精品新人教版选修三高中生物综合训练专题1第1节DNA重组技术的基本工具及答案.docx
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精品新人教版选修三高中生物综合训练专题1第1节DNA重组技术的基本工具及答案
专题一 第一节
一、选择题
1．下列对基因工程的理解，正确的是
（ ）
①它是一种按照人们的意愿，定向改造生物遗传特性的工程
②对基因进行人为删减或增添某些碱基
③是体外进行的人为的基因重组
④在实验室内，利用相关的酶和原料合成DNA
⑤主要技术为体外DNA重组技术和转基因技术
⑥在DNA分子水平上进行操作
⑦一旦成功，便可遗传
A．①②③④⑤⑥B．①③④⑤⑥⑦
C．①③⑤⑥⑦D．①②③⑤⑥⑦
[答案] C
[解析] 基因工程是对现有基因的剪切和重组，并没有对基因进行改造，也不是要合成新的DNA。
2．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点是
（ ）
A．CTTAAG，切点在C和T之间
B．CTTAAG，切点在G和A之间
C．GAATTC，切点在G和A之间
D．CTTAAC，切点在C和T之间
[答案] C
3．下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是
（ ）
①可催化互补黏性末端的DNA片段之间的连接
②都能催化平末端的DNA片段之间的连接
③催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成
④催化DNA分子两条链的脱氧核糖和磷酸间磷酸二酯键的形成
A．①③B．②④
C．②③D．①④
[答案] D
[解析] E·coliDNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端，而不能催化DNA片段平末端的连接。
DNA连接酶的作用是催化两个脱氧核苷酸之间磷酸二酯键的形成，即把“梯子”的“扶手”缝合起来。
4．基因工程操作离不开三种工具，下列有关说法不正确的是
（ ）
A．常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒，从而获得互补的黏性末端
B．在三种工具中最常用载体——质粒的基本单位是脱氧核糖核苷酸，两种酶的基本单位是氨基酸
C．DNA聚合酶能够催化形成磷酸二酯键，是基因工程中的“分子缝合针”
D．限制性核酸内切酶主要从原核生物中分离获得，具有识别特定核苷酸序列的能力
[答案] C
[解析] DNA聚合酶用于DNA的复制，DNA连接酶才是基因工程中的“分子缝合针”。
质粒是细胞质中小型环状DNA分子，基本组成单位是脱氧核糖核苷酸；限制性核酸内切酶和DNA连接酶的本质都是蛋白质，基本组成单位是氨基酸。
5．（2015·郑州检测）质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内，质粒上有标记基因如图所示，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，下表是外源基因插入位置（插入点有a、b、c），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
（ ）
细菌在含氨苄青霉素的
培养基上的生长情况
细菌在含四环素的
培养基上的生长情况
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
[答案] A
[解析] 对①细菌来说，能在含氨苄青霉素的培养基上生长，也能在含四环素的培养基上生长，说明抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因都没有被破坏，插入点是c；对②细菌来说，能在含氨苄青霉素的培养基上生长，说明其抗氨苄青霉素基因正常，不能在含四环素的培养基上生长，说明其抗四环素基因被破坏，插入点为b；对③细菌来说，不能在含氨苄青霉素的培养基上生长，说明其抗氨苄青霉基因被插入而破坏，故插入点为a
6．作为基因的运输工具——质粒，必须具备的条件之一及理由是
（ ）
A．能够在受体细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因
B．具有多个限制酶切割位点，以便于目的基因的表达
C．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件
D．能够在受体细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选
[答案] A
[解析] 作为载体要携带目的基因进入受体细胞并使之表达，必须能够在受体细胞内稳定地保存并大量复制，以便通过复制提供大量目的基因。
同时要具有某些标记基因，是为了通过标记基因是否表达来判断目的基因是否进入了受体细胞，从而进行筛选受体细胞。
载体要具有多个限制酶切割位点，则是为了便于与外源基因连接。
二、非选择题
7．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，下图表示了这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答：
（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）人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是__________________，“插入”时用的工具是________，其种类有________________________。
（3）请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。
[答案]
（1）限制酶 DNA连接酶
（2）基因的结构是相同的 载体 质粒、动植物病毒、λ噬菌体的衍生物
（3）
[解析] 本题主要考查各种工具在基因工程中的作用，首先明确限制酶为剪刀切割目的基因，DNA连接酶起缝合作用，载体会把目的基因导入受体细胞，然后结合问题组织答案。
（1）剪刀为限制酶，剪下羊的蛋白质基因，使用DNA连接酶将其与载体结合。
（2）插入时是基因与原有基因结合，都为反向平行的双螺旋结构，插入时需要载体。
8．治疗糖尿病用的胰岛素，在过去主要是从动物（如猪、牛）体获得的。
自20世纪70年代基因工程发展起来以后，人们开始采用高新技术生产胰岛素，其操作过程如图所示。
（1）图中的质粒存在于细菌细胞中，从其分子结构看，可确定它是一种______________。
（2）请根据碱基互补配对的原则判断，在连接酶的作用下，甲与乙能否拼接起来，并说明理由。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）细菌丙进行分裂后，其中被拼接的质粒也由一个变成两个，两个变成四个……质粒这种增加方式在遗传学上称为______________。
目的基因通过表达后，能使细菌产生胰岛素，这是因为基因具有控制______________合成的功能。
[答案]
（1）DNA
（2）能 二者具有相同的黏性末端
（3）DNA的复制（DNA的扩增） 蛋白质
一、选择题
1．基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备的四个必要条件是
（ ）
A．目的基因 限制酶 载体 受体细胞
B．重组DNA RNA聚合酶 限制酶 连接酶
C．工具酶 目的基因 载体 受体细胞
D．模板DNA mRNA 质粒 受体细胞
[答案] C
[解析] 基因工程是把供体生物的基因（目的基因）导入受体（细胞），并使其成功表达，以使受体获得新的遗传特性的过程。
因此该过程需要有目的的基因、受体细胞及其工具（工具酶和载体）。
2．限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。
下图为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。
箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？
其正确的末端互补序列是什么
（ ）
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—
[答案] D
[解析] BamHⅠ和BglⅡ处理后形成的末端互补，其末端互补序列为“—GATC—”。
3．下列关于DNA重组技术基本工具的说法，正确的是
（ ）
A．DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端
B．细菌细胞内含有的限制酶不能对自身的DNA进行剪切
C．限制酶切割DNA后一定能产生黏性末端
D．质粒是基因工程中唯一的载体
[答案] B
[解析] DNA连接酶分两类：
E·coliDNA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，而后者既可以连接双链DNA片段互补的黏性末端，也可以连接双链DNA片段的平末端。
细菌内的限制酶能限制异源DNA的侵入并使之失活，即能将外源DNA切断，从而保护自身的遗传特性。
限制酶切割DNA后，产生的末端有黏性末端和平末端两种。
质粒是常用的载体，除此之外，基因工程中用到的载体还有λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等。
4．现有一长度为1000碱基对（bp）的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoRI酶切后得到的DNA分子仍是1000bp，用KpnI单独酶切得到400bp和600bp两种长度的DNA分子，用EcoRI、KpnI同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子。
该DNA分子的酶切图谱正确的是
（ ）
[答案] D
[解析] “现有一长度为1000碱基对（bp）的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoRⅠ酶切后得到的DNA分子仍是1000bp”说明此DNA分子是环状DNA分子，只留下C、D两项供选，“EcoRⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子”确定只能选D。
5．有关基因工程的叙述，正确的是
（ ）
A．限制酶只在获取目的基因时才用
B．重组质粒的形成是在细胞内完成的
C．质粒是目前基因工程的唯一载体
D．DNA连接酶和DNA聚合酶都连磷酸二酯键
[答案] C
[解析] 蛋白质工程的目的是对蛋白质进行改造，从而使蛋白质的功能满足人们的需要。
而蛋白质功能与其高级结构密切相关，蛋白质高级结构又非常复杂，所以直接对蛋白质进行改造非常困难，而蛋白是由基因构成。
二、非选择题
6．下图表示两种限制酶识别DNA分子的特定序列，并在特定位点对DNA分子进行切割的示意图，请回答以下问题：
（1）图中甲和乙代表__________________。
（2）EcoRI、HpaI代表__________________。
（3）图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段，切口的类型分别为______________、________________。
甲中限制酶的切点是______________之间，乙中限制酶的切点是________________之间。
（4）由图解可以看出，限制酶的作用特点是_____________________________________。
（5）如果甲中G碱基发生基因突变，可能发生的情况是
________________________________________________________________________。
[答案]
（1）有特定脱氧核苷酸序列的DNA片段
（2）两种不同的限制酶
（3）黏性末端 平末端 G、A T、A
（4）能识别双链DNA分子的特定脱氧核苷酸序列，并从特定的位点将DNA分子切开
（5）限制酶不能识别切割位点
[解析]
（1）由图示看出，甲和乙代表由脱氧核苷酸构成的不同的DNA片段。
（2）EcoRI和HpaI能切割DNA分子，说明它们是限制酶。
（3）甲中切点在G、A之间，切口在识别序列中轴线两侧，形成黏性末端；乙中切点在T、A之间，切口在识别序列中轴线处，形成平末端。
（4）（5）限制酶能识别DNA分子的特定核苷酸序列，并从特定位点切割DNA分子。
当特定核苷酸序列变化后，就不能被相应限制酶识别。
7．豇豆具有抵抗多种害虫的根本原因是体内具有胰蛋白酶抑制剂基因（CpTI基因）。
科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不佳，主要原因是CpTI蛋白质的积累量不足。
经过在体外对CpTI基因进行了修饰后，CpTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。
修饰和表达过程如下图所示：
根据以上材料，回答下列问题。
（1）CpTI基因是该基因工程中的________基因。
“信号肽”序列及“内质网滞留信号”序列的基本单位是四种脱氧核苷酸，在①过程中，首先要用________将DNA分子切开，暴露出黏性末端，再用________连接。
（2）在该基因工程中，供体细胞和受体细胞分别是：
________、________。
（3）切割CpTI基因应选用________（EcoRⅠ或SmaⅠ）限制酶，理由是________。
用于CpTI基因与载体连接的“分子缝合针”，T4DNA连接酶和E·coliDNA连接酶________（是或否）都可以，若在某基因工程中，限制酶切得的末端与图中不同，则应选择________连接酶，理由是________________________________________________________________。
[答案]
（1）目的 限制性核酸内切酶 DNA连接酶
（2）豇豆 水稻
（3）EcoRⅠ 图中得到的是黏性末端，而SmaⅠ切得的是平末端，EcoRⅠ才能切得黏性末端 是 T4DNA 与图中不同的末端应该是平末端，E·coliDNA连接酶只能在黏性末端之间进行连接，T4DNA连接酶则可以连接平末端和黏性末端。
[解析] 在基因工程中，CpTI基因是我们所需要的基因，因而是目的基因。
在基因工程中，用限制性核酸内切酶切割DNA获得目的基因，再用DNA连接酶连接目的基因与载体。
在该项基因工程中，供体细胞是提供目的基因的细胞（豇豆），受体细胞是接受目的基因的细胞（水稻）。
EcoRⅠ限制性酶和SmaⅠ限制酶切得的末端不同，前者为黏性末端，后者为平末端；T4DNA连接酶和E·coliDNA连接酶能够连接的末端有一定的区别：
前者为黏性末端和平末端，后者仅为黏性末端。
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