人教版2019高中生物选择性必修3 同步练习题--3.1 重组DNA技术的基本工具(含解析）
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| 名称 | 人教版2019高中生物选择性必修3 同步练习题--3.1 重组DNA技术的基本工具(含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-23 23:39:19 | ||
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文档简介
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2024人教版高中生物选择性必修3同步
第3章 基因工程
第1节 重组DNA技术的基本工具
基础过关练
题组一 基因工程的概念和理论基础
1.(2022黑龙江嫩江高中阶段练习)下列叙述符合基因工程概念的是( )
A.白菜细胞与甘蓝细胞融合,杂交细胞中含有两种细胞中的全部基因
B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株
C.用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株
D.自然界中存在的噬菌体感染细菌后,其DNA整合到细菌DNA上
2.(2023陕西汉中期中)科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞的染色体上,获得高水平的表达,长成的植物通体光亮。这一研究成果表明( )
①萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同
②萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码
③烟草植物体内合成了荧光素
④基因工程可以克服不同种生物之间的杂交障碍
A.①和③ B.②和③
C.①和④ D.①②③④
题组二 限制酶
3.(2022河北邢台月考)下列有关基因工程中限制酶的描述,说法错误的有几个( )
①只能从原核生物中提取
②可使氢键断裂
③只能识别6个核苷酸组成的序列
④用限制酶切割一个DNA分子中部,获得一个目的基因时,被水解的磷酸二酯键有2个
⑤DNA分子被限制酶切割后可产生黏性末端或平末端
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
4. (教材习题改编)限制性内切核酸酶可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制酶BamHⅠ、 EcoRⅠ、HindⅢ和BglⅡ的识别序列和切割位点,切割出来的黏性末端可以互补配对的是( )
A.BamHⅠ和EcoRⅠ B.BamHⅠ和HindⅢ
C.BamHⅠ和BglⅡ D.EcoRⅠ和HindⅢ
题组三 DNA连接酶
5.(2022江西吉安阶段考)根据下图判断,下列有关工具酶功能的叙述,错误的是( )
A.DNA连接酶可以连接b处
B.DNA聚合酶可以连接a处
C.解旋酶可以使b处解开
D.限制酶可以切断a处
6.图1和图2分别表示的是限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ的作用示意图。请回答下列问题。
(1)限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ的化学本质是 ,其单体是 。
(2)限制酶EcoRⅠ识别的碱基序列是 ,限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ的识别序列不同,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 处切开时,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 (填写酶的名称)。
(4)1970年,科学家在细菌中发现了第一个限制酶,但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 。
(5)T4 DNA连接酶能连接 和 (填序号),但后者的连接效率较低。
题组四 基因进入受体细胞的载体
7.(2022江苏泰州月考)载体作为基因的运输工具,必须具备的条件及对应理由是( )
A.具有某些标记基因,使目的基因能够与其结合
B.具有多个限制酶切点,便于目的基因的表达
C.对宿主细胞无伤害,便于重组DNA的筛选
D.能在宿主细胞中稳定保存并复制,以便提供大量的目的基因
8.(2023山西临汾期中)科学家将萤火虫的荧光素基因转入植物烟草细胞中时需要使用载体——“分子运输车”。下列有关叙述正确的是 ( )
A.“分子运输车”包括质粒、噬菌体、动植物病毒等
B.细菌质粒和真核细胞DNA的基本组成单位不同
C.细菌质粒的复制过程一定是在受体细胞外独立进行的
D.载体通常采用抗生素合成基因作为标记基因
题组五 DNA的粗提取与鉴定实验
9.(2023河南南阳阶段考)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,错误的是( )
A.羊的成熟红细胞不可作为提取DNA的材料
B.提取植物细胞的DNA时,需要加入一定量的研磨液
C.为避免颜色干扰,实验中不能采用菠菜叶片作为实验材料
D.在沸水浴条件下,DNA与二苯胺试剂反应呈现蓝色
10.(2023山西临汾期中)下图表示“DNA的粗提取与鉴定”的相关流程。下列叙述错误的是( )
A.步骤1和步骤2的目的是获取研磨液中的上清液
B.步骤3中的DNA溶于酒精,而某些蛋白质不溶于酒精
C.步骤3在用预冷的酒精沉淀DNA时,要用玻璃棒沿一个方向搅拌,防止DNA断裂
D.DNA在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度较高
能力提升练
题组 综合分析重组DNA技术的基本工具
1.(2023河南南阳月考)限制酶a和b的识别序列与切割位点如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.a酶、b酶均能切割氢键和磷酸二酯键
B.能被a酶识别并切割的序列也能被b酶切割
C.相同DNA分子被a酶切割的概率一般高于b酶
D.基因工程中用两种酶切割质粒就能防止其自身环化
2.下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化,图中依次表示限制性内切核酸酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )
A.①②③④ B.①②④③
C.①④②③ D.①④③②
3.下列有关限制酶和DNA连接酶的叙述错误的是( )
A.DNA连接酶可以恢复DNA分子中的磷酸二酯键,在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶
B.序列-CATG↓-和-G↓GATCC-被限制酶切出的黏性末端碱基数相同
C.DNA连接酶将目的基因的黏性末端与载体的黏性末端之间的碱基黏合
D.限制酶能专一性破坏双链DNA分子中碱基之间的氢键来切割DNA分子
4.(2023陕西汉中联考,)下面是四种不同质粒的示意图,其中ori为复制必需的序列,AmpR为氨苄青霉素抗性基因,TetR为四环素抗性基因,箭头表示同一种限制性内切核酸酶的酶切位点。若要得到一个能在含四环素培养基上生长而不能在含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( )
5.(2023湖南邵阳月考)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。限制酶a和b的识别序列和切割位点如下图所示。下列叙述错误的是( )
a酶切割产物(bp) b酶再次切割产物(bp)
2 100;1 400;1 000;500 1 900;200;800;600;1 000;500
A.a酶与b酶切断的化学键相同
B.a酶与b酶切出的黏性末端能相互连接
C.a酶与b酶切割该DNA分子的位点分别有3个和5个
D.限制酶将一个DNA分子片段切成两个片段需消耗两个水分子
6.(2022天津杨柳青一中月考)下表所示为常用的限制性内切核酸酶(限制酶)及其识别序列和切割位点,由此推断以下说法正确的是( )
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 G↓GATCC KpnⅠ GGTAC↓C
EcoRⅠ G↓AATTC Sau3AⅠ ↓GATC
HindⅡ GTY↓RAC SmaⅠ CCC↓GGG
注:Y=C或T,R=A或G。
A.限制酶切割后不一定形成黏性末端
B.限制酶的切割位点一定在识别序列的内部
C.不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端
D.一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列
7.(2022河北衡水期中)酶M和酶N是两种限制酶,图1、图2中DNA片段只注明了黏性末端处的碱基种类,其他碱基的种类未作注明。下列叙述中不正确的是( )
A.多个片段乙与多个片段丁混合在一起,可用DNA连接酶拼接得到环状DNA
B.多个片段乙与多个片段丁混合,只由两个DNA片段连接成的环状DNA分子共有4种
C.一种限制酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核糖核苷酸序列
D.若酶M特异性剪切的DNA片段是,则酶N特异性剪切的DNA片段是
8.(2022山东荣成三中月考)如图表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性内切核酸酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为-C↓CGG-、-G↓GATCC-、-↓GATC-、-CCC↓GGG-。请回答下列问题:
(1)限制性内切核酸酶切断的化学键所处的具体部位是 。与其作用部位完全相同的酶是 。
A.解旋酶 B.RNA聚合酶
C.DNA连接酶 D.DNA聚合酶
(2)下列有关限制酶的叙述正确的是 。
A.从反应类型来看,限制酶催化的是一种水解反应
B.限制酶的活性受温度、pH的影响
C.限制酶也可识别RNA分子的特定核苷酸序列
D.限制酶的识别序列越短,则该序列在DNA中出现的概率越小
(3)若用限制酶SmaⅠ完全切割图中DNA片段,其产物长度为537 bp、 bp和 bp。
(4)若图中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换,那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出上图及其对应的DNA片段,用限制酶SmaⅠ完全切割,产物中共有 种不同长度的DNA片段。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.B 2.D 3.C 4.C 5.A 7.D 8.A 9.C
10.B
1.B A选项属于植物体细胞杂交,是在细胞水平上进行的,不属于基因工程;C选项是诱变育种,与基因工程无关;基因工程是按照人们的意愿,通过转基因等技术,对生物进行的定向改造,D选项不符合基因工程的概念,D错误。
2.D 荧光素基因转入烟草植物细胞后能够表达,说明萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同,且萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码,①②正确;烟草植物通体光亮,说明其合成了荧光素,③正确;萤火虫的荧光素基因可以在烟草植物细胞表达,说明基因工程可以克服不同种生物之间的杂交障碍,④正确。
3.C 限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的,①错误;限制酶可使磷酸二酯键断裂,②错误;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由4个、8个或其他数量的核苷酸组成,③错误;用限制酶切割一个DNA分子中部,获得一个目的基因时,需要切割目的基因的两侧,又因切割的DNA为双链结构,因此要断裂4个磷酸二酯键,即被水解的磷酸二酯键有4个,④错误。
4.C BamHⅠ切割出来的黏性末端是5'GATC,EcoRⅠ切割出来的黏性末端是5'AATT,HindⅢ切割出来的黏性末端是5'AGCT,BglⅡ切割出来的黏性末端是5'GATC。BamHⅠ和BglⅡ切割出来的黏性末端相同,可以互补配对,C符合题意。
5.A DNA连接酶、DNA聚合酶和限制酶均作用于a处,解旋酶作用于氢键(b),A错误。
6.答案 (1)蛋白质 氨基酸 (2)-GAATTC- 专一 (3)中心轴线 E.coli DNA连接酶或T4 DNA连接酶 (4)切割外源DNA,起到防御作用 (5)②④ ①③
解析 (2)限制酶EcoRⅠ识别的碱基序列是-GAATTC-,限制酶SmaⅠ识别的碱基序列是-CCCGGG-,二者的识别序列不同,说明限制酶具有专一性。(3)当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时,产生的是黏性末端;当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时,产生的是平末端,则限制酶EcoRⅠ切割产生的是黏性末端,限制酶SmaⅠ切割产生的是平末端。E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶均能连接黏性末端。(5)T4 DNA连接酶既能连接双链DNA互补的黏性末端,又可以连接双链DNA片段的平末端,但连接平末端的效率相对较低。
7.D 作为基因的运输工具,载体必须具备的条件及对应理由:
条件 理由
有一个至多个限制酶切割位点 供外源DNA片段插入其中
必须能在宿主细胞中稳定保存并复制 能使目的基因稳定存在且数量可扩增
具有特殊的标记基因 便于重组DNA分子的筛选
对受体细胞无毒害作用 避免受体细胞受到损伤
8.A 基因工程中所用的载体被称为“分子运输车”,基因工程常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等,A正确;细菌质粒是环状DNA分子,和真核细胞DNA的基本组成单位相同,都是脱氧核苷酸,B错误;细菌质粒的复制过程在受体细胞内进行,C错误;载体通常采用抗生素抗性基因作为标记基因,D错误。
9.C 羊的成熟红细胞没有细胞核和众多的细胞器,因此不可作为提取DNA的材料,A正确;提取植物细胞的DNA时,需要加入一定量的研磨液以充分研磨释放DNA,B正确;加入酒精溶解色素后过滤,DNA粗提取后不含叶绿素,用菠菜叶做实验不影响实验效果,C错误;二苯胺可用于鉴定DNA,在沸水浴条件下,DNA与二苯胺反应呈现蓝色,D正确。
10.B DNA的粗提取与鉴定的原理: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DNA和蛋白质。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。在一定温度下,DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。步骤1和步骤2的目的是获取研磨液中的上清液,A正确;步骤3中的DNA不溶于酒精,而某些蛋白质溶于酒精,B错误;在用预冷的酒精沉淀DNA时,要用玻璃棒沿一个方向搅拌,防止DNA结构被破坏,有利于DNA絮状物的挑出,C正确;DNA在不同浓度的NaCl中溶解度不同,DNA在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度较高,D正确。
能力提升练
1.C 2.C 3.ACD 4.C 5.C 6.A 7.B
1.C a酶和b酶的作用部位都是磷酸二酯键,A错误。据图分析,a酶的识别序列是-GATC-,b酶的识别序列是-GGATCC-,b酶的识别序列包含a酶的;根据以上分析,b酶能识别并切割的序列,a酶也能切割;a酶能识别并切割的序列,b酶不一定能切割,B错误。a酶的识别序列由4个核苷酸组成,b酶的识别序列由6个核苷酸组成,DNA分子中a酶的识别序列出现的概率大,因此,相同DNA分子被a酶切割的概率一般高于b酶,C正确。据图可知,用a酶和b酶切割质粒产生的黏性末端相同,基因工程中用这两种酶切割质粒,不能防止其自身环化;基因工程中,为防止限制酶切割后的质粒自身环化,通常使用两种切割后产生不同黏性末端的限制酶切割同一质粒,D错误。
2.C 分析图示可得到下表:
序号 图示分析 相关酶
① 双链DNA分子被切成两段,且出现了黏性末端 限制性内 切核酸酶
② 两个具有黏性末端的DNA片段连接成一个完整的DNA分子 DNA连接酶
③ DNA分子的双链解开 解旋酶
④ 以解开的单链DNA作为模板形成子链 DNA聚合酶
3.ACD DNA聚合酶用于将单个脱氧核苷酸连接到DNA单链末端,而DNA连接酶连接两个DNA片段,因此在基因工程操作中不可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶,A错误;序列-CATG↓-和-G↓GATCC-被限制酶切出的黏性末端碱基数相同,都是4个,B正确;DNA连接酶能够将目的基因的黏性末端与载体的黏性末端之间的磷酸二酯键黏合,C错误;限制酶切割DNA分子时,破坏的是磷酸二酯键,而不是两条链上互补配对的碱基之间的氢键,D错误。
4.C 若要得到一个能在含四环素的培养基上生长(TetR基因完整不被破坏)而不能在含氨苄青霉素的培养基上生长(AmpR基因被破坏)的含重组DNA的细胞,应选用的质粒是C。
5.C 限制酶作用的化学键是磷酸二酯键,A正确。由图可以看出,a酶和b酶切割后产生的黏性末端相同,都是5'GATC,它们之间能相互连接,B正确。由表格信息可以看出,a酶把原有线性DNA切成4段,说明该DNA分子上有3个切口,即a酶的切割位点有3个;b酶把2 100 bp的DNA片段切成了大小分别为1 900 bp和200 bp的两个片段,把1 400 bp的DNA片段切成了大小分别为800 bp和600 bp的两个片段,且a酶和b酶的识别位点不同,说明b酶在该DNA分子上有2个切口,即b酶的切割位点有2个,C错误。DNA分子片段为双链结构,限制酶将一个DNA分子片段切成两个片段,需要破坏两个磷酸二酯键,消耗两个水分子,D正确。
6.A 限制酶切割后不一定形成黏性末端,如限制酶SmaⅠ的识别序列和切割位点为-CCC↓GGG-,切割后形成平末端,A正确;限制酶的切割位点不一定在识别序列的内部,如限制酶Sau3AⅠ的切割位点在识别序列的外部,B错误;不同限制酶切割后形成的黏性末端可能相同,如限制酶BamHⅠ和Sau3AⅠ切割后形成的黏性末端相同,C错误;题表中的Y=C或T,R=A或G,因此限制酶HindⅡ可以识别多种核苷酸序列,D错误。
7.B 多个片段乙和多个片段丁混合在一起,用DNA连接酶拼接可得到环状DNA,其中只由两个DNA片段连接成的环状DNA分子有3种,即片段乙与片段乙连接、片段丁与片段丁连接、片段乙和片段丁连接,A正确,B错误;根据图中黏性末端可知,酶M和酶N识别的片段是或,若酶M特异性剪切的DNA片段是,则酶N特异性剪切的DNA片段是,D正确。
8.答案 (1)一条链上相邻两个核苷酸的磷酸基团与脱氧核糖之间 CD (2)AB (3)790 661 (4)4
解析 (1)限制性内切核酸酶、DNA连接酶和DNA聚合酶作用的部位都是DNA的一条链上相邻两个核苷酸的磷酸基团与脱氧核糖之间的磷酸二酯键;解旋酶作用于两条脱氧核苷酸链碱基之间的氢键;RNA聚合酶作用于RNA的一条链上相邻两个核苷酸的磷酸基团与核糖之间的磷酸二酯键。(2)限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开,则其催化的是一种水解反应,A正确,C错误;酶的活性受温度、pH的影响,B正确;限制酶的识别序列越短,则该序列在DNA中出现的概率就越大,D错误。(3)由限制酶SmaⅠ的识别序列和切割位点可知,题图中DNA片段含有2个限制酶SmaⅠ识别序列,用限制酶SmaⅠ切割会产生3种DNA片段,长度分别为534+3=537(bp)、796-3-3=790(bp)、658+3=661(bp)。(4)图示虚线方框内发生碱基对的替换后,形成的基因d失去一个限制酶SmaⅠ的识别序列,用限制酶SmaⅠ切割基因d所在的DNA片段,会产生2种DNA片段,长度分别为534+796-3=1 327(bp)、658+3=661(bp)。杂合子同时含有基因D和基因d,结合(3)可知,从杂合子中分离出题图及其对应的DNA片段,用限制酶SmaⅠ完全切割,会产生4种不同长度的DNA片段。
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第3章 基因工程
第1节 重组DNA技术的基本工具
基础过关练
题组一 基因工程的概念和理论基础
1.(2022黑龙江嫩江高中阶段练习)下列叙述符合基因工程概念的是( )
A.白菜细胞与甘蓝细胞融合,杂交细胞中含有两种细胞中的全部基因
B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株
C.用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株
D.自然界中存在的噬菌体感染细菌后,其DNA整合到细菌DNA上
2.(2023陕西汉中期中)科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞的染色体上,获得高水平的表达,长成的植物通体光亮。这一研究成果表明( )
①萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同
②萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码
③烟草植物体内合成了荧光素
④基因工程可以克服不同种生物之间的杂交障碍
A.①和③ B.②和③
C.①和④ D.①②③④
题组二 限制酶
3.(2022河北邢台月考)下列有关基因工程中限制酶的描述,说法错误的有几个( )
①只能从原核生物中提取
②可使氢键断裂
③只能识别6个核苷酸组成的序列
④用限制酶切割一个DNA分子中部,获得一个目的基因时,被水解的磷酸二酯键有2个
⑤DNA分子被限制酶切割后可产生黏性末端或平末端
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
4. (教材习题改编)限制性内切核酸酶可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制酶BamHⅠ、 EcoRⅠ、HindⅢ和BglⅡ的识别序列和切割位点,切割出来的黏性末端可以互补配对的是( )
A.BamHⅠ和EcoRⅠ B.BamHⅠ和HindⅢ
C.BamHⅠ和BglⅡ D.EcoRⅠ和HindⅢ
题组三 DNA连接酶
5.(2022江西吉安阶段考)根据下图判断,下列有关工具酶功能的叙述,错误的是( )
A.DNA连接酶可以连接b处
B.DNA聚合酶可以连接a处
C.解旋酶可以使b处解开
D.限制酶可以切断a处
6.图1和图2分别表示的是限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ的作用示意图。请回答下列问题。
(1)限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ的化学本质是 ,其单体是 。
(2)限制酶EcoRⅠ识别的碱基序列是 ,限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ的识别序列不同,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 处切开时,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 (填写酶的名称)。
(4)1970年,科学家在细菌中发现了第一个限制酶,但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 。
(5)T4 DNA连接酶能连接 和 (填序号),但后者的连接效率较低。
题组四 基因进入受体细胞的载体
7.(2022江苏泰州月考)载体作为基因的运输工具,必须具备的条件及对应理由是( )
A.具有某些标记基因,使目的基因能够与其结合
B.具有多个限制酶切点,便于目的基因的表达
C.对宿主细胞无伤害,便于重组DNA的筛选
D.能在宿主细胞中稳定保存并复制,以便提供大量的目的基因
8.(2023山西临汾期中)科学家将萤火虫的荧光素基因转入植物烟草细胞中时需要使用载体——“分子运输车”。下列有关叙述正确的是 ( )
A.“分子运输车”包括质粒、噬菌体、动植物病毒等
B.细菌质粒和真核细胞DNA的基本组成单位不同
C.细菌质粒的复制过程一定是在受体细胞外独立进行的
D.载体通常采用抗生素合成基因作为标记基因
题组五 DNA的粗提取与鉴定实验
9.(2023河南南阳阶段考)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,错误的是( )
A.羊的成熟红细胞不可作为提取DNA的材料
B.提取植物细胞的DNA时,需要加入一定量的研磨液
C.为避免颜色干扰,实验中不能采用菠菜叶片作为实验材料
D.在沸水浴条件下,DNA与二苯胺试剂反应呈现蓝色
10.(2023山西临汾期中)下图表示“DNA的粗提取与鉴定”的相关流程。下列叙述错误的是( )
A.步骤1和步骤2的目的是获取研磨液中的上清液
B.步骤3中的DNA溶于酒精,而某些蛋白质不溶于酒精
C.步骤3在用预冷的酒精沉淀DNA时,要用玻璃棒沿一个方向搅拌,防止DNA断裂
D.DNA在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度较高
能力提升练
题组 综合分析重组DNA技术的基本工具
1.(2023河南南阳月考)限制酶a和b的识别序列与切割位点如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.a酶、b酶均能切割氢键和磷酸二酯键
B.能被a酶识别并切割的序列也能被b酶切割
C.相同DNA分子被a酶切割的概率一般高于b酶
D.基因工程中用两种酶切割质粒就能防止其自身环化
2.下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化,图中依次表示限制性内切核酸酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )
A.①②③④ B.①②④③
C.①④②③ D.①④③②
3.下列有关限制酶和DNA连接酶的叙述错误的是( )
A.DNA连接酶可以恢复DNA分子中的磷酸二酯键,在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶
B.序列-CATG↓-和-G↓GATCC-被限制酶切出的黏性末端碱基数相同
C.DNA连接酶将目的基因的黏性末端与载体的黏性末端之间的碱基黏合
D.限制酶能专一性破坏双链DNA分子中碱基之间的氢键来切割DNA分子
4.(2023陕西汉中联考,)下面是四种不同质粒的示意图,其中ori为复制必需的序列,AmpR为氨苄青霉素抗性基因,TetR为四环素抗性基因,箭头表示同一种限制性内切核酸酶的酶切位点。若要得到一个能在含四环素培养基上生长而不能在含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( )
5.(2023湖南邵阳月考)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。限制酶a和b的识别序列和切割位点如下图所示。下列叙述错误的是( )
a酶切割产物(bp) b酶再次切割产物(bp)
2 100;1 400;1 000;500 1 900;200;800;600;1 000;500
A.a酶与b酶切断的化学键相同
B.a酶与b酶切出的黏性末端能相互连接
C.a酶与b酶切割该DNA分子的位点分别有3个和5个
D.限制酶将一个DNA分子片段切成两个片段需消耗两个水分子
6.(2022天津杨柳青一中月考)下表所示为常用的限制性内切核酸酶(限制酶)及其识别序列和切割位点,由此推断以下说法正确的是( )
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 G↓GATCC KpnⅠ GGTAC↓C
EcoRⅠ G↓AATTC Sau3AⅠ ↓GATC
HindⅡ GTY↓RAC SmaⅠ CCC↓GGG
注:Y=C或T,R=A或G。
A.限制酶切割后不一定形成黏性末端
B.限制酶的切割位点一定在识别序列的内部
C.不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端
D.一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列
7.(2022河北衡水期中)酶M和酶N是两种限制酶,图1、图2中DNA片段只注明了黏性末端处的碱基种类,其他碱基的种类未作注明。下列叙述中不正确的是( )
A.多个片段乙与多个片段丁混合在一起,可用DNA连接酶拼接得到环状DNA
B.多个片段乙与多个片段丁混合,只由两个DNA片段连接成的环状DNA分子共有4种
C.一种限制酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核糖核苷酸序列
D.若酶M特异性剪切的DNA片段是,则酶N特异性剪切的DNA片段是
8.(2022山东荣成三中月考)如图表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性内切核酸酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为-C↓CGG-、-G↓GATCC-、-↓GATC-、-CCC↓GGG-。请回答下列问题:
(1)限制性内切核酸酶切断的化学键所处的具体部位是 。与其作用部位完全相同的酶是 。
A.解旋酶 B.RNA聚合酶
C.DNA连接酶 D.DNA聚合酶
(2)下列有关限制酶的叙述正确的是 。
A.从反应类型来看,限制酶催化的是一种水解反应
B.限制酶的活性受温度、pH的影响
C.限制酶也可识别RNA分子的特定核苷酸序列
D.限制酶的识别序列越短,则该序列在DNA中出现的概率越小
(3)若用限制酶SmaⅠ完全切割图中DNA片段,其产物长度为537 bp、 bp和 bp。
(4)若图中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换,那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出上图及其对应的DNA片段,用限制酶SmaⅠ完全切割,产物中共有 种不同长度的DNA片段。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.B 2.D 3.C 4.C 5.A 7.D 8.A 9.C
10.B
1.B A选项属于植物体细胞杂交,是在细胞水平上进行的,不属于基因工程;C选项是诱变育种,与基因工程无关;基因工程是按照人们的意愿,通过转基因等技术,对生物进行的定向改造,D选项不符合基因工程的概念,D错误。
2.D 荧光素基因转入烟草植物细胞后能够表达,说明萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同,且萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码,①②正确;烟草植物通体光亮,说明其合成了荧光素,③正确;萤火虫的荧光素基因可以在烟草植物细胞表达,说明基因工程可以克服不同种生物之间的杂交障碍,④正确。
3.C 限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的,①错误;限制酶可使磷酸二酯键断裂,②错误;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由4个、8个或其他数量的核苷酸组成,③错误;用限制酶切割一个DNA分子中部,获得一个目的基因时,需要切割目的基因的两侧,又因切割的DNA为双链结构,因此要断裂4个磷酸二酯键,即被水解的磷酸二酯键有4个,④错误。
4.C BamHⅠ切割出来的黏性末端是5'GATC,EcoRⅠ切割出来的黏性末端是5'AATT,HindⅢ切割出来的黏性末端是5'AGCT,BglⅡ切割出来的黏性末端是5'GATC。BamHⅠ和BglⅡ切割出来的黏性末端相同,可以互补配对,C符合题意。
5.A DNA连接酶、DNA聚合酶和限制酶均作用于a处,解旋酶作用于氢键(b),A错误。
6.答案 (1)蛋白质 氨基酸 (2)-GAATTC- 专一 (3)中心轴线 E.coli DNA连接酶或T4 DNA连接酶 (4)切割外源DNA,起到防御作用 (5)②④ ①③
解析 (2)限制酶EcoRⅠ识别的碱基序列是-GAATTC-,限制酶SmaⅠ识别的碱基序列是-CCCGGG-,二者的识别序列不同,说明限制酶具有专一性。(3)当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时,产生的是黏性末端;当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时,产生的是平末端,则限制酶EcoRⅠ切割产生的是黏性末端,限制酶SmaⅠ切割产生的是平末端。E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶均能连接黏性末端。(5)T4 DNA连接酶既能连接双链DNA互补的黏性末端,又可以连接双链DNA片段的平末端,但连接平末端的效率相对较低。
7.D 作为基因的运输工具,载体必须具备的条件及对应理由:
条件 理由
有一个至多个限制酶切割位点 供外源DNA片段插入其中
必须能在宿主细胞中稳定保存并复制 能使目的基因稳定存在且数量可扩增
具有特殊的标记基因 便于重组DNA分子的筛选
对受体细胞无毒害作用 避免受体细胞受到损伤
8.A 基因工程中所用的载体被称为“分子运输车”,基因工程常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等,A正确;细菌质粒是环状DNA分子,和真核细胞DNA的基本组成单位相同,都是脱氧核苷酸,B错误;细菌质粒的复制过程在受体细胞内进行,C错误;载体通常采用抗生素抗性基因作为标记基因,D错误。
9.C 羊的成熟红细胞没有细胞核和众多的细胞器,因此不可作为提取DNA的材料,A正确;提取植物细胞的DNA时,需要加入一定量的研磨液以充分研磨释放DNA,B正确;加入酒精溶解色素后过滤,DNA粗提取后不含叶绿素,用菠菜叶做实验不影响实验效果,C错误;二苯胺可用于鉴定DNA,在沸水浴条件下,DNA与二苯胺反应呈现蓝色,D正确。
10.B DNA的粗提取与鉴定的原理: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DNA和蛋白质。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。在一定温度下,DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。步骤1和步骤2的目的是获取研磨液中的上清液,A正确;步骤3中的DNA不溶于酒精,而某些蛋白质溶于酒精,B错误;在用预冷的酒精沉淀DNA时,要用玻璃棒沿一个方向搅拌,防止DNA结构被破坏,有利于DNA絮状物的挑出,C正确;DNA在不同浓度的NaCl中溶解度不同,DNA在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度较高,D正确。
能力提升练
1.C 2.C 3.ACD 4.C 5.C 6.A 7.B
1.C a酶和b酶的作用部位都是磷酸二酯键,A错误。据图分析,a酶的识别序列是-GATC-,b酶的识别序列是-GGATCC-,b酶的识别序列包含a酶的;根据以上分析,b酶能识别并切割的序列,a酶也能切割;a酶能识别并切割的序列,b酶不一定能切割,B错误。a酶的识别序列由4个核苷酸组成,b酶的识别序列由6个核苷酸组成,DNA分子中a酶的识别序列出现的概率大,因此,相同DNA分子被a酶切割的概率一般高于b酶,C正确。据图可知,用a酶和b酶切割质粒产生的黏性末端相同,基因工程中用这两种酶切割质粒,不能防止其自身环化;基因工程中,为防止限制酶切割后的质粒自身环化,通常使用两种切割后产生不同黏性末端的限制酶切割同一质粒,D错误。
2.C 分析图示可得到下表:
序号 图示分析 相关酶
① 双链DNA分子被切成两段,且出现了黏性末端 限制性内 切核酸酶
② 两个具有黏性末端的DNA片段连接成一个完整的DNA分子 DNA连接酶
③ DNA分子的双链解开 解旋酶
④ 以解开的单链DNA作为模板形成子链 DNA聚合酶
3.ACD DNA聚合酶用于将单个脱氧核苷酸连接到DNA单链末端,而DNA连接酶连接两个DNA片段,因此在基因工程操作中不可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶,A错误;序列-CATG↓-和-G↓GATCC-被限制酶切出的黏性末端碱基数相同,都是4个,B正确;DNA连接酶能够将目的基因的黏性末端与载体的黏性末端之间的磷酸二酯键黏合,C错误;限制酶切割DNA分子时,破坏的是磷酸二酯键,而不是两条链上互补配对的碱基之间的氢键,D错误。
4.C 若要得到一个能在含四环素的培养基上生长(TetR基因完整不被破坏)而不能在含氨苄青霉素的培养基上生长(AmpR基因被破坏)的含重组DNA的细胞,应选用的质粒是C。
5.C 限制酶作用的化学键是磷酸二酯键,A正确。由图可以看出,a酶和b酶切割后产生的黏性末端相同,都是5'GATC,它们之间能相互连接,B正确。由表格信息可以看出,a酶把原有线性DNA切成4段,说明该DNA分子上有3个切口,即a酶的切割位点有3个;b酶把2 100 bp的DNA片段切成了大小分别为1 900 bp和200 bp的两个片段,把1 400 bp的DNA片段切成了大小分别为800 bp和600 bp的两个片段,且a酶和b酶的识别位点不同,说明b酶在该DNA分子上有2个切口,即b酶的切割位点有2个,C错误。DNA分子片段为双链结构,限制酶将一个DNA分子片段切成两个片段,需要破坏两个磷酸二酯键,消耗两个水分子,D正确。
6.A 限制酶切割后不一定形成黏性末端,如限制酶SmaⅠ的识别序列和切割位点为-CCC↓GGG-,切割后形成平末端,A正确;限制酶的切割位点不一定在识别序列的内部,如限制酶Sau3AⅠ的切割位点在识别序列的外部,B错误;不同限制酶切割后形成的黏性末端可能相同,如限制酶BamHⅠ和Sau3AⅠ切割后形成的黏性末端相同,C错误;题表中的Y=C或T,R=A或G,因此限制酶HindⅡ可以识别多种核苷酸序列,D错误。
7.B 多个片段乙和多个片段丁混合在一起,用DNA连接酶拼接可得到环状DNA,其中只由两个DNA片段连接成的环状DNA分子有3种,即片段乙与片段乙连接、片段丁与片段丁连接、片段乙和片段丁连接,A正确,B错误;根据图中黏性末端可知,酶M和酶N识别的片段是或,若酶M特异性剪切的DNA片段是,则酶N特异性剪切的DNA片段是,D正确。
8.答案 (1)一条链上相邻两个核苷酸的磷酸基团与脱氧核糖之间 CD (2)AB (3)790 661 (4)4
解析 (1)限制性内切核酸酶、DNA连接酶和DNA聚合酶作用的部位都是DNA的一条链上相邻两个核苷酸的磷酸基团与脱氧核糖之间的磷酸二酯键;解旋酶作用于两条脱氧核苷酸链碱基之间的氢键;RNA聚合酶作用于RNA的一条链上相邻两个核苷酸的磷酸基团与核糖之间的磷酸二酯键。(2)限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开,则其催化的是一种水解反应,A正确,C错误;酶的活性受温度、pH的影响,B正确;限制酶的识别序列越短,则该序列在DNA中出现的概率就越大,D错误。(3)由限制酶SmaⅠ的识别序列和切割位点可知,题图中DNA片段含有2个限制酶SmaⅠ识别序列,用限制酶SmaⅠ切割会产生3种DNA片段,长度分别为534+3=537(bp)、796-3-3=790(bp)、658+3=661(bp)。(4)图示虚线方框内发生碱基对的替换后,形成的基因d失去一个限制酶SmaⅠ的识别序列,用限制酶SmaⅠ切割基因d所在的DNA片段,会产生2种DNA片段,长度分别为534+796-3=1 327(bp)、658+3=661(bp)。杂合子同时含有基因D和基因d,结合(3)可知,从杂合子中分离出题图及其对应的DNA片段,用限制酶SmaⅠ完全切割,会产生4种不同长度的DNA片段。
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