高中生物沪科版 (2019)选修3第三章 基因工程赋予生物新的遗传特性第一节 基因工程是一种重组DNA技术三、基因工程的基本操作程序课后作业题

【特供】三、基因工程的基本操作程序-1作业练习

一．单项选择

1．
下列关于生物工程中酶的作用，叙述错误的是（    ）。

A． 纤维素酶可用于植物体细胞杂交

B． 胰蛋白酶可用于动物细胞培养

C． 限制性核酸内切酶可用于提取目的基因，主要存在于原核生物体内

D． DNA连接酶的本质是一种分泌蛋白，可用于目的基因与运载体的结合

2．
（题文）以下几种酶与图中所指化学键的形成或断裂有关的是

①限制性核酸内切酶    ②DNA连接酶  ③DNA聚合酶  ④RNA聚合酶 ⑤解旋酶  ⑥DNA水解酶

A． ①②④⑤    B． ①②③④    C． ①②③⑥    D． ①③⑤⑥

3．作为基因的运输工具——运载体，必须具备的条件之一及理由是（ ）

A. 能够在宿主细胞中稳定的保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因

B. 具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达

C. 具有某些标记基因，以便目的基因能够与其结合

D. 它的参与能够使目的基因在宿主细胞中复制并稳定保存

4．下列关于基因工程工具的说法不正确的是(    )

A. 构建基因文库和构建基因表达载体都需要限制酶和DNA连接酶

B. DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列有专一性要求

C. Ti质粒的T-DNA能将目的基因插入到植物细胞中染色体DNA上并使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达

D. 基因工程的核心步骤是构建基因表达载体

5．
下列如图所示的黏性末端的说法，错误的是（   ）。

A． 甲乙黏性末端是由不同的限制酶切割而成的

B． 甲乙黏性末端可形成重组DNA分子

C． DNA连接酶作用位点在a点，催化两个DNA片段之间相连

D． 切割甲的限制酶能识别并切割由甲．乙片段连接形成的重组DNA分子

6．
基因工程中称为“基因剪刀”的是

A． DNA连接酶    B． DNA聚合酶    C． 蛋白酶    D． 限制酶

7．下列有关基因工程的应用中，对人类不利的是（ ）

A. 制造“工程菌”用于药品生产    B. 制造“超级菌”分解石油．农药

C. 重组DNA诱发受体细胞基因突变    D. 导入外源基因替换缺陷基因

8．
下列有关基因工程及应用的叙述错误的是（    ）。

A． 一种限制酶能识别一种或几种特定的核苷酸序列

B． 基因工程是在DNA分子水平上进行的设计施工

C． 利用转基因细菌降解有毒有害的化合物可以保护环境

D． 质粒．噬菌体和动植物病毒等是目前基因工程中常用的运载体

9．
下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。

（1）图示方法名称为________________，该方法一般适合于____（单？双？）子叶植物和_______植物。

（2）②的构建需要______________________________________（工具酶）参与。

（3）Ti质粒上T—DNA可转移到受体细胞并且__________________________。

（4）④→⑤要用到____________技术，若对⑤直接做抗虫的接种试验，这属于_________水平的鉴定。

（5）若通过PCR技术对抗虫基因进行扩增，前提是要有一段已知的抗虫基因的核苷酸序列，以便合成_______，除此之外还需添加__________．原料．目的基因。扩增过程中温度发生周期性变化，其中加热到90—95℃的目的是使DNA_________。

10．
限制酶是一种核酸内切酶，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

11．
某线性DNA分子含有5000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。下列叙述正确的是

A． a酶与b酶切断的化学键并不相同

B． 不同的限制酶a与b识别的序列不同，因此切出的末端不同

C． 在该DNA分子上a酶与b酶的切割位点分别有3个和2个

D． 基因工程中的限制酶主要是从酵母菌等真核生物中分离纯化得到

12．
下列关于基因工程中限制酶的叙述正确的是（    ）。

A． 限制酶广泛存在于各种生物中

B． 限制酶能在不同切点切割DNA分子

C． 一种限制酶可以识别一种特定的核苷酸序列

D． 所有限制酶的切点都相同

13．
某线性DNA分子含有5000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。下列叙述正确的是（    ）。

A． a酶与b酶切断的化学键并不相同

B． 不同的限制酶a与b识别的序列不同，因此切出的末端不同

C． 在该DNA分子上a酶与b酶的切割位点分别有3个和2个

D． 基因工程中的限制酶主要是从酵母菌等真核生物中分离纯化得到

14．
下列有关基因工程中限制性核酸内切酶和质粒的描述，错误的是（　 　）

A． 一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列

B． 限制性核酸内切酶的活性受温度的影响

C． 质粒能携带外源基因进入受体细胞

D． 质粒只存在于原核细胞中

15．将某病毒的外壳蛋白（L1）基因与绿色荧光蛋白（GFP）基因连接，构建L1-GFP融合基因，再将融合基因与质粒连接构建右图所示表达载体。图中限制酶E1~E4处理产生的黏性末端均不相同。下列叙述不正确的是（  ）

A.构建L1-GFP融合基因需要用到E1．E2．E4三种酶

B. E1．E4双酶切确保L1-GFP融合基因与载体的正确连接

C. GFP可用于检测受体细胞中目的基因是否表达

D.将表达载体转入乳腺细胞培育乳汁中含L1蛋白的转基因羊

16．
为增加油菜种子的含油量，研究人员尝试将酶D基因与位于叶绿体膜上的转运肽基因相连，导入油菜细胞并获得了转基因油菜品种。

(1)研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用__________法从陆地棉基因文库中获取酶D基因，从拟南芥基因文库中获取转运肽基因。在上述引物设计时，分别在引物中加入下图所示酶的识别序列，这样可以用____________________酶处理两个基因后，得到____________端(填图中字母)相连的融合基因。

(2)将上述融合基因插入右图所示Ti质粒的T－DNA中，构建________________并导入农杆菌中。将获得的农杆菌接种在含______________的固体平板上培养得到单菌落，再利用__________培养基震荡培养，可以得到用于转化的浸染液。

(3)剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，此过程的目的是______________________________，进一步筛选后培养获得转基因油菜。

(4)提取上述转基因油菜的mRNA，在____________酶的作用下获得cDNA，再依据________的DNA片段设计引物进行扩增，对扩增结果进行检测，可判断融合基因是否完________。

17．
DNA重组技术的原理是

A． 基因突变    B． 基因重组    C． 染色体变异    D． 基因复制

18．
判断下列有关基因工程和酶的相关叙述，正确的是(　　）。

A． 限制酶不能切割烟草花叶病毒的核酸

B． 载体的化学本质与载体蛋白相同

C． 同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，因此不具备专一性

D． DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键

参考答案与试题解析

1．【答案】D

【解析】

酶具有专一性，纤维素酶能水解纤维素，胰蛋白酶能水解蛋白质，限制酶的特性是识别特定核苷酸序列并切割特定切点，DNA连接酶是恢复被限制性内切酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

植物体细胞杂交时，首先要用纤维素酶去除细胞壁获得原生质体，A正确；胰蛋白酶可用于动物细胞培养，B正确；限制酶主要存在于原核细胞内，可用于提取目的基因，也可用于构建基因表达载体，C正确；DNA连接酶是胞内酶，不属于分泌蛋白，D错误。

2．【答案】C

【解析】

据图分析，图示结构含有胸腺嘧啶T，说明是DNA的一条片段，箭头所指的化学键是两个脱氧核苷酸之间脱去一分子水形成的磷酸二酯键。

限制性核酸内切酶能将特定位点间的磷酸二酯键切断，①正确；DNA连接酶能将DNA片段之间的磷酸二酯键连接起来，②正确；DNA聚合酶能将脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键连接起来，③正确；RNA聚合酶能将核糖核苷酸之间的磷酸二酯键连接起来，但不能将脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键连接起来，④错误；解旋酶的作用部位是氢键，⑤错误；DNA水解酶能将磷酸二酯键断裂，⑥正确。因此，能够将图中磷酸二酯键断裂的是①②③⑥，故选C。

3．【答案】D

【解析】试题分析：作为运载体必须具备的条件是：一是在宿主细胞中进行自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制，即能在宿主细胞中稳定保存并大量复制，以便提供大量的目的基因，A项正确，D项错误；二是具有一个至多个限制酶切点，以供外源DNA片段（目的基因）插入其中，B项错误；三是具有某些标记基因，以便供重组DNA的鉴定和选择，C项错误。

4．【答案】B

【解析】构建基因文库时，首先需用限制酶切割DNA和质粒，然后用DNA连接酶将两者连接起来形成重组质粒，最后将不同的DNA片段分别导入不同的受体菌群，形成基因文库；构建基因表达载体时，需用限制酶切割目的基因和运载体，用DNA连接酶处理相同黏性末端的目的基因和运载体进而形成重组DNA。所以构建基因文库和基因表达载体构建过程中需要限制酶和DNA连接酶两种工具酶，A正确；多种限制酶切割，形成不同的切割位点，所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列就没有专一性要求，B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。Ti质粒上有T—DNA，它存在于土壤农杆菌中，它能将目的基因插入到植物细胞中染色体DNA上并使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，C正确；基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因．启动子．终止子．标记基因等，D正确。

5．【答案】D

【解析】切割甲的限制酶的识别序列是-GAATTC-,切割乙的限制酶的识别序列是-CAATTG,所以切割甲．乙的限制酶不同，A正确；甲和乙的黏性末端中未配对的碱基正好能互补配对，所以可以被DNA连接酶连接形成重组DNA分子，B正确；DNA连接酶连接的是DNA片段,所以该酶能催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，C正确；甲？乙片段形成的重组DNA分子的序列是-CAATTC-,而甲酶的识别序列是-GAATTC-,且在G和A之间切割，由此可见,甲酶不能识别由甲？乙片段形成的重组DNA分子，D错误？

6．【答案】D

【解析】

基因工程中常用的工具有工具酶和运载体，工具酶有基因针线—DNA链接酶和基因剪刀—限制性核酸内切酶，可据此判断。

从供体DNA上获取目的基因，需要把目的基因从DNA上剪切下来，实质是断裂磷酸二酯键，这种酶是限制酶。能识别并切割特异的双链DNA序列的，这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶(简称限制酶)。

7．【答案】C

【解析】试题分析：基因突变的特点是：多方向性,一般是有害的．故重组DNA诱发受体细胞基因突变对人体不利。A．B．D选项所述的内容,对人类的生产．生活都是有利的，C选项所叙述的是对人类不利的，故选，C。

8．【答案】A

【解析】

考查基因工程相关的基础知识。

一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,A错误。

转基因技术是在DNA分子水平上进行的设计施工，B正确。

把降解有毒有害的化合物相关的基因导入到细菌中，可以用这种细菌分解有害物质，保护环境，C正确。

目前基因工程中常用的运载体有质粒．噬菌体和动植物病毒等，D正确。

9．【答案】  农杆菌转化法  双  裸子  限制酶．DNA连接酶  整合到受体细胞染色体DNA上  植物组织培养  个体  引物  Taq酶  解链

【解析】试题分析：分析题图，图示是利用基因工程培育抗虫植物的示意图，其中①为质粒，作为运载体；②为重组质粒；③为含有重组质粒的农杆菌；④为含有目的基因的植物细胞；⑤为转基因植株。

（1）据图分析可以看出，该方法利用了农杆菌将目的基因导入到植物细胞中，所以该方法的名称是农杆菌转化法；农杆菌特点是易感染双子叶植物和裸子植物，对大部分单子叶植物没有感染力。

（2）②为重组质粒，在基因工程中所需要的工具酶有限制酶．DNA连接酶，因此在构建基因表达载体时需要用限制酶和DNA连接酶。

（3）农杆菌特点是易感染双子叶植物和裸子植物，对大部分单子叶植物没有感染力，农杆菌细胞内含有的Ti质粒，其上的一段DNA是可以转移的，即Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上。

（4）④→⑤是含有抗虫基因的植物细胞培养形成抗虫植株的过程，其培养用到了植物细胞工程的植物组织培养技术；⑤是植物个体，在生命系统中属于个体水平，若对⑤直接做抗虫的接种试验，这属于个体水平的鉴定。

（5）利用PCR扩增仪大量扩增目的基因的前提是目的基因的核苷酸序列要有一段是已知的，以便根据这一序列合成引物；除了该物质和目的基因外，扩增仪中还需加入四种脱氧核苷酸和热稳定DNA聚合酶（或Taq酶），并适时调整温度，才能使目的基因数量成指数式增长；培育转基因抗虫棉所需的目的基因来自苏云金芽孢杆菌的基因组，再通过PCR技术扩增，PCR反应中温度呈现周期性变化，其中加热到90～95℃的目的是双链DNA解旋为单链，然后冷却到55-60℃使引物与互补DNA链结合，继续加热到70～75℃，其目的是在DNA聚合酶作用下进行延伸。

10．【答案】C

【解析】

本题考查基因工程的工具，考查对限制酶作用的理解。解答此题，首先应根据图示判断各限制酶切割出来的DNA黏性末端，相同的黏性末端可以发生碱基互补配对。

据图可知，EcoRⅠ切割出来的DNA黏性末端是—TTAA，HindⅢ切割出来的DNA黏性末端是—TCGA，BamHⅠ和BglⅡ切割出来的DNA黏性末端均是—CTAG，可发生碱基互补配对，选C。

11．【答案】C

【解析】

分析题图：a酶和b酶识别的脱氧核苷酸序列不同，但切割后产生的黏性末端相同。分析表格：a酶可以把原有DNA切成4段，说明有该DNA分子上有3个切口，即a酶的识别序列有3个；b酶把大小是2100的DNA切成大小分别为1900和200两个片段，把大小是1400的DNA切成大小分别为800和600两个片段，且a酶和b酶的识别位点不同，说明b酶的识别序列有2个。

限制酶切割的化学键都是磷酸二酯键，A错误；据图可知，a酶和b酶b识别的序列不同，但切割后产生的黏性末端相同，B错误；由分析可知，在该DNA分子上a酶与b酶的切割位点分别有3个和2个，C正确；限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，D错误。

12．【答案】C

【解析】

分析：限制酶：主要从原核生物中分离纯化出来；特性：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裂，形成黏性末端和平末端两种。

详解：限制酶主要存在微生物中，A错误；限制酶具有专一性，只能在特定的切点切割DNA分子，B错误；限制酶具有专一性，即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，C正确；酶具有专一性，一种限制酶只能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，D错误；

答案选C。

13．【答案】C

【解析】

分析题图：a酶和b酶识别的脱氧核苷酸序列不同，但切割后产生的黏性末端相同。分析表格：a酶可以把原有DNA切成4段，说明有该DNA分子上有3个切口，即a酶的识别序列有3个；b酶把大小是2100的DNA切成大小分别为1900和200两个片段，把大小是1400的DNA切成大小分别为800和600两个片段，且a酶和b酶的识别位点不同，说明b酶的识别序列有2个。

限制酶切割的化学键都是磷酸二酯键，A错误；据图可知，a酶和b酶b识别的序列不同，但切割后产生的黏性末端相同，B错误；由分析可知，在该DNA分子上a酶与b酶的切割位点分别有3个和2个，C正确；限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，D错误。

14．【答案】D

【解析】

基因工程中的工具包括：“剪刀”-限制性核酸内切酶，负责切割目的基因和质粒；“针线”-DNA连接酶，负责将目的基因与质粒的黏性末端相邻的脱氧核苷酸通过形成磷酸二酯键将其缝合起来；运载体-质粒．动植物病毒等，通过构建目的基因表达载体，将目的基因导入受体细胞中。

限制性核酸内切酶具有特异性，一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，故A正确；酶的活性要受温度．PH等因素的影响，限制性核酸内切酶同样如此，故B正确；质粒作为目的基因的运载体，能携带外源基因进入受体细胞，故C正确；质粒不仅存在于原核细胞中，某些真核细胞中也含有，如酵母菌．霉菌．少数动植物细胞中，甚至线粒体中都发现有质粒存在，故D错误；综上所述，选D项。

15．【答案】D

【解析】

16．【答案】  PCR  ClaⅠ(限制酶)和DNA连接  A．D  表达载体(或“重组质粒”)  四环素  液体  利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞  逆转录  融合基因  转录

【解析】试题分析：本题以增加油菜种子的含油量为材料背景，考查基因工程的相关知识，关键能够掌握目的基因获取的方法，能够结合图解中限制酶切点选择合成的工具酶获得融合基因，同时掌握目的基因导入受体细胞以及目的基因检测与鉴定的方法等，再结合题意，就能准确解答该题。

（1）研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用PCR法从陆地棉基因文库中获取酶D基因，从拟南芥基因文库中获取转运肽基因。在上述引物设计时，分别在引物中加入如图甲所示酶的识别序列，这样可以用ClaⅠ限制酶和DNA连接酶处理两个基因后，得到A．D端相连的融合基因。

（2）将上述融合基因插入图乙所示Ti质粒的T-DNA中，构建表达载体即重组质粒并导入农杆菌中。将获得的农杆菌接种在含四环素的固体平板上培养得到单菌落，再利用液体培养基震荡培养，可以得到用于转化的浸染液。

（3）剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，此过程的目的是利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞。

（4）提取上述转基因油菜的mRNA，在逆转录酶的作用下获得cDNA，再依据融合基因的DNA片段设计引物进行扩增，对扩增结果进行检测，可判断融合基因是否完成转录。

17．【答案】B

【解析】

基因工程又叫DNA重组技术，是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

基因工程又叫转基因技术．基因拼接技术或DNA重组技术，将目的基因导入受体细胞并表达，实现了不同种生物的基因的重新组合，即其主要原理是基因重组，故选B。

18．【答案】A

【解析】

本题考查基因工程的工具的知识，意在考查考生的识记能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力.

限制酶是DNA内切酶，烟草花叶病毒是RNA病毒，酶有专一性，因此不能切割，A正确.

基因工程的载体有质粒．噬菌体和动植物病毒，细胞膜运输载体是蛋白，不相同，B错误.

同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，但识别的都是相同的核苷酸序列并且在相同的切点作用，仍然体现了酶的专一性，C错误.

DNA连接酶可催化DNA片段间形成磷酸二酯键，D错误.