第1課時　重組DNA技術的基本工具

第3章基因工程第1節(jié)重組DNA技術的基本工具第1課時重組DNA技術的基本工具基礎過關練題組一認識限制性內切核酸酶——“分子手術刀”1.(2020河南南陽第一次高三聯(lián)考)下列關于限制性內切核酸酶(限制酶)的敘述,正確的是()A.限制酶主要來源于原核生物B.限制酶的識別序列均由6個核苷酸組成C.限制酶作用于兩條核苷酸鏈之間的磷酸二酯鍵D.限制酶可識別RNA分子的特定核苷酸序列2.(2020山東濟南一中高二期中)下列黏性末端屬于由同種限制酶切割而成的是()

①

②

③

④A.①② B.①③ C.①④ D.②③3.(2020陜西西安寶雞中學高二期中)限制酶是一種核酸切割酶,可識別并切割雙鏈DNA分子上特定的核苷酸堿基序列。如圖為四種限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的識別序列:BamHⅠ

↓

—GGATCC—

—CCTAGG—

↑EcoRⅠ

↓

—GAATTC—

—CTTAAG—

↑HindⅢ

↓

—AAGCTT—

—TTCGAA—

↑BglⅡ

↓

—AGATCT—

—TCTAGA—

↑箭頭表示每種限制酶的特定切割部位,其中哪兩種限制酶切割出來的DNA片段末端可以互補結合,其正確的末端互補序列為()A.BamHⅠ和EcoRⅠ;末端互補序列—AATT—B.BamHⅠ和BglⅡ;末端互補序列—GATC—C.BamHⅠ和HindⅢ;末端互補序列—GATC—D.EcoRⅠ和HindⅢ;末端互補序列—AATT—4.(2020四川綿陽南山中學高二期中)對如圖所示DNA片段的說法錯誤的是()A.甲、乙、丙的黏性末端是由兩種限制酶催化產(chǎn)生的B.甲、乙之間可形成重組DNA分子,但甲、丙之間不能連接酶催化磷酸基團和脫氧核糖之間形成化學鍵D.切割甲的限制酶不能識別由甲、乙片段形成的重組DNA分子5.(2020山東高三新高考模擬)某線性DNA分子含有5000個堿基對(bp),先用限制酶a切割,再把得到的產(chǎn)物用限制酶b切割,得到的DNA片段大小如表。在該DNA分子中,限制酶a和限制酶b的識別序列分別有幾個()限制酶a切割產(chǎn)物(bp)限制酶b再次切割產(chǎn)物(bp)2100;1400;1000;5001900;200;800;600;1000;500個和2個 個和2個個和3個 個和3個6.下圖表示兩種限制性內切核酸酶識別DNA分子特定序列,并在特定位點對DNA進行切割的示意圖,請據(jù)圖回答:5'—T—C—G—A—A—T—T—C—3'3'—A—G—C—T—T—A—A—G—5'—T—C—G——A—A—T—T—C——A—G—C—T—T—A—A——G—甲5'—G—T—T—A—A—C—3'3'—C—A—A—T—T—G—5'—G—T—T——A—A—C——C—A—A——T—T—G—乙(1)圖中甲和乙經(jīng)過相應操作均形成兩個片段,切口的類型分別是、。

(2)由圖可知甲中限制酶切點在之間。由圖可知乙中限制酶切點在之間。

(3)限制酶的作用特點是

。

題組二認識DNA連接酶——“分子縫合針”7.下列關于基因工程的敘述,正確的是(易錯)A.“分子縫合針”是限制性內切核酸酶連接酶和載體是構建重組質粒必需的工具酶C.限制酶和DNA連接酶的作用都與磷酸二酯鍵有關D.“轉基因煙草”操作過程中常用煙草花葉病毒作為載體8.(2020河南重點中學高二期末)對DNA連接酶的功能描述正確的是()A.將堿基、脫氧核糖和磷酸之間的化學鍵連接起來B.在基因工程中只作用于一個切口處的兩個黏性末端C.用于DNA復制時母鏈與子鏈間形成氫鍵D.與DNA聚合酶作用的部位相同,作用對象不同9.(2020黑龍江哈爾濱六中高二期末)有關DNA連接酶和T4DNA連接酶作用的敘述正確的是(易錯)DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端連接起來DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段的平末端連接起來DNA連接酶既可以“縫合”黏性末端,又可以“縫合”平末端DNA連接酶連接平末端的效率比較低10.(2020河北滄州一中高二月考)限制酶和DNA連接酶是基因工程的工具酶,以下說法正確的是()連接酶能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯鍵B.限制酶只能切割雙鏈DNA片段,不能切割煙草花葉病毒的核酸DNA連接酶既能連接黏性末端,也能連接平末端D.限制酶主要從原核生物中分離純化而來,所以也能剪切自身的DNA題組三認識基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”11.基因工程中不能作為載體的是()A.細菌 B.質粒C.動植物病毒 D.噬菌體12.(2020山東章丘四中高二月考)下列關于質粒的敘述,正確的是()A.質粒是廣泛存在于細菌細胞中的一種顆粒狀細胞器B.質粒是獨立于真核細胞細胞核或原核細胞擬核DNA外,能夠自我復制的環(huán)狀雙鏈DNA分子C.質粒只有在導入宿主細胞后才能在宿主細胞內復制D.細菌質粒的復制過程一定是在宿主細胞外獨立進行的13.作為基因的運輸工具——載體,必須具備的條件之一及理由是()A.能夠在受體細胞中穩(wěn)定的保存下來并大量復制,以便提供外源DNAB.具有多個限制酶切點,以便外源DNA的表達C.具有某些標記基因,以便外源DNA能夠與載體結合D.它的參與才能夠使外源DNA在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存14.基因工程中,需要使用限制酶切割目的基因和質粒。已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點是↓

—GGATCC—,限制酶Ⅱ的識別序列和切點是↓

—GATC—。(1)根據(jù)已知條件和圖回答下列問題:①上述質粒用限制酶切割,目的基因用限制酶切割。

②若將目的基因和質粒連接起來需用到。

③請指出質粒上至少要有一個標記基因的理由:。

(2)不同生物的基因可以拼接的結構基礎是。

能力提升練題組一限制酶的利用1.(2020廣西南寧三中高二期末,)下表為常用的限制性內切核酸酶(限制酶)及其識別序列和切割位點,由此推斷以下說法中,正確的是(易錯)限制酶名稱識別序列和切割位點限制酶名稱識別序列和切割位點BamHⅠ↓—GGATCC—KpnⅠ↓—GGTACC—EcoRⅠ↓—GAATTC—Sau3AⅠ↓—GATC—HindⅡ↓—GTYRAC—SmaⅠ↓—CCCGGG—(注:Y=C或T,R=A或G)A.一種限制酶可能識別2種核苷酸序列B.限制酶切割后一定形成黏性末端C.不同的限制酶切割DNA分子形成的黏性末端一定不同D.限制酶的切割位點在識別序列內部2.(2020河北易縣中學高二月考,)現(xiàn)有一長度為3000堿基對(bp)的線性DNA分子,用限制性內切核酸酶酶切后進行凝膠電泳,使降解產(chǎn)物分開。用酶H單獨酶切,結果如圖1。用酶B單獨酶切,結果如圖2。用酶H和酶B同時酶切,結果如圖3。下列相關敘述正確的是()A.酶H有2個識別位點和切割位點B.酶B和酶H同時切割時,有3個識別位點和切割位點C.酶B和酶H同時切割時,能產(chǎn)生完全相同的酶切片段D.酶B和酶H有相同的識別位點和切割位點3.(不定項)(2020山東棗莊三中高二月考改編,)某線性DNA分子含有5000個堿基對(bp),先用限制酶a切割,再把得到的產(chǎn)物用限制酶b切割,得到的DNA片段大小如表。限制酶a和b的識別序列和切割位點如圖所示。下列敘述正確的是()a酶切割產(chǎn)物(bp)b酶再次切割產(chǎn)物(bp)2100;1400;1000;5001900;200;800;600;1000;500a酶

↓

—AGATCT—

—TCTAGA—

↑b酶

↓

—GGATCC—

—CCTAGG—

↑酶與b酶切斷的化學鍵相同酶與b酶切出的黏性末端能相互連接C.僅用b酶切割,則得到2個DNA分子產(chǎn)物D.限制酶將一個DNA分子片段切成兩個片段需消耗兩個水分子題組二掌握重組DNA技術的基本工具4.(2020廣東汕頭金山中學期中,)質粒是基因工程中最常用的載體,它存在于許多細菌體內。某細菌質粒上的標記基因如圖所示,通過標記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉移成功。外源基因插入的位置不同,細菌在培養(yǎng)基上生長情況也不同,如圖所示外源基因在質粒中可插入的位置有a、b、c三點。某同學根據(jù)實驗現(xiàn)象對其插入的位點進行分析,其中分析正確的是()選項實驗現(xiàn)象實驗推論在含青霉素培養(yǎng)基上生長情況在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長情況目的基因插入的位置A能生長能生長aB不能生長能生長bC能生長不能生長cD不能生長不能生長c5.(2020山東高三新高考模擬,)通過重組DNA技術使原有基因得以改造的動物稱為轉基因動物。運用這一技術使羊奶中含有人體蛋白質。如圖表示這一技術的基本過程,在該工程中所用的基因“手術刀”能識別的序列和切點是↓

—GGATCC—,請回答下列問題。(1)從羊染色體中“切下”羊蛋白質基因的酶是,人體蛋白質基因“插入”后連接在羊體細胞染色體中時需要的酶是。

(2)請寫出質粒被切割形成黏性末端的過程圖?！狦GATCC——CCTAGG—↑(3)人體蛋白質基因能“插入”羊的染色體內,原因是,“插入”時用的工具是,其種類有。

第3章基因工程第1節(jié)重組DNA技術的基本工具第1課時重組DNA技術的基本工具基礎過關練1.A限制酶主要是從原核生物中分離純化出來的,A正確;大多數(shù)限制酶的識別序列由6個核苷酸組成,也有少數(shù)限制酶的識別序列由4個、8個或其他數(shù)量的核苷酸組成,B錯誤;限制酶作用于每一條脫氧核苷酸鏈中特定部位的磷酸二酯鍵,C錯誤;限制酶可識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列,D錯誤。2.B限制酶能夠識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。核苷酸序列經(jīng)限制酶切割后形成的黏性末端能夠互補配對,圖中①③能夠互補且切割位點也相同,其他的不能互補,所以①③屬于由同種限制酶切割而成的。3.B限制酶切割出來的DNA片段末端如要互補結合,其黏性末端必須互補,即一種酶切割出來的末端正向序列與另一種酶切割出來的末端反向序列互補。由題圖可知,BamHⅠ和BglⅡ切割出來的DNA片段末端可以互補結合,其末端互補序列是—GATC—。綜上所述,B正確,A、C、D錯誤。4.A切割產(chǎn)生甲的限制酶的識別序列為GAATTC∥CTTAAG,其切割的是鳥嘌呤脫氧核苷酸和腺嘌呤脫氧核苷酸間的磷酸二酯鍵;切割產(chǎn)生乙的限制酶的識別序列為CAATTG∥GTTAAC,其切割的是胞嘧啶脫氧核苷酸和腺嘌呤脫氧核苷酸間的磷酸二酯鍵;切割產(chǎn)生丙的限制酶的識別序列為CTTAAG∥GAATTC,其切割的是胞嘧啶脫氧核苷酸和胸腺嘧啶脫氧核苷酸間的磷酸二酯鍵,由此可見,甲、乙、丙的黏性末端是由三種限制酶切割產(chǎn)生的,A錯誤。甲、乙的黏性末端互補,因此可在DNA連接酶的作用下形成重組DNA分子,但甲、丙的黏性末端不同,它們之間不能形成重組DNA分子,B正確。DNA連接酶催化磷酸基團和脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵,C正確。切割甲的限制酶的識別序列為GAATTC∥CTTAAG,而甲、乙片段形成的重組DNA分子序列為CAATTC∥GAATTG,因此切割甲的限制酶不能識別由甲、乙片段形成的重組DNA分子,D正確。5.A從表格中可看出限制酶a可以把原有DNA分子切割成4個DNA片段,說明限制酶a在該DNA分子上有3個切口,即限制酶a的識別序列有3個;限制酶b把大小是2100bp的DNA片段切割成大小分別為1900bp和200bp的兩個DNA片段,再把大小是1400bp的DNA片段切割成大小分別為800bp和600bp的兩個DNA片段,說明限制酶b在該DNA分子上有2個切口,即限制酶b的識別序列有2個,A正確。6.答案(1)黏性末端平末端(2)G與AT與A(3)識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列,并使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開解析從圖解可以看出,甲和乙代表的是不同的DNA片段,在相應的限制酶EcoRⅠ、HpaⅠ的作用下,在特定的位點被切割成兩部分。前者是在限制酶EcoRⅠ識別序列的中心軸線兩側將DNA分子的兩條鏈分別切開,形成的末端是黏性末端;后者是在限制酶HpaⅠ識別序列的中心軸線處切開,形成的末端是平末端。7.C“分子縫合針”指的是DNA連接酶,A錯誤;載體不屬于工具酶,B錯誤;限制酶催化磷酸二酯鍵的水解,DNA連接酶催化磷酸二酯鍵的形成,它們的作用都與磷酸二酯鍵有關,C正確;煙草花葉病毒能感染煙草,因此“轉基因煙草”操作過程中常用質粒作為載體,D錯誤。易錯警示誤認為重組DNA技術需要三種工具酶重組DNA技術中需用三種工具,但工具酶只有兩種,即限制性內切核酸酶和DNA連接酶。8.DDNA連接酶連接的是磷酸二酯鍵,A錯誤;DNA連接酶在基因工程中可作用于一個切口處的兩個黏性末端,B錯誤;DNA復制過程中需要解旋酶和DNA聚合酶等,母鏈和子鏈通過堿基互補配對用氫鍵連接起來,C錯誤;DNA連接酶連接雙鏈DNA片段的切口,即能將斷開的兩個DNA片段連接起來,而DNA聚合酶是將一個個脫氧核苷酸連接到已有的單鏈DNA上,D正確。9.CT4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的黏性末端,又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端,A錯誤、C正確DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端連接起來,B錯誤DNA連接酶不能連接平末端,T4DNA連接酶連接平末端的效率相對較低,D錯誤。易錯警示混淆DNA連接酶與T4DNA連接酶項目DNA連接酶T4DNA連接酶來源大腸桿菌T4噬菌體作用特點只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端連接起來連接黏性末端和平末端,但連接平末端的效率相對較低功能都能將雙鏈DNA片段“縫合”起來,恢復被限制酶切開的磷酸二酯鍵10.BDNA連接酶連接的是兩個DNA片段,A錯誤;限制酶只能切割雙鏈DNA分子,煙草花葉病毒的核酸是RNA,因此限制酶不能切割煙草花葉病毒的核酸,B正確DNA連接酶只能連接黏性末端,不能連接平末端,C錯誤;限制酶主要從原核生物中分離純化而來,但是不會剪切自身的DNA,D錯誤。11.A在基因工程中使用的載體有質粒、噬菌體和動植物病毒等,細菌不能作為基因工程的載體,A符合題意。12.B質粒是存在于細菌中的一種環(huán)狀雙鏈DNA分子,而不是細胞器,A錯誤;質粒是一種裸露的、結構簡單、獨立于真核細胞細胞核或原核細胞擬核DNA之外,并具有自我復制能力的環(huán)狀雙鏈DNA分子,B正確;在體外,若給予適宜的條件,質粒也能進行復制,C錯誤;有的質?？梢哉系剿拗骷毎娜旧wDNA上,如農(nóng)桿菌細胞內Ti質粒上的T-DNA,D錯誤。13.A作為載體必須具備的條件:一是能在宿主細胞中進行自我復制,或整合到受體DNA上,隨受體DNA同步復制,即能在宿主細胞中穩(wěn)定保存并大量復制,以便提供大量的外源DNA,A正確;二是具有一個至多個限制酶切割位點,以供外源DNA片段插入其中,B錯誤;三是具有某些標記基因,便于重組DNA分子的篩選,C錯誤;攜帶外源DNA片段的質粒進入受體細胞后,可整合到受體DNA上,隨受體DNA同步復制,因此外源DNA在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存不一定需要載體的參與,D錯誤。14.答案(1)①ⅠⅡ②DNA連接酶③便于重組DNA分子的篩選(2)DNA結構基本相同(其他合理答案亦可)解析(1)①要形成重組質粒,質粒只能出現(xiàn)一個切口,并且至少保留一個標記基因,序列在GeneⅡ上,因此用限制酶Ⅰ切割質粒,保留GeneⅠ標記基因;目的基因必須切割兩次,切割后產(chǎn)生的黏性末端能與質粒的黏性末端互補,序列中有限制酶Ⅱ的識別序列和切點,因此用限制酶Ⅱ切割目的基因。②DNA連接酶能將雙鏈DNA片段“縫合”起來,恢復被限制酶切開的磷酸二酯鍵。③質粒中的標記基因用于重組DNA分子的篩選。(2)DNA由四種脫氧核苷酸組成,含有2條鏈且為雙螺旋結構,因此不同生物的基因可以拼接。能力提升練1.A結合表中信息可知,Sau3AⅠ能識別—GATC—,也能識別—GGATCC—,A正確。限制酶切割后可能形成黏性末端,限制酶的切割位點可能形成平末端,B錯誤。不同限制酶切割后可形成相同的黏性末端,如BamHⅠ和Sau3AⅠ,C錯誤。限制酶的切割位點可能在識別序列內部,如BamHⅠ、EcoRⅠ、KpnⅠ、HindⅡ、SmaⅠ;也可能在識別序列外部,如Sau3AⅠ,D錯誤。易錯警示誤認為不同限制酶切割后形成的黏性末端一定不同不同的限制酶識別序列不同,但可以產(chǎn)生相同的黏性末端。2.B由圖1和該線性DNA分子的長度可知,酶H單獨切割,能產(chǎn)生兩個DNA片段,說明酶H有1個識別位點和切割位點,A錯誤;根據(jù)圖3和該線性DNA分子的長度可知,用酶B和酶H同時切割,能產(chǎn)生四個DNA片段,即1個1400bp、2個600bp和1個400bp的片段,說明兩種酶同時使用時,有3個識別位點和切割位點,B正確;酶B和酶H同時切割時,能產(chǎn)生長度相同的酶切片段,但是堿基序列是否相同不能確定,C錯誤;根據(jù)題圖和該線性DNA分子的長度分析可知,酶H有1個