1、第 3 章基因工程第 1 节重组 DNA 技术的基本工具课后篇巩固提升基础巩固1. 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 水平上进行设计和施工的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答案 B解析由题意可知,该技术为基因工程,其操作是在生物体外进行的。2.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。以下有关叙述正确的是()A.所有限制酶的识别序
2、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.原核生物内的限制酶可切割入侵的 DNA 分子答案 D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由 4 个、8 个或其他数量的核苷酸组成;DNA 连接酶主要包括 E.coli DNA 连接酶和 T4 DNA 连接酶两类,前者只能将双链DNA 片段互补的黏性末端连接起来;通常天然质粒经过人工改造后,才可作为基因工程的载体。3.(2020福建莆田一中高二期中)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
3、是()A.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B.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,产生的是平末端D.限制酶和 DNA 连接酶的作用部位不同答案 A解析 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,A项正确;不同的限制酶切割后也可能会产生相同的黏性末端,B项错误;当限制酶在它识别序列的中心轴两侧将DNA 的两条链分别切开时,产生的是黏性末端,C 项错误;限制酶和 DNA 连接酶作用的部位都是磷酸二酯键,限制酶能断开磷
4、酸二酯键,而 DNA 连接酶能催化形成磷酸二酯键,D 项错误。4.(2020江苏南京师大附中高二期中)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 之间答案 C解析依图可知,该限制酶切割的位点为 G与 A之间,由黏性末端可知该限制酶所能识别的序列为 5-GAATTC-3,综上所述,C 项正确。5.质粒是基因工程中最常用的载体,其主要特点是()能自主复制不能自
5、主复制结构简单是蛋白质是环状 RNA是环状 DNA能“友好”地“借居”A.B.C.D.答案 C解析质粒存在于细菌和酵母菌等微生物中,是一种结构简单、独立于拟核或细胞核之外的环状 DNA分子。质粒作为载体在受体细胞中能“友好”地“借居”,并能在细胞中进行自我复制。6.关于 DNA 粗提取和鉴定实验中,下列叙述错误的是()A.哺乳动物的红细胞不宜选作 DNA 提取材料B.DNA 遇二苯胺试剂会呈现蓝色C.改变 NaCl 溶液的浓度只能使 DNA 溶解而不能使其析出D.要用冷酒精沉淀 DNA,甚至可将酒精与 DNA 溶液的混合液放入冰箱中冷却,以增加 DNA 提取量答案 C解析哺乳动物的红细胞没有细
6、胞核,因此不能作为 DNA 提取材料,A 项正确;DNA 遇二苯胺试剂会呈现蓝色,B 项正确;DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中的溶解度不同,因此可改变 NaCl 溶液浓度,使 DNA溶解或析出,C 项错误;乙醇的优点是可以任意比和水相混溶,DNA 不溶于酒精且 DNA 在冷却的酒精中析出得更充分,D 项正确。7.(2020安徽徽州一中高二期末,改编)基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿定向地改变生物,这种改变甚至可以打破生殖隔离。请回答下列与基因工程发展有关的问题。(1)基因工程相关基础理论的突破为基因工程的发展奠定了基础。艾弗里等人通过细菌转化实验证明了,同时也说明了可以从一个生物
7、个体转移到另一个生物个体。沃森和克里克阐明了,开创了分子生物学时代。中心法则的确立和的破译为基因工程提供了理论依据。(2)与基因工程相关的酶及载体的发现使基因工程的实施成为可能。的发现为 DNA 的切割、连接创造了条件。细菌中拟核 DNA 之外的有自我复制能力,并可以在细菌细胞间转移,这一发现为目的基因的转移找到了运载工具。答案(1)DNA 是生物的遗传物质DNADNA 的双螺旋结构遗传密码(2)限制酶、DNA 连接酶质粒解析(1)艾弗里等人通过肺炎链球菌的体外转化实验不仅证明了 DNA 是遗传物质,还证明了 DNA可以在同种生物的不同个体之间转移。沃森和克里克阐明了 DNA 双螺旋结构模型。
8、中心法则的确立和遗传密码的破译为基因工程提供了理论依据。(2)DNA 的切割、连接需要限制酶和 DNA连接酶的作用。目的基因进入受体细胞需要载体,常用的载体是质粒。细菌拟核 DNA 之外的质粒是有自我复制能力的环状 DNA。8.根据基因工程的有关知识,回答下列问题。(1)限制酶切割 DNA 分子后产生的片段,其末端类型有和。(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:AATTCGGCTTAA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
9、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)5-GAATTC-3G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)T4E.coli(5)噬菌体动植物病毒解析(1)限制酶切割 DNA 分子后可产生两种类型的末端,即平末端和黏性末端。(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 5-GAATTC-3,切割的位点为G和 A之间的磷酸二酯键。(3)为使切割后的载体与目的基因相连,含有目的基因的 DNA
10、 可以用限制酶 X切割,也可以用另一种限制酶 Y 切割,说明这两种限制酶切割产生的黏性末端相同。(4)基因工程常用的 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。(5)基因工程的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。能力提升9.(2020河北沧州一中高二月考)限制酶和 DNA 连接酶是基因工程的工具酶,以下说法正确的是()A.DNA 连接酶能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键B.限制酶只能切割双链 DNA 片段,不能切割烟草花叶病毒的核酸C.E.coli DNA 连接酶既能连接黏性末端,也
11、能连接平末端D.限制酶主要从原核生物中分离纯化而来,所以原核生物中的限制酶也能剪切自身的 DNA答案 B解析 DNA 连接酶连接的是两个 DNA 片段,A 项错误;限制酶只能切割 DNA 分子,烟草花叶病毒的核酸是 RNA,不能切割,B 项正确;E.coli DNA 连接酶只能连接黏性末端,不能连接平末端,C 项错误;限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的,但是原核生物中的限制酶不会剪切自身的 DNA,D 项错误。10.(2020江西进贤一中高二月考)图 1 为某种质粒简图,图 2 表示某外源 DNA 上的目的基因,小箭头所指分别为限制性内切核酸酶 EcoR、BamH、Hind的酶切位点。下列
12、有关叙述错误的是()A.在基因工程中若只用一种限制酶完成对质粒和外源 DNA 的切割,则可选 EcoRB.如果将一个外源 DNA 分子和一个质粒分别用 EcoR酶切后,再用 DNA 连接酶连接,形成一个含有目的基因的重组 DNA,此重组 DNA 中 EcoR酶切割位点有 1 个C.为了防止质粒和含目的基因的外源 DNA 片段自身环化,酶切时可使用 BamH和 Hind两种限制酶同时处理质粒和目的基因D.一个图 1 所示的质粒分子经 EcoR切割后,含有 2 个游离的磷酸基团答案 B解析由图 1、2 可知,目的基因两侧都有,且质粒也有的是 EcoR的酶切位点,所以在基因工程中若只用一种限制酶完成
13、对质粒和外源 DNA 的切割,可选 EcoR,A 项正确;如果将一个外源 DNA 分子和一个质粒分别用 EcoR酶切后,再用 DNA 连接酶连接,形成一个含有目的基因的重组 DNA,此重组DNA 中 EcoR酶切割位点有 2 个,B 项错误;为了防止质粒和含目的基因的外源 DNA 片段自身环化,酶切时可使用 BamH和 Hind 两种限制酶同时处理质粒和目的基因,C项正确;一个图 1 所示的质粒分子经 EcoR切割后,产生两个黏性末端,含有 2 个游离的磷酸基团,D项正确。11.(2020安徽合肥一六八中学高二月考)下表为常用的限制酶及其识别序列和切割位点,由此推断的以下说法中,正确的是()限
14、制酶名称识别序列和切割位点限制酶名称识别序列和切割位点BamH5-GGATCC-3Kpn5-GGTACC-3EcoR5-GAATTC-3Sau3A5GATC-3Hind5-GTYRAC-3Sma5-CCCGGG-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答案 A解析 Sau3A能识别 5-GATC-3,也能识别 5-GGATCC-3,A 项正确。限制酶切割后可能形成黏性末端,如 BamH、EcoR、Kpn、Sau3A;限制酶切割后也可能
15、形成平末端,如 Hind、Sma,B项错误。不同限制酶切割后可形成相同的黏性末端,如 BamH和 Sau3A,C 项错误。限制酶的切割位点可能在序列内部,如 BamH、EcoR、Kpn、Hind、Sma;限制酶的切割位点也可能在序列外部,如 Sau3A,D项错误。12.(多选)(2020福建莆田一中高二期中,改编)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;
16、1 000;5001 900;200;800;600;1000;500A.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,5AGATCC33TCTAGG5序列会明显增多答案 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
17、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5AGATCC33TCTAGG5,但酶 a 和酶 b 都不能识别切割该序列,所以用酶 a 与酶 b、DNA 连接酶反复切割与连接,该序列增多,D项正确。13.(多选)(2020江苏启东中学高三期中,改编)下列关于 DNA 粗提取与鉴定的叙述,错误的是()A.用同样方法从等体积猪血和鸡血中提取的 DNA 量相近B.DNA 析出过程中,用玻璃棒沿同一方向轻轻搅拌C.预冷的乙醇可用来溶解 DNAD.用二苯胺试剂鉴定 DNA 需要进行水浴加热答案 AC解析猪属于哺乳动物,其红细胞没有细胞核及各种细胞器,提取
18、不到 DNA,而鸡属于鸟类,其红细胞内含有细胞核与各种细胞器,DNA 含量较多,A 项错误;在除去相关蛋白后,DNA 是非常容易断裂的,如果太过剧烈地搅拌,DNA 链可能会被破坏,因此轻柔搅拌的目的是获得较完整的 DNA 分子,B项正确;在冷的 95%酒精溶液中 DNA 的溶解度低,DNA 的沉淀量大,C 项错误;将析出的 DNA 溶解在 2 mol/L 的NaCl 溶液中,加入二苯胺试剂后需要水浴加热才会呈现蓝色,D 项正确。14.(2020山东济宁一中高二期中)通过 DNA 重组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,下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”能识别的序列和切割位点是 5-GGATCC-3,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)(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
