高中生物 专题1 基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具练习 新人教版选修3

DNA重组技术的基本工具
1．将北极海鱼的抗冻基因导入西红柿，培育出在冬天也能长期保存的西红柿，该育种方法属于( )
A．转基因技术B．诱变育种
C．单倍体育种D．杂交育种
解析：将一种生物的基因导入另一种生物体内需要采用基因工程技术。

因此，将北极海鱼的抗冻基因导入西红柿，需要采用转基因技术，这样可以培育出在冬天也能长期保存的西红柿。

答案：A
2．在基因工程中限制酶是一种重要的工具酶，这种酶( )
A．是一种RNA分子
B．主要存在于真核生物中
C．能识别基因中的非编码区碱基序列
D．本身的合成是受基因控制的
解析：限制酶的化学成分为蛋白质，由相应的基因编码合成，主要存在于原核生物中。

限制酶能识别特定的碱基序列并进行切割，这种碱基序列不一定存在于非编码区。

答案：D
3．下列关于DNA连接酶的作用的叙述，正确的是( )
A．将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键
B．将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键
C．连接两条DNA链上碱基之间的氢键
D．只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来
解析：选项A是DNA聚合酶的作用，故A项错误。

DNA连接酶能将双链DNA片段末端连接起来，重新形成磷酸二酯键，故B项正确、C项错误。

D项只涉及了E·coli DNA连接酶的作用T4 D NA连接酶还可以连接平末端，故D项错误。

答案：B
4．下列关于限制酶和DNA连接酶的说法中，正确的是( )
A．其化学本质都是蛋白质
B．DNA连接酶可恢复DNA分子中的氢键
C．在基因工程中DNA聚合酶可以替代DNA连接酶
D．限制酶切割后一定能产生黏性末端
解析：限制酶和DNA连接酶的化学本质都是蛋白质。

答案：A
5．下图为DNA分子的切割和连接过程。

DNA分子的切割和连接
(1)Eco R I是一种______________酶，其识别序列是__________，切割位点是_____________与________________之间的__________键。

切割结果产生的DNA片段末端形式为__________。

(2)不同来源的DNA片段结合，在这里需要的酶应是_________，此酶的作用是在________________与________________之间形成______键而起“缝合”作用的，其中能连接平末端的连接酶是_____。

解析：Eco R I是一种限制酶，从图中可以看出其识别序列是GAATTC，切割位点是鸟嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。

切割后产生的DNA末端形式为黏性末端。

要将不同来源的DNA片段连接起来，需要DNA连接酶，其作用是形成磷酸二酯键而将两DNA片段“缝合”起来。

T4 DNA连接酶既可以“缝合”黏性末端，也可以“缝合”平末端。

答案：(1)限制性核酸内切(限制) GAATTC 鸟嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸
磷酸二酯黏性末端
(2)E·coli DNA连接酶或T4 DNA连接酶鸟嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸磷酸二酯T4 DNA连接酶
A级基础巩固
1．能有效地打破物种的界限，定向地改造生物的遗传性状，培育新的农作物优良品种的生物技术是( )
A．基因工程技术B．诱变育种技术
C．杂交育种技术D．组织培养技术
解析：诱变育种是在一定的条件下，对某一品种进行诱变而产生的突变性状；杂交育种必须在同种生物之间进行；组织培养技术是无性生殖，难以产生新品种；而基因工程可以打
破物种的界限，在不同种生物之间进行基因重组，从而定向改造生物的遗传性状。

答案：A
2．在基因工程中，常用的“剪刀”“针线”和“载体”分别指( )
A．大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶
B．噬菌体、质粒、DNA连接酶
C．限制酶、RNA连接酶、质粒
D．限制酶、DNA连接酶、质粒
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。

由此可见，DNA重组技术至少需要三种工具：限制性核酸内切酶(限制酶)—分子“剪刀”，DNA连接酶—分子“针线”，质粒、动植物病毒或噬菌体—运载体。

答案：D
3．下列四个DNA分子，彼此间具有黏性末端的一组是( )
A．①②B．②③
C．③④D．②④
解析：两个黏性末端彼此之间可以根据碱基互补配对原则连接成DNA片段。

答案：D
4．下列关于染色体和质粒的叙述，正确的是( )
A．染色体和质粒的化学本质都是DNA
B．染色体和质粒都只存在于真核细胞中
C．染色体和质粒都与生物的遗传有关
D．染色体和质粒都可以作为基因工程的载体
解析：染色体主要是由DNA和蛋白质构成的，染色体存在于真核细胞中，质粒主要存在于原核细胞中，DNA是原核生物和真核生物的遗传物质，质粒控制原核生物的部分性状。

答案：C
5．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Bam HⅠ，Eco R Ⅰ，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．Bam H Ⅰ和Eco R ⅠB．Bam H Ⅰ和HindⅢ
C．BamHⅠ和BglⅡD．Eco R Ⅰ和HindⅢ
解析：Bam HⅠ切割出来的DNA黏性末端是—GATC—，BglⅡ切割出来的DNA黏性末端也是—GATC—，它们可以互补配对。

答案：C
6．根据下列所给材料回答问题。

材料一把人的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的质粒上，然后导入大肠杆菌体内，产生出人的胰岛素。

材料二把萤火虫的发光基因转入烟草体内，培育出能产出荧光的烟草。

材料三有人把蜘蛛产生丝腺蛋白的基因转入羊的细胞中，在羊分泌的乳汁中加入某种物质后，可抽出细丝，这种细丝可望用做手术的缝合线。

(1)上述生物新品种的产生运用了____________________技术。

(2)一种生物的基因在另一种生物体内能够表达，而不影响其他基因的表达，这说明基因是有________效应的________片段，具有一定的________性；同时可以说明各种生物共用一套___________。

(3)上述技术所用的工具酶有_____________________________
______________________________________________________。

(4)材料三中的缝合线与普通的缝合线相比有何优点？
______________________________________________________。

(5)可遗传的变异分为三种：________、________、________，而基因工程改变一个物种遗传性状的基因属于______________。

解析：让某种生物实现外源基因的表达需运用体外DNA重组技术(基因工程)；基因工程的工具酶包括限制性核酸内切酶、DNA连接酶；用材料三中所述细丝作缝合线的最大优势是该“线”化学本质为蛋白质，将来可被分解吸收，从而免去“拆线”工序；从变异角度看，基因工程应属基因重组。

答案：(1)基因工程(2)遗传DNA 独立遗传密码
(3)限制性核酸内切酶、DNA连接酶
(4)可以被分解吸收，不用拆线
(5)基因突变基因重组染色体变异基因重组
B级能力训练
7．限制性内切酶的作用实际上就是把DNA上某些化学键打断，一种能对GAATTC专一识别的限制酶，打断的化学键是( )
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：限制酶的作用部位是磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而一条链中相邻两个碱基之间的化学键为—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—。

答案：D
8．某种线性DNA含有限制性核酸内切酶Eco RⅠ的1个酶切位点。

该DNA样品(甲)经Eco R Ⅰ酶切后，在DNA连接酶催化下形成产物乙(如图)，则反应液中产物乙共有( )
A．1种B．2种
C．3种D．4种
解析：根据题意可知，线性DNA含有限制性核酸内切酶Eco R I的1个酶切位点，因此经过该酶切割后会形成两个相同的黏性末端，但是黏性末端两侧的序列不同，可以分别用a 和b表示。

由于a和b具有相同的黏性末端，因此利用DNA连接酶催化后，能够产生aa连接、bb连接、ab连接三种产物。

答案：C
9．据图所示，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
解析：限制酶切割DNA分子时破坏的是DNA链中的磷酸二酯键，如图a处。

DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键，因此DNA聚合酶可以连接a处。

解旋酶解开两个碱基对之间的氢键，即b处解开。

DNA连接酶连接的是两个相邻的脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸二酯键，如a处，而图示的c处连接的是同一个脱氧核苷酸内的磷酸和脱氧核糖。

答案：D
10．下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是( )
体
用原核生物，如大肠杆菌等。

答案：C
11．如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Eco R I、Bam H I 的酶切位点，amp R为青霉素(抗生素)抗性基因，tet R为四环素(抗生素)抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。

已知目的基因的两端分别有包括Eco R I、Bam H I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：一是用于切割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酶有两种：一是用于切割DNA分子的限制酶，二是将目的基因与载体连接的DNA连接酶。

(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
12．如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题。

(1)a 代表的物质和质粒的化学本质都是__________，二者还具有其他共同点：如①_____________，②_____________(写出两条即可)。

(2)若质粒DNA 分子的切割末端为—A
—TGCGC ，则与之连接的目的基因切割末端应为
____________；可使用____________把质粒和目的基因连接在一起。

(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒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 ．苏云金芽孢杆菌抗虫基因
B ．土壤农杆菌中的RNA 分子
C ．大肠杆菌的质粒
D ．动物细胞的染色体
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 的鉴定和选择
(4)C。