选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具课后作业题

第3章基因工程

第1节　重组DNA技术的基本工具

必备知识基础练

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

答案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。

2.(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

答案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;T4 DNA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。

3.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              (　　)

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,限制酶能切开磷酸二酯键,而DNA连接酶能催化形成磷酸二酯键,D项错误。

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

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.下列关于质粒的叙述,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.质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子

C.质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制

D.细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的

答案B

解析质粒是存在于细菌中一种环状DNA分子,不是细胞器,A项错误;质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外并具有自我复制能力的双链环状DNA分子,B项正确;在体外,若给予适宜的条件,质粒也可能进行复制,C项错误;有的质粒可以整合到宿主细胞的染色体DNA上,如大肠杆菌的Ti质粒的T-DNA,D项错误。

6.

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

答案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;解旋酶可以使氢键断裂,即b处,C项正确;DNA连接酶可以连接DNA片段形成磷酸二酯键,即a处,D项错误。

7.(2021陕西西安华山中学高二期中)限制酶是一种内切核酸酶,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BamH Ⅰ、EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ和BglⅡ的识别序列和切割位点。

切割出来的DNA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

答案C

解析BamHⅠ切出的黏性末端是GATC-;EcoRⅠ切出的黏性末端是AATT-;HindⅢ切出的黏性末端是AGCT-;BglⅡ切出的黏性末端是GATC-。BamHⅠ和BglⅡ切出的黏性末端相同,都是GATC-,可以互补配对。

8.(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(　　)

答案C

解析DNA粗提取的第一步就是加入研磨液充分研磨,A项正确;在不同浓度的NaCl溶液中DNA的溶解度不同,DNA在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度最大,使用2 mol/L的NaCl溶液能溶解DNA,B项正确;DNA不溶于酒精,但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精,利用这一原理可以将蛋白质和DNA进一步分离,C项错误;在沸水浴加热条件下,DNA与二苯胺反应呈现蓝色,D项正确。

9.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。

①艾弗里等人通过细菌转化实验证明了　　　　　　　　　　　　,同时也说明了　　　　　　可以从一个生物个体转移到另一个生物个体。 

②沃森和克里克阐明了　　　　　　　　　　　　,开创了分子生物学时代。 

③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。

①　　　　　　　　　　　　的发现为DNA的切割、连接创造了条件。 

②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)①DNA是生物的遗传物质　DNA　②DNA的双螺旋结构　③遗传密码　(2)①限制酶、DNA连接酶　②质粒

解析(1)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。②沃森和克里克阐明了DNA的双螺旋结构模型。③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)①DNA的切割、连接需要限制酶和DNA连接酶。②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。

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　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)蛋白质　氨基酸　(2)-GAATTC-　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)分析题图1可知,EcoRⅠ识别的碱基序列是-GAATTC-,SmaⅠ的识别序列是-CCCGGG-,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T4 DNA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。

关键能力提升练

11.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(　　)

(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。

12.(多选)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              (　　)

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

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。

13.(多选)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DNA

D.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.图中甲、乙分别表示质粒和含目的基因的DNA片段。几种可供选择使用的限制酶的识别序列及其切割位点为EcoRⅠ:;BamHⅠ:;BclⅠ:;Sau3AⅠ:。

注:tetR表示四环素抗性基因;ampR表示氨苄青霉素抗性基因。

回答下列问题。

(1)限制酶的作用是识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的　　　　　　　　　　断开。题中可供使用的限制酶,切割相应DNA片段后能产生黏性末端的有　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)经限制酶Sau3AⅠ切割后得到的DNA片段可以与上述其余限制酶中的　　　　　　　　　(填限制酶名称)切割后得到的DNA片段连接,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。图甲质粒经Sau3AⅠ完全切割后可得到　　　　　种DNA片段。 

(3)图甲中的tetR和ampR在载体上可作为　　　　　　　　　,用于重组DNA的鉴定和筛选。 

答案(1)磷酸二酯键　EcoRⅠ、BamHⅠ、BclⅠ、Sau3AⅠ　(2)BamHⅠ、BclⅠ　它们切割后产生的片段具有相同的黏性末端　3　(3)标记基因

解析(1)限制酶的作用是识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。题中可供使用的限制酶切割相应片段后都会产生黏性末端,因此切割相应DNA片段后能产生黏性末端的有EcoRⅠ、BamHⅠ、BclⅠ、Sau3AⅠ。(2)经限制酶Sau3AⅠ切割后得到的DNA片段可以与BamHⅠ、BclⅠ切割后得到的DNA片段连接,理由是它们切割后产生的片段具有相同的黏性末端(GATC)。图甲质粒有三个Sau3AⅠ的酶切位点(tetR上有一个,而ampR上有两个),所以经Sau3A Ⅰ完全切割后可得到3种DNA片段。(3)图甲中的tetR和ampR都是抗性基因,在载体上可以作为标记基因,用于重组DNA的鉴定和筛选。