2019-2020学年人教高中生物选修三同步精练：专题1基因工程1-1

2019-2020学年人教高中生物选修三同步精练：专题1基因工程1-1

专题 1 1.1 (建议用时：40分钟) 考点 基本目标 发展目标 1．基因工程中的工具酶 1,2,3,4,5,6 11,12,13,14,15 2．基因工程中的载体 7,8,9,10 [基本目标] 1．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．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C．不同的限制酶切割 DNA后都会形成黏性末端 D．限制酶均特异性地识别由 6个核苷酸组成的序列 B 解析 限制酶主要存在于微生物中，A项错误；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，B项正确；限制酶切割 DNA后会形成黏性末端或平末端， C项错误；限制酶均能特异性地识别核苷酸序列，但识别序列的长度不一定是 6个核苷酸， D项错误。 2．下列关于基因工程操作过程中所使用的工具，叙述正确的是( ) A．限制酶的作用是识别并切割 DNA片段中的任意序列 B．DNA连接酶只能连接双链 DNA片段互补的黏性末端 C．利用质粒在宿主细胞内对目的基因进行大量扩增的过程可以称为克隆 D．含有目的基因的重组 DNA分子成功导入受体细胞后，会使受体细胞发生基因突变 C 解析 限制酶的作用是特异性识别和切割 DNA分子，A项错误；DNA 连接酶可以 连接双链 DNA片段互补的黏性末端或平末端，B项错误；在生物学上，克隆是指选择性地 复制出一段 DNA序列(分子克隆)、细胞(细胞克隆)或个体(个体克隆)，C项正确；基因工程 的原理是基因重组，D项错误。 3．下列有关基因工程的叙述，正确的是( ) A．DNA连接酶的作用是使互补的黏性末端之间发生碱基 A与 T、C与 G之间的连接 B．基因工程中最常使用的载体是大肠杆菌 C．载体上的抗性基因有利于筛选含重组 DNA的细胞并可促进目的基因的表达 D．基因工程造成的变异，实质上相当于人为的基因重组，但却产生了定向变异 D 解析 DNA 连接酶连接的是磷酸二酯键，而不是 A 与 T、C与 G之间的氢键，A 项错误；基因工程中最常使用的载体是质粒，B项错误；载体上的抗性基因有利于筛选含重 组 DNA的细胞，但不能促进目的基因的表达，C项错误；基因工程能按照人们的意愿定向 改造生物的性状，其原理是基因重组，D项正确。 4．由于转β胡萝卜素基因的水稻产生的米粒富含β胡萝卜素，因此被称为“金色大米”。 这种“金色大米”的形成过程不需要的酶是( ) A．限制性核酸内切酶 B．DNA连接酶 C．RNA聚合酶 D．逆转录酶 D 解析 在通过基因工程技术将β胡萝卜素基因导入水稻受体细胞的过程中，需用限 制性核酸内切酶和 DNA 连接酶构建基因表达载体，而β胡萝卜素基因在转录过程中需要 RNA聚合酶，整个过程中都不需要逆转录酶。 5．如图所示为 DNA 分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸 内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( ) A．①②③④ B．①②④③ C．①④②③ D．①④③② C 解析 ①是将一个 DNA片段切成两个互补黏性末端的过程，在此过程中限制性核 酸内切酶发挥作用；DNA聚合酶可在 DNA复制时发挥作用(④过程是 DNA复制)；DNA连 接酶的作用是将两个 DNA片段连接在一起(②过程)；解旋酶的作用是将 DNA分子的双螺旋 结构解开(③过程)。 6．下列关于 DNA连接酶的理解正确的是( ) A．其化学本质是蛋白质 B．DNA连接酶可以恢复 DNA分子中的氢键 C．它不能被反复使用 D．在基因工程操作中可以用 DNA聚合酶代替 DNA连接酶 A 解析 DNA 连接酶的化学本质是蛋白质，它只可以恢复双链 DNA 片段间的磷酸二 酯键，氢键是由分子间的静电吸引力产生的，不需要酶的催化形成，A项正确，B项错误； 无论何种酶都是催化剂，不作为反应物，可被反复使用，C项错误；DNA聚合酶只能将单 个核苷酸加到已有的 DNA片段上，仅在 DNA复制时使用，D项错误。 7．作为基因工程中的“分子运输车”——载体，应具备的条件是( ) ①必须有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因插入到载体上 ②载体必须具备自我复制的能力，或能整合到受体细胞染色体 DNA上，随染色体 DNA 的复制而同步复制 ③必须带有标记基因，以便进行重组后的筛选 ④必须是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中 去 ⑤大小应合适，太大则不易操作 A．①②③④ B．①②③⑤ C．①②④⑤ D．①②③④⑤ D 解析 在基因操作中，载体必须有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因插 入到载体上；载体必须具备自我复制的能力，或整合到受体细胞染色体 DNA 上，随染色体 DNA的复制而同步复制；载体必须带有标记基因，以便进行重组后的筛选；载体必须是安 全的；载体的大小应合适，太大则不易操作。 8．质粒是基因工程中最常用的目的基因运载工具。下列有关叙述正确的是( ) A．质粒是只存在于细菌细胞质中能自主复制的小型环状双链 DNA分子 B．在所有的质粒上总能找到一个或多个限制酶切割位点 C．携带目的基因的重组质粒只有整合到宿主细胞的染色体 DNA 上才会随后者的复制 而复制 D．质粒上的抗性基因常作为标记基因供重组 DNA的鉴定选择 D 解析 质粒不只分布于细菌等原核生物中，在真核生物——酵母菌细胞内也有分 布，A项错误；并不是所有的质粒都存在限制酶的切割位点而能成为合适的载体，B项错误； 重组质粒进入受体细胞后，可能在细胞内自我复制，也可能整合后复制，C项错误；质粒上 的抗性基因常作为标记基因，D项正确。 9．下列一般不作为基因工程中的标记基因的是( ) A．四环素抗性基因 B．绿色荧光蛋白基因 C．产物具有颜色反应的基因 D．贮藏蛋白的基因 D 解析 标记基因位于载体(质粒)上，用于重组 DNA的鉴定和选择，如四环素抗性基 因、绿色荧光蛋白基因、产物具有颜色反应的基因等；贮藏蛋白质的基因不具备特征性。 10．下列关于图中 P、Q、R、S、G的描述，正确的是( ) A．P代表的是质粒 RNA，S代表的是外源 DNA B．Q表示限制酶的作用，R表示 RNA聚合酶的作用 C．G是 RNA与 DNA形成的重组质粒 D．G是转基因形成的重组质粒 D 解析 P代表的是质粒 DNA，S代表目的基因，Q表示限制酶的作用，R表示 DNA 连接酶的作用，G是目的基因与质粒形成的重组质粒。 [发展目标] 11．限制酶 MunⅠ和限制酶 EcoRⅠ的识别序列及切割位点分别是—C↓AATTG—和 —G↓AATTC—。如图表示的是四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为酶的切割位点， 质粒的阴影部分表示标记基因。适合作为图示目的基因载体的质粒是( ) A 解析 解答本题的关键是明确载体必须具备标记基因，且酶切时标记基因不能被破 坏。图示目的基因两侧都是限制酶 EcoRⅠ的切割位点，因此应用限制酶 EcoRⅠ切割含目的 基因的外源 DNA 片段，而 MunⅠ切割 DNA 后能产生与 EcoRⅠ相同的黏性末端(AATT)， 则用 DNA连接酶可将两者切割后的 DNA片段连接形成重组 DNA。A项中 MunⅠ切割质粒 后未破坏标记基因的结构；B项中质粒无标记基因，不符合作为载体的条件；C、D项中的 标记基因在酶切后都被破坏。 12．如图为环状 DNA分子，设其长度为 1。限制性核酸内切酶 A在其上的切点位于 0 处；限制性核酸内切酶 B 在其上的切点位于 0.3 处；限制性核酸内切酶 C 的切点未知，但 酶 C单独切或与酶 A或酶 B同时切的结果如下表。请确定酶 C在该环状 DNA分子上的切 点应位于图中的( ) C单切 长度为 0.8和 0.2的两个片段 C与 A同时切 长度为 2个 0.2和 1个 0.6的片段 C与 B同时切 长度为 2个 0.1和 1个 0.8的片段 A．0.2和 0.4处 B．0.4和 0.6处 C．0.5和 0.7处 D．0.6和 0.9处 A 解析 酶 C单切环状 DNA分子后，可形成两个片段，说明该环状 DNA 分子上存 在两个酶 C的切点；由 C与 A同时切的结果且 A的切点位于 0处知，C的切割位点为 0.8、 0.6或 0.2、0.4或 0.2、0.8；又由 C与 B同时切的结果且 B的切点位于 0.3处知，C的切割 位点为 0.2、0.4或 0.2、0.1或 0.4、0.5。综合上述分析可知，酶 C的切割位点为 0.2、0.4。 13．基因工程又叫作基因拼接技术。该技术能够通过对生物的基因进行改造和重新组合， 产生人类所需要的基因产物。自 20世纪 70年代基因工程发展起来以后，人们开始采用高新 技术生产各种基因产品。下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图 1和图 2表示 基因工程部分操作过程： 限制酶 BamHⅠ HindⅢ EcoRⅠ SmaⅠ 识别序列及 切割位点 G↓GATCC CCTAG↑G A↓AGCTT TTCGA↑A G↓AATTC CTTAA↑G CCC↓GGG GGG↑CCC (1)从表中四种酶的切割位点看，可以切出平末端的酶是________。 (2)将目的基因与质粒 DNA缝合时，两条链上的磷酸、脱氧核糖在__________酶的作用 下连接起来，形成磷酸二酯键；两条链间的碱基对通过________连接起来。 (3)图 2 中的质粒可被表中的________酶切割，切割后的质粒含有________个游离的磷 酸基团。 (4)若对图 2 中的质粒进行改造，插入的 SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越 ________。 (5)在相关酶的作用下，甲与乙能否拼接起来？请说明理由。 ________________________________________________________________________。 解析 (1)由表格中四种限制酶的切割位置可知，只有限制酶 SmaⅠ能切出平末端。(2) 目的基因与质粒缝合时，两条链上的磷酸、脱氧核糖在 DNA连接酶的作用下连接，形成磷 酸二酯键，两条链之间的碱基通过氢键连接。(3)比对质粒的碱基序列和限制酶的识别序列 可知，质粒可被限制酶 EcoRⅠ切割，切割后形成链状 DNA，有 2个游离的磷酸基团。(4)DNA 分子中 C—G碱基对越多，DNA的热稳定性越高，SmaⅠ酶识别的序列中都是 C—G碱基对， 所以插入 SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越高。(5)由图可知，甲和乙的黏性末端相 同，在 DNA连接酶的作用下可以拼接起来。 答案 (1)SmaⅠ (2)DNA 连接 氢键 (3)EcoRⅠ 2 (4)高 (5)能，二者具有相同 的黏性末端 14．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： (1)图中甲和乙代表_______________________________________________________。 (2)EcoRⅠ、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)如果图甲中碱基 G发生基因突变，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，在相应限制酶(EcoRⅠ、 HpaⅠ)的作用下，在特定的位点被剪切成两部分。EcoRⅠ酶的切口是在识别序列的中轴线 两侧，形成的末端是黏性末端；HpaⅠ酶的切口是在识别序列的中轴线处，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分子的特定脱氧核苷酸序列，并从特定的位点将 DNA分子切开 (5)相应限制酶不能识别该序列并切割 15．以重组 DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题： (1)切割和连接 DNA分子所使用的酶分别是____________________和______________。 (2)运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或________，后者的形状呈 ____________。 (3)由于重组 DNA分子成功导入受体细胞的频率________，所以在转化后通常需要进行 ________操作。 (4)将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，两者生产的胰岛素在________序列上 是相同的。 解析 (1)切割和连接 DNA分子所使用的酶分别是限制酶和 DNA连接酶。(2)基因工程 中常用的载体是质粒，它是一种小型环状 DNA分子。(3)重组 DNA分子成功导入受体细胞 的频率较低，因此转化后通常需要进行筛选。(4)大肠杆菌是原核生物，只有核糖体，只能 将氨基酸合成多肽，而酵母菌是真核生物，含有多种细胞器，可合成具有一定空间结构的蛋 白质，但两者生产的胰岛素在氨基酸序列上是相同的。 答案 (1)限制性核酸内切酶(或限制酶) DNA连接酶 (2)质粒 小型环状 (3)低 筛选 (4)氨基酸