高中北师大版 (2019)第二节 基因工程的基本工具精练

【特供】第二节基因工程的基本工具-1课时练习

一．单项选择

1．限制酶a和b的识别序列和切割位点如图所示，下列有关说法正确的是

A．一个DNA分子中，酶a与酶b的识别序列可能有多个

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切断的化学键不完全相同

D．用酶a切割有3个识别位点的质粒，得到4种切割产物

2．如图为四种限制酶BamHⅠ．EcoRⅠ．HindⅢ以及BglⅡ的识别序列。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为何？

A．BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互补序列-AATT-

B．BamHⅠ和HindⅢ；末端互补序列-GATC-

C．EcoRⅠ和HindⅢ；末端互补序列-AATT-

D．BamHⅠ和BglⅡ； 末端互补序列-GATC-

3．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片段大小如表。限制酶a和b的识别序列和切割位点如图所示。下列有关说法不正确的是

A．在该DNA分子中，a酶与b酶的识别序列都为3个

B．a酶与b酶切出的黏性末端能相互连接

C．a 酶与b酶切断的化学键都是磷酸二酯键

D．用a酶切割与线性DNA相同碱基序列的质粒，得到4种切割产物

4．细菌蛋白质在极端环境条件下可通过肽链之间的二硫键维持稳定。已知不同的多肽产物可因分子量不同而以电泳方式分离。下图是一个分析细菌蛋白的电泳结果图，“-”代表没加还原剂，“+”代表加有还原剂，还原剂可打断二硫键，“M”代表已知分子量的蛋白质，数字代表蛋白质或多肽的相对分子量。根据下图左侧结果，哪个图案最能代表该细菌原本的多肽结构（注意：“一”代表二硫键）

A． B． C． D．

5．下列关于变异的叙述，正确的是

A．雌雄配子的随机结合属于基因重组

B．基因中碱基序列的改变不一定会导致生物性状的改变

C．同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉交换属于染色体变异

D．—种生物的基因片段拼接到另一种生物的DNA上属于染色体变异

6．下表为几种限制酶识别的序列和切割的位点。如下图，已知某DNA在目的基因的两端1．2．3．4四处有BamHⅠ或EcoRⅠ或PstⅠ的酶切位点。现用PstⅠ和EcoRⅠ两种酶同时切割该DNA片段（假设所用的酶均可将识别位点完全切开），下列各种酶切位点情况中，可以防止酶切后单个含目的基因的DNA片段自身连接成环状的是

A．1为EcoRⅠ，2为BamHⅠ，3为EcoRⅠ，4为PstⅠ

B．1为BamHⅠ，2为EcoRⅠ，3为EcoRⅠ，4为PstⅠ

C．1为BamHⅠ，2为EcoRⅠ，3为PstⅠ，4为EcoRⅠ

D．1为EcoRⅠ， 2为PstⅠ， 3为PstⅠ，4为BamHⅠ

7．下列有关DNA连接酶作用的表述，正确的是

A．促进脱氧核糖核苷酸之间形成氢键

B．促进脱氧核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键

C．只能连接具有粘性末端的DNA片段

D．能连接经各种限制酶作用后的不同来源的DNA片段

8．图为限制酶a．b的识别序列及切割位点。下列说法中正确的是

A．DNA连接酶可催化单个脱氧核苷酸与DNA片段

B．限制性内切酶可识别并切制特定的核糖核酸序列

C．a酶和b酶切割产生的DNA片段不能相互连接

D．a酶和b酶的切割位点均为磷酸二酯键

9．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．载体能将外源基因导入受体细胞并使其在受体细胞中稳定遗传并表达

D．在基因工程操作中，被用作载体的质粒，一般都是经过人工改造的

10．限制酶切割DNA时

A．专一识别特定的核苷酸序列 B．切断的是碱基对之间的氢键

C．任意切割，没有特定的核苷酸序列 D．识别多种核苷酸序列，但切口只有一个

11．如图1为某种常用质粒的序列图，Lac Z．Amp为两种标记基因。若质粒和目的基因用Bam HⅠ和BglⅡ两种限制酶切割后(彻底切割)，用DNA连接酶相连(只考虑两个片段相连)，然后再用BamHⅠ和EcoRⅠ切割成功连接后的重组质粒(含目的基因)，可获得长度不同的(    )种DNA片段.

A．1 B．2 C．3 D．4

12．下列关于基因表达载体导入微生物细胞的叙述中，不正确的是(  )

A．常用原核生物作为受体细胞，是因为原核生物繁殖快，且多为单细胞，遗传物质相对较少等

B．受体细胞所处的一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态称为感受态

C．感受态细胞吸收DNA分子需要适宜的温度和酸碱度

D．感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子的液体只要调节为适宜的pH即可，没必要用缓冲液

13．下图为DNA结构示意图，有关基因工程的工具酶功能的叙述，正确的是

A．连接a处的酶为RNA聚合酶

B．连接b处的酶为DNA连接酶

C．切断a处的酶为限制性内切酶

D．作用b处的酶为限制性内切酶

14．下列一般不作为基因工程中运载体上的标记基因的是

A．抗性基因 B．发光基因

C．产物具有颜色反应的基因 D．贮藏蛋白的基因

15．已知一双链 DNA 分子，用限制酶Ⅰ切割得到长度为 120 kb（kb：千碱基对）片段；用限制酶Ⅱ切割得到40kb 和80kb 两个片段；同时用限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ切割时，得到 10 kb．80 kb 和 30 kb 3 个片段。据此分析该双链 DNA 分子结构及酶切位点情况为

A． B．

C． D．

16．关于工具酶的描述正确的是  

A．限制酶．DNA酶和DNA连接酶的作用部位不都是磷酸二酯键

B．限制酶能识别和切割RNA也能识别和切割DNA

C．限制酶不切割自身DNA的原因可能是自身的识别序列已经被修饰

D．RNA聚合酶．DNA连接酶．DNA聚合酶起作用时都需要模板

17．下列关于限制酶的说法，正确的是

A．限制酶广泛存在于各种生物中，其化学本质是蛋白质

B．不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端

C．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

D．限制酶均特异性地识别由6个核苷酸组成的序列

18．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碱基序列。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为何？

A．BamHI和EcoRI；末端互补序列—AATT—

B．BamHI和HindⅢ；末端互补序列—GATC—

C．EcoRI和HindⅢ；末端互补序列—AATT—

D．BamHI和BglII；末端互补序列—GATC—

参考答案与试题解析

1．【答案】A

【解析】

【分析】

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，不同的限制酶识别的碱基序列不同，但切割后可能形成相同的黏性末端，故不同的限制酶切割后所形成的黏性末端可能相连。

【详解】

一个DNA分子中，可能存在1至多个酶a与酶b的识别序列，A正确；由图可知，酶a与酶b识别的序列虽然不同，但切出的黏性末端相同，相同的黏性末端能相互连接，B错误；酶a与酶b切断的化学键均为相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，C错误；质粒为环状DNA分子，用酶a切割有3个识别位点的质粒，可得到3种切割产物，D错误。

故选A。

2．【答案】D

【解析】

【分析】

由图可知，BamHⅠ．EcoRⅠ．HindⅢ以及BglⅡ的识别序列依次是：GGATCC．GAATTC．AAGCTT．AGATCT。

【详解】

由图可知，BamHⅠ和BglⅡ的识别序列虽然不同，但产生的黏性末端均为-GATC-，故它们切割产生的黏性末端可以相连。综上所述，ABC不符合题意，D符合题意。故选D。

3．【答案】D

【解析】

【分析】

结合题意分析图表：由图可以看出a酶和b酶切割后产生的黏性末端相同，由表格看出a酶可以把原DNA切成4段，说明该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，再把大小是1400的DNA切成大小分别为800和600两个片段，再把大小是500的DNA切成大小分别为300和200两个片段，说明b酶在该DNA分子上有3个切口，即b酶的识别序列有3个。

【详解】

根据分析可知，该DNA分子中，酶a与酶b的识别序列分别有3个和3个，A正确；由图可以看出，a酶和b酶切割后产生的黏性末端相同，它们之间能相互连接，B正确；a酶与b酶切断的化学键均为磷酸二酯键，C正确；质粒为环状DNA，并且酶a在该DNA分子上有3个识别序列，因此用a酶切割可以得到3种切割产物，D错误。

故选D。

4．【答案】B

【解析】

由图解可知，细菌中蛋白质的相对分子质量是130，没加还原剂时电泳只有一条分离带，加入还原剂之后二硫键被破坏，电泳结果出现了两条分离带，一条的相对分子质量稍高于67，一条的相对分子质量大约为30，所以可推测出该细菌中的蛋白质由一条相对分子质量稍大于67的肽链和两条相对分子质量大约为30的肽链构成，故选B。

5．【答案】B

【解析】

【分析】

基因突变指DNA中碱基对的增添．缺失或替换等引起基因结构的改变。

基因重组指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
染色体变异包含染色体结构变异和数目变异，染色体结构变异有缺失．重复．倒位．易位。
 

【详解】

雌雄配子的随机结合属于受精作用，基因重组发生在减数分裂过程中，A错误；由于密码子的简并性，基因中碱基序列的改变不一定会导致生物性状的改变，B正确；同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉交换属于基因重组，C错误；—种生物的基因片段拼接到另一种生物的DNA上属于基因重组，D错误。故选B。

6．【答案】C

【解析】

【分析】

基因工程的工具：限制酶．DNA连接酶．运载体。

【详解】

若1为EcoRⅠ，2为BamHⅠ，3为EcoRⅠ，4为PstⅠ，用PstⅠ和EcoRⅠ两种酶同时切割后，目的基因两端的黏性末端是EcoRⅠ产生的，可以发生自身环化，A错误；若1为BamHⅠ，2为EcoRⅠ，3为EcoRⅠ，4为PstⅠ，用PstⅠ和EcoRⅠ两种酶同时切割后，目的基因两端均为EcoRⅠ切割的黏性末端，会发生自身环化，B错误；1为BamHⅠ，2为EcoRⅠ，3为PstⅠ，4为EcoRⅠ，用PstⅠ和EcoRⅠ两种酶同时切割后，目的基因两端的序列为用PstⅠ和EcoRⅠ切割后产生的不同的黏性末端，C正确；1为EcoRⅠ， 2为PstⅠ， 3为PstⅠ，4为BamHⅠ，用PstⅠ和EcoRⅠ两种酶同时切割后，目的基因两端均为PstⅠ切割的黏性末端，会发生自身环化，D错误。故选C。

7．【答案】B

【解析】

【分析】

DNA连接酶的作用底物是DNA分子片段，通过催化形成磷酸二酯键将DNA片段连接在一起，据此分析。

【详解】

A. DNA连接酶能连接两个脱氧核苷酸片段，形成磷酸二酯键，A错误；

B. DNA连接酶能连接两个脱氧核苷酸片段，使脱氧核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键，B正确；

C. E．coliDNA连接酶．T4DNA连接酶．这二者都能连接黏性末端，此外T4DNA连接酶还可以连接平末端，C错误；

D. DNA连接酶能催化相同黏性末端的DNA片段之间的连接，也能连接平末端，D错误。

8．【答案】D

【解析】

【分析】

分析题图：图示是限制酶a和b的识别序列和切割位点，限制酶a和限制酶b的识别序列不同，但两者切割产生的黏性末端相同，因此经过两种酶切后的黏性末端可在DNA连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。

【详解】

DNA连接酶是连接DNA片段之间的磷酸二酯键，A错误；限制性内切酶可识别并切制特定的脱氧核糖核苷酸序列，B错误；由图可以看出，a酶和b酶切割后产生的黏性末端相同，都是-GATC-，它们之间能相互连接，C错误；a酶与b酶切断的化学键相同，都是磷酸二酯键，D正确。故选D。

9．【答案】B

【解析】

【分析】

基因工程的工具：限制酶．DNA连接酶．运载体（质粒．动植物病毒．噬菌体）。

【详解】

构建基因文库和基因表达载体时，需要用限制酶对DNA进行切割，再用DNA连接酶进行缝合处理，A正确；DNA连接酶对连接的序列没有专一性要求，B错误；运载体可以携带目的基因进入受体细胞，并经过DNA复制和基因的表达合成相应的蛋白质，C正确；天然的质粒往往不能满足人类的所有需求，故需要进行相应的改造，D正确。故选B。

10．【答案】A

【解析】

【分析】

有关限制酶，考生可以从以下几方面把握：
①来源：主要从原核生物中分离纯化出来；②特异性: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；③结果：形成黏性末端或平末端。

【详解】

限制酶能专一识别特定的核苷酸序列，A正确；限制酶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，B错误；限制酶要识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，不能任意切割，C错误；限制酶切割时，能识别特定的核苷酸序列，并在特定位点切割，D错误。

11．【答案】D

【解析】

【分析】

分析图1，质粒中有两个标记基因（Lac Z基因编码的酶能使无色的X-gal变为蓝色，Ampr为氨卡青霉素抗性基因），2种限制酶（BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ）的切割位点共3个，其中BamH Ⅰ有2个切割位点且都位于标记基因——Lac Z基因之中，EcoR Ⅰ只有1个切割位点。

分析图2，目的基因的两端各有1个限制酶酶切位点，分别是BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ，所以要想获得目的基因，必须同时用这两种限制酶进行切割，同时给出了这两种限制酶的识别序列和准确的切割位点，比较发现，两种限制酶切开后露出的粘性末端的碱基序列相同。

【详解】

若质粒和目的基因用Bam HⅠ和BglⅡ两种限制酶切割后(彻底切割)，用DNA连接酶相连(只考虑两个片段相连)，然后再用BamHⅠ和EcoRⅠ切割成功连接后的重组质粒(含目的基因)，BamHⅠ在标记基因Lac Z基因中剩1个切割位点，在目的基因的一端有1个BamHⅠ切位点，在外源DNA有一个EcoRⅠ切割点，切割后形成4种DNA片段。ABC错误，D正确。故选D。

12．【答案】D

【解析】将基因表达载体导入微生物细胞时，需在一定条件(如适宜的温度．pH等)下，将基因表达载体和感受态的微生物细胞混合培养，在培养过程中，可能会影响pH的变化，因此要加入缓冲液，以保持适宜的pH。

13．【答案】C

【解析】

【分析】

图示为DNA分子片段的局部结构示意图，其中a为磷酸二酯键，是限制酶．DNA连接酶．DNA聚合酶的作用位点；b为氢键，是解旋酶的作用位点，据此分析。

【详解】

A. 连接a处的酶为DNA聚合酶或DNA连接酶，A错误；

B. DNA连接酶的作用是连接a处的磷酸二酯键，B错误；

C. a处是磷酸二酯键，所以切断a处的酶为限制性内切酶，C正确；

D. b为氢键，解旋酶可以使氢键断裂，D错误。

14．【答案】D

【解析】

【分析】

基因工程的关键步骤是构建基因表达载体，基因表达载体主要由启动子．目的基因．标记基因和终止子组成，其中标记基因用于筛选重组子，可以是四环素．氨苄青霉素等抗性基因，也可以是荧光蛋白基因或产物能显色的基因。

【详解】

A. 抗性基因可作为基因工程的标记基因，筛选重组子，A正确；

B. 发光基因如绿色荧光蛋白基因也可以用作基因工程的标记基因，B正确；

C. 产物具有颜色反应的基因可作为标记基因，根据颜色反应与否筛选重组子，C正确；

D. 贮藏蛋白的基因不能用于筛选重组子，不能作为标记基因，D错误。

15．【答案】D

【解析】

【分析】

根据题意，该双链DNA分子，用限制酶Ⅰ切割得到长度为120kb片段；用限制酶Ⅱ切割得到40kb和80kb两个片段，则说明该DNA分子为环状DNA分子，据此分析。

【详解】

据分析可知，该DNA分子为环状DNA，用限制酶Ⅰ切割得到长度为120kb片段，用限制酶Ⅱ切割得到40kb和80kb两个片段，则说明该DNA上限制酶Ⅰ有1个酶切位点，限制酶Ⅱ有两个酶切位点；同时用限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ切割时，得到10kb．80kb和30kb共3个片段，则说明限制酶Ⅰ的酶切位点位于限制酶Ⅱ切割后的40kb片段中，选项中只有D符合，故D正确。

16．【答案】C

【解析】

A．限制酶．DNA酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键，A错误；

B．限制酶只能识别和切割DNA，不能识别和切割RNA，B错误；

C．限制酶不切割自身DNA的原因可能是自身的识别序列已经被修饰，C正确；

D．根据上述分析可知，DNA连接酶起作用时不需要模板，RNA聚合酶．DNA聚合酶起作用时都需要模板，D错误。
故选C。

17．【答案】C

【解析】

【分析】

关于限制酶，考生可以从以下几方面把握：

（1）来源：主要从原核生物中分离纯化出来。

（2）特异性：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。

（3）结果：形成黏性末端或平末端。

【详解】

限制性核酸内切酶主要存在于原核生物中，其化学本质是蛋白质，A错误；限制性核酸内切酶具有特异性，不同的限制酶切割DNA后会形成黏性末端和平末端，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；不同的限制酶识别的核苷酸序列不同，其识别的序列有4．5．6．8等个核苷酸构成，D错误。故选C。

18．【答案】D

【解析】

【分析】

关于限制酶，考生可以从以下几方面把握：

（1）来源：主要从原核生物中分离纯化出来。

（2）特异性：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。

（3）结果：形成黏性末端或平末端。

【详解】

限制酶切割出来的DNA片段末端如要互补结合，其末端必需互补，即一种酶切的末端正向序列与另一种酶切的末端反向序列互补。由题可知，BamHⅠ和BgIⅡ酶切割出来的DNA片段末端可以互补结合，其末端互补序列是-GATC-。综上所述， D正确，ABC错误。故选D。