5 min 沸水浴5 min
实验现象 　　　　　 　　　　　
实验结论 　　　　　　　　
(1)根据上图,完成表格横线处的实验内容。
(2)对于B试管,完成1、2、3的操作后溶液颜色如何变化 　　　　　。
(3)在沸水中加热的目的是　　　　　,同时说明DNA对高温有较强的　　　　　。
(4)A试管在实验中的作用是　　　　　。
(5)B试管中溶液颜色的变化程度主要与　　　　　有关。
参考答案：
1.B　解析基因工程是分子水平上的生物工程,A项错误;基因工程育种的优点之一是目的性强,可以按照人们的意愿定向改造生物,B项正确;基因工程的产物对人类不都是有益的,也可能会存在食品安全、生物安全等问题,C项错误;基因工程产生的变异属于基因重组,D项错误。
2.B　解析由题意可知,该技术为基因工程,其操作主要是在生物体外进行的。
3.B　解析限制酶可以识别特定的DNA序列并在特定位点进行切割,Ti质粒为环状DNA,故限制酶在Ti质粒切开一个切口暴露出两个游离的磷酸基团,A项正确;不同的限制酶切割形成的黏性末端可能相同,也可能不同,B项错误;可以用同种限制酶切割Ti质粒和含有抗环斑病毒基因(目的基因)的DNA片段,以形成相同的黏性末端,便于连接,C项正确;T4DNA连接酶既能连接黏性末端,又能连接平末端,但连接平末端的效率相对较低,D项正确。
4.C　解析依图可知,该限制酶切割的位点为G与A之间,由产生的黏性末端可知该限制酶所能识别的序列为5'-GAATTC-3'。
5.D　解析限制酶可以切断脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键,即a处,A项正确;DNA聚合酶可以催化脱氧核苷酸连接形成磷酸二酯键,即a处,B项正确,D项错误;解旋酶可以使氢键断裂,即b处,C项正确。
6.A　解析限制酶MunⅠ切割质粒后与目的基因连接形成重组质粒,连接处形成5'-CAATTC-3'和5'-GAATTG-3'的新序列,都不能被2种限制酶识别、切割,但EcoRⅠ能识别标记基因中的相应序列并切割,使环状重组质粒断裂形成1种DNA片段,A项错误;由图可知,目的基因两侧都是限制酶EcoRⅠ的切割位点,因此应选用限制酶EcoRⅠ切割含有目的基因的外源DNA分子,质粒中含有限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的切割位点,但EcoRⅠ的切割位点位于标记基因中,用其切割会破坏标记,因此为保证重组质粒表达载体的准确构建,应选用限制酶MunⅠ切割质粒,B项正确;图中两种限制酶切割后形成的黏性末端的碱基可以互补配对,C项正确;限制酶能识别特定的核苷酸序列并在特定位点切割磷酸二酯键,D项正确。
7.C　解析DNA粗提取的第一步就是加入研磨液充分研磨生物材料,A项正确;DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,它能溶于2mol/L的NaCl溶液,B项正确;DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精,利用这一原理,可以初步分离蛋白质和DNA,C项错误;在沸水浴加热条件下,DNA与二苯胺试剂反应呈现蓝色,D项正确。
8.B　解析兔属于哺乳动物,哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核,不能用于DNA的粗提取,A项错误;DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精,而溶于2mol/L的NaCl溶液,B项正确;植物材料的细胞在清水中不会涨破,需加入研磨液进行研磨,从而释放DNA,C项错误;鉴定DNA时,将丝状物溶于2mol/L的NaCl溶液后加入二苯胺试剂,进行沸水浴冷却后呈蓝色,D项错误。
9.D　解析质粒不只分布于原核生物中,在真核生物——酵母菌细胞内也有分布,A项错误;并不是所有的质粒都能找到限制酶的切割位点而成为合适的运载外源基因的工具,B项错误;重组质粒进入受体细胞后,可以在细胞内自我复制,也可以整合到受体DNA上,随染色体DNA进行同步复制,C项错误。
10.答案(1)蛋白质　氨基酸
(2)5'-GAATTC-3'　专一
(3)中轴线　E.coli DNA连接酶或T4 DNA连接
(4)切割外来DNA,起到防御作用
解析(1)EcoRⅠ和SmaⅠ的化学本质是蛋白质,蛋白质是生物大分子,其单体是氨基酸。(2)分析图1和图2可知,EcoRⅠ识别的碱基序列是5'-GAATTC-3',SmaⅠ的识别序列是5'-CCCGGG-3',EcoRⅠ和SmaⅠ的识别序列不相同,说明限制酶具有专一性。(3)由图2可知,当限制酶在它识别序列的中轴线切开时,产生的末端是平末端;DNA连接酶可以连接两个DNA片段,要将图1中的末端再连接起来,需要用E.coliDNA连接酶或T4DNA连接酶。(4)1970年,阿尔伯等在细菌中发现了第一个限制酶,而在该细菌中没有此限制酶的识别序列,推测该限制酶在细菌细胞中的作用可能是切割外来DNA,起到防御作用。
11.B　解析用限制酶酶切获得一个外源基因时得到两个切口,有4个磷酸二酯键被断开,A项错误;序列5'-CATG↓-3'和5'-G↓GATCC-3'被限制酶切出的黏性末端碱基数相同,都是4个,C项错误;T4DNA连接酶和E.coliDNA连接酶都能催化黏性末端的连接,但只有T4DNA连接酶可以连接平末端,D项错误。
12.A　解析由于Y=C或T,R=A或G,HindⅡ可识别多种序列,A项正确。限制酶切割后可能形成黏性末端,如BamHⅠ、EcoRⅠ、KpnⅠ、Sau3AⅠ;限制酶切割后也可能形成平末端,如HindⅡ、SmaⅠ,B项错误。不同限制酶切割后可形成相同的黏性末端,如BamHⅠ和Sau3AⅠ,C项错误。限制酶的切割位点可能在序列内部,如BamHⅠ、EcoRⅠ、KpnⅠ、HindⅡ、SmaⅠ;限制酶的切割位点也可能在序列外部,如Sau3AⅠ,D项错误。
13.A　解析限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂,对应图①;DNA聚合酶用于DNA分子的复制,能在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来,对应图④;DNA连接酶能在具有相同碱基末端的两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,对应图②;解旋酶能够将DNA分子的双螺旋解开,对应图③。
14.BC　解析由题中的信息可知,酶a有三个切口,表明酶a识别序列有3个,酶b有两个切口,表明酶b识别序列有2个,A项正确;酶a与酶b切出的黏性末端相同,能相互连接,B项错误;酶a与酶b切断的化学键均为磷酸二酯键,C项错误;酶a切割和酶b切割的末端用DNA酶连接可能形成序列,但酶a和酶b都不能识别和切割该序列,所以用酶a与酶b、DNA连接酶反复切割与连接,该序列会增多,D项正确。
15.AD　解析一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割后,产生一个切口,含有2个游离的磷酸基团,A项错误;用图1中的质粒和图2中的目的基因构建重组质粒,不能使用SmaⅠ切割,因为SmaⅠ切割会切断目的基因,B项正确;如果使用EcoRⅠ切割,会在切断的质粒两端和目的基因两端都有相同的黏性末端,单个含目的基因的DNA片段自身会连接成环状,C项正确;用BamHⅠ和HindⅢ同时切割质粒和外源DNA可以避免单个含有目的基因的DNA片段自身连接成环状,D项错误。
16.答案(1)溶液不变蓝色　溶液逐渐变蓝色　DNA在沸水浴的情况下遇二苯胺试剂会呈现蓝色
(2)溶液颜色基本不变
(3)加快颜色反应速率　耐受性
(4)对照
(5)加入试管中的DNA(丝状物)的量
解析B试管中含DNA丝状物,A试管中不含,其他条件均完全相同,A、B两试管形成对照。本实验强调反应条件是沸水中加热5min,这样可加快颜色反应的速率,观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。