高中生物人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》1.1 DNA重组技术的基本工具课后复习题

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知能训练·课时达标
【小题达标练】
1.(2015·福州高二检测)下列叙述符合基因工程概念的是 ( )
A.将高秆抗病的水稻和矮秆不抗病的水稻通过有性生殖得到矮秆抗病水稻
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.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后,其DNA整合到细菌DNA上
【解题指南】解答本题的关键有两点:
(1)对基因工程概念的理解。
(2)根据叙述的事实作出相应的判断,基因工程的关键点在于人工转移不同生物的基因导致生物体性状的改变。
【解析】选B。基因工程是通过体外DNA重组技术和转基因技术将一种生物的基因转移到另一种生物体内,并使其表达,从而达到改变生物遗传性状的目的。选项B中利用了体外DNA重组技术和转基因技术,将人的基因导入大肠杆菌细胞内并改变了大肠杆菌的性状,使其能产生人的干扰素,符合基因工程的概念。
2.(2015·南京高二检测)实现基因工程第一步的方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来,这要利用限制性核酸内切酶。从大肠杆菌中提取的一种限制性核酸内切酶EcRⅠ,能识别DNA分子中的GAATTC序列,切点在G与A之间,这是应用了酶的 ( )
A.高效性 B.专一性
C.多样性D.催化活性受外界条件影响
【解析】选B。限制性核酸内切酶具有专一性,即一种酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的位点切割DNA分子,另外酶还具有高效性、多样性等。
【补偿训练】(2014·赣州高二检测)限制性核酸内切酶主要存在于原核生物中,可以识别DNA的特定序列,并在识别位点或其周围切割双链DNA,这体现了酶的
( )
A.高效性 B.多样性 C.专一性 D.催化功能
【解析】选C。不同的限制性核酸内切酶可以识别不同的DNA序列,并在特定位点切割,体现的是酶的专一性。
3.限制酶的作用实际上是使DNA上某些化学键断开,一种能对GAATTC专一识别的限制酶,断开的化学键是 ( )
A.G与A之间的键 B.G与C之间的键
C.A与T之间的键D.磷酸与脱氧核糖之间的键
【解析】选D。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开。
【易错提醒】解答本题时常犯的错误是根据识别序列中碱基的连接顺序简单地认为限制酶就是断裂两个碱基之间的氢键。
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
【解析】选C。限制性核酸内切酶所识别的序列在两条链上是相同的,一般情况下切点在识别序列内部。
【补偿训练】(2014·金华高三检测)下图中①②③分别表示某种酶的作用部位,则相应的酶依次是 ( )
A.DNA连接酶、限制酶、解旋酶
B.限制酶、解旋酶、DNA连接酶
C.解旋酶、限制酶、DNA连接酶
D.限制酶、DNA连接酶、解旋酶
【解析】选C。使碱基对内氢键断裂的是解旋酶;限制酶将特定部位的相邻两脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开;连接DNA片段间磷酸二酯键的是DNA连接酶。
5.质粒是基因工程中常用的载体,它的特点是 ( )
①能自我复制 ②不能复制
③结构简单④单链DNA
⑤环状DNA⑥含有标记基因
A.①③⑤⑥B.③④⑤⑥
C.①③④⑤D.②③④⑤
【解析】选A。在基因工程中通常用质粒作为载体。质粒是裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外并能自我复制的双链环状DNA分子。在质粒上有一个至多个限制酶切割位点,供外源DNA片段插入其中,另外质粒上还有标记基因,如四环素抗性基因等。
6.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。以下有关基本工具的叙述,正确的是(多选) ( )
A.所有限制酶的识别序列均由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经过人工加工的
D.原核生物内的限制酶可切割入侵的DNA分子而保护自身
【解析】选C、D。限制酶的组成单位为氨基酸,E·cliDNA连接酶不能连接平末端;真正被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。
【大题提升练】
1.(2015·唐山高二检测)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)请补全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”羊的染色体内,原因是
,“插入”时用的工具是 ,其种类有 。
【解题指南】解答本题有两个关键点:
(1)解答第(2)题画图时需要对限制酶识别序列在DNA分子上的具体存在状况充分了解。
(2)解答第(3)题时要明确基因工程中不同生物的DNA之所以能够重组,原因是不同生物的DNA组成、结构是相同的。
【解析】基因工程所用的工具酶是限制酶和DNA连接酶,不同生物的基因之所以能整合在一起,是因为基因的组成、碱基配对方式和空间结构是相同的。将目的基因导入受体细胞,离不开载体的协助,基因工程中使用的载体除质粒外,还有动植物病毒、λ噬菌体的衍生物等。
答案:(1)限制酶 DNA连接酶
(3)基因的组成、碱基配对方式和空间结构是相同的 载体 质粒、动植物病毒、λ噬菌体的衍生物等
2.右下图为某基因工程中利用的质粒简图,小箭头所指分别为限制酶EcRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,ampR为青霉素(抗生素)抗性基因,tetR为四环素(抗生素)抗性基因,P为启动子,T为终止子,ri为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶的酶切位点。
据图回答下列问题:
(1)在基因工程中常用的工具有三种:一是用作切取DNA分子的 ;二是将目的基因与载体拼接的 ;三是作为载体的质粒。
(2)将含有目的基因的DNA与经特定的酶切后的载体(质粒)进行拼接形成重组DNA,理论上讲,重组DNA可能有“ ”
“ ”“ ”三种,其中有效的(所需要的)重组DNA是 。因此需要对这些拼接产物进行分离提纯。
(3)利用图示的质粒拼接形成的三种拼接产物(重组DNA)与无任何抗药性的原核宿主细胞接种到含四环素的培养基中,能生长的原核宿主细胞所含有的拼接产物(重组DNA)是 。
【解析】(1)在基因工程中常用的工具有三种:一是用于切取DNA分子的限制性核酸内切酶(限制酶),二是将目的基因与载体连接的DNA连接酶,三是作为载体的质粒。
(2)用同一种限制酶将含有目的基因的DNA和质粒分别切开,产生的黏性末端相同,进行拼接形成的重组DNA,理论上讲,可能有目的基因—目的基因、目的基因—载体和载体—载体三种。其中人们所需要的重组DNA是目的基因—载体。
(3)由图可以看出两种限制酶的酶切位点都在四环素抗性基因中,两种限制酶都能破坏四环素抗性基因,因此用该质粒拼接形成的三种拼接产物(重组DNA)与无任何抗药性的原核宿主细胞接种到含四环素的培养基中,能生长的原核宿主细胞所含有的拼接产物应是载体—载体(仍有抗性基因)。
答案:(1)限制酶(限制性核酸内切酶) DNA连接酶
(2)目的基因—目的基因 目的基因—载体
载体—载体 目的基因—载体
(3)载体—载体
3.(2015·菏泽高二检测)下图表示两种限制性核酸内切酶识别DNA分子的特定序列,并在特定位点对DNA进行切割的示意图,请回答以下问题:
甲:
5’—T—C—G—A—A—T—T—C
3’—A—G—C—T—T—A—A—G
EcRⅠ
—T—C—G A—A—T—T—C
—A—G—C—T—T—A—A G—
乙:
5’—G—T—T—A—A—C—
3’—C—A—A—T—T—G—
HpaⅠ
—G—T—T A—A—C—
—C—A—A T—T—G—
(1)图中甲和乙代表 。
(2)EcRⅠ、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碱基发生改变,可能发生的情况是 。
【解析】从图解可以看出,甲和乙代表的是不同的DNA片段,在相应的限制酶(EcRⅠ、HpaⅠ)的作用下,在特定的位点被剪切成两部分。前者是在识别序列的中心轴线两侧分别切开,形成的末端是黏性末端;后者是在识别序列的中心轴线处切开,形成的末端是平末端。
答案:(1)有特殊脱氧核苷酸序列的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分子上特定的脱氧核苷酸序列,并从特定的位点将DNA分子切开
(5)限制酶不能识别该位点
4.下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图,据图回答以下问题:
(1)a代表的物质与质粒的化学本质都是 ,二者还具有其他共同点,试写出两点: 、 。
(2)如果质粒DNA分子的切割末端为,则与之连接的目的基因切割末端应为 ,可以使用 把质粒和目的基因连接起来。
(3)氨苄青霉素的抗性基因在质粒DNA上称为 ,其作用是 。(4)下列常在基因工程中用作载体的是 ( )
A.苏云金芽孢杆菌的抗虫基因
B.土壤农杆菌中的RNA分子
C.大肠杆菌的质粒
D.生物细胞中的染色体
【解析】(1)图中a表示大肠杆菌细胞拟核的DNA,质粒是细胞内一种小型环状DNA分子,它们都是遗传物质,具有遗传效应,能够自我复制,而且表达出一定的遗传性状。
(2)质粒DNA分子的切割末端与目的基因切割末端呈互补关系,可以用DNA连接酶将两者连接起来。
(3)氨苄青霉素的抗性基因在质粒DNA上,称为标记基因,可以鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
(4)抗虫基因是目的基因,它与载体的本质相同,都是DNA;染色体的主要成分是DNA和蛋白质,这些都不属于载体。大肠杆菌的质粒是基因工程常用的载体。
答案:(1)DNA 能够自我复制 具有遗传效应
(2) DNA连接酶
(3)标记基因 供重组DNA的鉴定和筛选 (4)C
【互动探究】
本题图中质粒上,如果目的基因插入位点位于氨苄青霉素抗性基因上,那么该质粒是否还适合运载目的基因?为什么?
提示:不适合。目的基因插入后将破坏氨苄青霉素抗性基因,质粒上就没有了标记基因。
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