課時跟蹤檢測（十四）重組DNA技術(shù)的基本工具

課時跟蹤檢測（十四）重組DNA技術(shù)的基本工具一、概念檢測1．判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”。(1)基因工程的原理是基因重組，不過在這里這種變異是定向的。 (√)(2)DNA聚合酶也可以用作DNA重組技術(shù)的工具。 (×)提示：DNA重組技術(shù)的工具有限制酶、DNA連接酶和載體，沒有DNA聚合酶。(3)限制酶在原來的原核細(xì)胞內(nèi)對細(xì)胞自身有害。 (×)提示：限制酶在原來的原核細(xì)胞內(nèi)用于切割外源DNA，使之失效，從而保護(hù)自身。(4)不同DNA分子用同一種限制酶切割形成的黏性末端相同。 (√)(5)DNA連接酶既能連接黏性末端，又能連接平末端。 (×)提示：E.coliDNA連接酶不能連接平末端。(6)載體的種類有質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒等，其中動植物病毒必須是DNA病毒。(√)2．DNA連接酶連接的是 ()A．脫氧核糖和磷酸 B．脫氧核糖和堿基C．堿基和磷酸 D．堿基和堿基解析：選ADNA連接酶連接的是兩個脫氧核苷酸之間的脫氧核糖和磷酸形成磷酸二酯鍵。3．基因工程最基本的工具不包括 ()A．限制酶 B．DNA連接酶C．質(zhì)粒 D．動植物細(xì)胞解析：選D基因工程最基本的工具有三種，即限制酶、DNA連接酶和載體，質(zhì)粒是常用載體，動植物細(xì)胞不屬于基因工程的基本工具。4．下列關(guān)于限制酶的敘述，錯誤的是 ()A．同一種酶切割不同DNA產(chǎn)生的黏性末端能夠進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對B．不同的限制酶可以切出相同的黏性末端C．限制酶能任意切割單鏈或雙鏈DNA，從而產(chǎn)生大量的DNA片段D．每一種限制酶只能識別特定的核苷酸序列解析：選C同一種酶切割不同的DNA產(chǎn)生的黏性末端相同，所以能夠進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對，A正確；不同的限制酶切割可能形成相同的黏性末端，B正確；酶具有特異性，一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并能在特殊位點切割DNA分子，C錯誤，D正確。5．提取并鑒定洋蔥細(xì)胞內(nèi)DNA的操作中，以下說法正確的是 ()A．洋蔥切碎后放入研缽中，加水充分研磨B．洋蔥研磨液過濾后靜置或離心，取上清液放入燒杯待用C．用預(yù)冷的酒精溶解DNA效果更好D．DNA溶解于NaCl溶液后，加入二苯胺試劑即變藍(lán)色解析：選B洋蔥切碎后放入研缽中，加研磨液充分研磨，A錯誤；洋蔥研磨液過濾后靜置或離心，取上清液放入燒杯，從中提取DNA，B正確；DNA不溶于酒精，C錯誤；DNA溶解于NaCl溶液后，加入二苯胺試劑需要沸水浴加熱才變藍(lán)，D錯誤。二、綜合遷移6．下列有關(guān)基因工程操作工具的敘述，正確的是 ()A．限制酶將DNA雙鏈切割成兩條單鏈B．限制酶的基因只存在于微生物中C．質(zhì)粒通常具有多個限制酶切割位點，以便與外源基因連接D．將動物基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌等宿主細(xì)胞內(nèi)只能以病毒為載體解析：選C限制酶將一個DNA雙鏈切割成兩個DNA分子片段，而不是切割成兩條單鏈，A錯誤；限制酶主要來源于原核生物，故限制酶的基因主要存在于原核生物體內(nèi)，B錯誤；質(zhì)粒是一種常用的載體，必須具備的條件之一是具有一個或多個限制酶切割位點，以便與外源基因連接，C正確；常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒等，可用質(zhì)粒和噬菌體作為載體，將動物基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌等宿主細(xì)胞內(nèi)，D錯誤。7．下列有關(guān)基因工程及其應(yīng)用的相關(guān)敘述，錯誤的是 ()A．基因工程育種能夠定向改造生物性狀B．DNA連接酶可催化脫氧核苷酸鏈間形成氫鍵C．可利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌降解有毒有害的化合物D．能夠使植物體表達(dá)動物蛋白的育種方法是基因工程育種解析：選B基因工程育種能夠按照人們的意愿定向改造生物性狀，A正確；DNA連接酶可催化兩個脫氧核苷酸之間的脫氧核糖和磷酸形成磷酸二酯鍵，進(jìn)而將兩個DNA片段相連，B錯誤；轉(zhuǎn)基因細(xì)菌含有特殊的基因，可分解有毒有害的化合物，C正確；使植物體表達(dá)動物蛋白需要將動物蛋白基因?qū)胫参锛?xì)胞，并使其在植物體內(nèi)表達(dá)，這種打破生殖隔離的育種方法是基因工程育種，D正確。8．不同生物之間能進(jìn)行轉(zhuǎn)基因并能獲得基因產(chǎn)物，其理論依據(jù)不包含 ()A．這些生物的DNA分子的空間結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分一致B．這些生物的DNA分子都遵循堿基互補(bǔ)配對原則C．這些生物在基因表達(dá)時共用一套遺傳密碼D．這些生物的基因結(jié)構(gòu)都是相同的解析：選D不同生物的DNA分子的空間結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分一致，因此不同生物的基因能連接在一起；不同生物的DNA分子都遵循堿基互補(bǔ)配對原則，因此具有相同黏性末端的基因能連接起來；自然界所有生物共用一套遺傳密碼，因此一種生物的基因能在另一種生物體內(nèi)表達(dá)；真核生物和原核生物的基因結(jié)構(gòu)不同。9．下表為常用的限制性內(nèi)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，錯誤的是 ()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BamHⅠKpnⅠEcoRⅠSau3AⅠHindⅡSmaⅠ注：Y＝C或T，R＝A或G。A．HindⅡ、SmaⅠ兩種限制酶切割后形成平末端B．Sau3AⅠ限制酶的切割位點在識別序列的外部C．BamHⅠ和Sau3AⅠ兩種限制酶切割后形成相同的黏性末端D．一種限制酶一定只能識別一種核苷酸序列解析：選DHindⅡ、SmaⅠ兩種限制酶沿著中軸線切口切開，切割后形成平末端，A正確；Sau3AⅠ限制酶識別GATC序列，切割位點在識別序列的外部，B正確；BamHⅠ限制酶識別GGATCC序列，Sau3AⅠ限制酶識別GATC序列，切割后形成相同的黏性末端GATC，C正確；一種限制酶也可以識別兩種核苷酸序列，如Sau3AⅠ能識別GATC，也能識別GGATCC，D錯誤。10．(2021·全國乙卷)用DNA重組技術(shù)可以賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人類需要的生物產(chǎn)品。在此過程中需要使用多種工具酶，其中4種限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)常用的DNA連接酶有E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。上圖中____________酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA連接酶連接。上圖中__________________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA連接酶連接。(2)DNA連接酶催化目的基因片段與質(zhì)粒載體片段之間形成的化學(xué)鍵是____________。(3)DNA重組技術(shù)中所用的質(zhì)粒載體具有一些特征，如質(zhì)粒DNA分子上有復(fù)制原點，可以保證質(zhì)粒在受體細(xì)胞中能________；質(zhì)粒DNA分子上有____________，便于外源DNA插入；質(zhì)粒DNA分子上有標(biāo)記基因(如某種抗生素抗性基因)，利用抗生素可篩選出含質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞，方法是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)表達(dá)載體含有啟動子，啟動子是指_______________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)限制酶EcoRⅠ和PstⅠ切割形成的是黏性末端，限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割形成的是平末端，E.coliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來，而T4DNA連接酶來源于T4噬菌體，可用于連接黏性末端和平末端，但連接效率較低。因此圖中EcoRⅠ和PstⅠ切割后的DNA片段(黏性末端)既可以用E.coliDNA連接酶連接，又可以用T4DNA連接酶連接，而限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割后的DNA片段(平末端)只能用T4DNA連接酶連接。(2)DNA連接酶將兩個DNA片段連接形成磷酸二酯鍵。(3)質(zhì)粒是小型環(huán)狀的DNA分子，常作為基因表達(dá)的載體。質(zhì)粒上含有復(fù)制原點，能保證質(zhì)粒在受體細(xì)胞中自我復(fù)制；質(zhì)粒DNA分子上有一個至多個限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點，便于目的基因的導(dǎo)入；質(zhì)粒上的標(biāo)記基因是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，具體做法是用含有該抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細(xì)胞，能夠存活的即為含有質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞。(4)啟動子是一段特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得需要的蛋白質(zhì)。答案：(1)EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ和EcoRⅤ(2)磷酸二酯鍵(3)自我復(fù)制一個至多個限制酶切割位點用含有該抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細(xì)胞，能夠存活的即為含有質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞(4)位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶識別及結(jié)合的部位，能驅(qū)動轉(zhuǎn)錄過程11．在“DNA的粗提取和鑒定”實驗中，A、B、C、D四個小組分別選擇不同材料進(jìn)行實驗，表中①～⑥表示不同的操作，請分析回答下列問題：組別材料選擇提取核物質(zhì)純化DNA鑒定DNAA雞血①B洋蔥②C豬血③D豬肝④⑤⑥(1)實驗材料選擇錯誤的組別是_______________________________________________，其原因是_____________________________________________________________________。雞血是理想的實驗材料，理由是______________________________________________________________________________________________________________________。(2)簡要說明①操作的基本過程：______________________________________________________________________________________________________________________。(3)下列是⑤操作的兩個方案，請分析其原理。方案一：直接在濾液中加入嫩肉粉，反應(yīng)10～15min。原理是_______________________________________________________________________________________________。方案二：將濾液放在60～75℃的恒溫水浴箱中保溫10～15min，注意嚴(yán)格控制溫度范圍。原理是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)⑥過程需要用到的試劑是__________________________________________________。解析：(1)豬是哺乳動物，其成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核和細(xì)胞器，在豬血中不含DNA。雞血細(xì)胞中DNA含量豐富，材料易得，操作簡便；雞血細(xì)胞極易吸水漲破，故雞血是理想的實驗材料。(2)要想從雞血中提取核物質(zhì)，先加入一定量的蒸餾水，同時用玻璃棒攪拌，過濾后收集濾液。(3)方案一：嫩肉粉中的蛋白酶能分解蛋白質(zhì)，而對DNA無影響，從而除去蛋白質(zhì)雜質(zhì)。方案二：DNA和蛋白質(zhì)對高溫耐受性不同，60～75℃的高溫使蛋白質(zhì)變性，而DNA不受影響，從而將DNA與蛋白質(zhì)分開。(4)在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺會被染成藍(lán)色。答案：(1)C哺乳動物成熟的紅細(xì)胞中沒有細(xì)胞核和細(xì)胞器，不含DNA雞血細(xì)胞中DNA含量豐富，材料易得，操作簡便；雞血細(xì)胞極易吸水漲破(2)先加入一定量的蒸餾水，同時用玻璃棒攪拌，過濾后收集濾液(3)嫩肉粉中的蛋白酶能分解蛋白質(zhì)，而對DNA無影響，從而除去蛋白質(zhì)雜質(zhì)DNA和蛋白質(zhì)對高溫耐受性不同，60～75℃的高溫使蛋白質(zhì)變性，而DNA不受影響，從而將DNA與蛋白質(zhì)分開(4)二苯胺試劑三、應(yīng)用創(chuàng)新12．基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點是，限制酶Ⅱ的識別序列和切點是，根據(jù)圖示判斷，下列敘述正確的是()A．用限制酶Ⅱ切割獲得目的基因時，有2個磷酸二酯鍵被水解B．質(zhì)粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割C．限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ切割后獲得的黏性末端不同D．質(zhì)粒中的標(biāo)記基因便于對重組DNA分子進(jìn)行篩選解析：選D由題圖分析可知，在限制酶Ⅰ的識別序列內(nèi)部含有限制酶Ⅱ的識別序列和切點，若用限制酶Ⅱ切割獲得目的基因時，則目的基因的前后各有一個該限制酶的識別序列和切割位點，因此會有4個磷酸二酯鍵被水解，A錯誤；若用限制酶Ⅱ切割質(zhì)粒，兩個標(biāo)記基因都會被破壞，若用限制酶Ⅰ切割目的基因只能切開一端，無法獲取目的基因，因此質(zhì)粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割，B錯誤；限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ切割后獲得的黏性末端相同，都是CTAG，C錯誤；質(zhì)粒中的標(biāo)記基因便于篩選出含有目的基因的受體細(xì)胞，因此，質(zhì)粒中標(biāo)記基因的作用是對重組DNA分子進(jìn)行篩選，D正確。13．CRISPRCas9是近年來生物學(xué)科研的熱門技術(shù)，該技術(shù)源于細(xì)菌的一種防御機(jī)制。如圖所示，當(dāng)細(xì)菌感知到噬菌體侵入時，會通過gRNA識別噬菌體DNA，并通過Cas9蛋白切斷目標(biāo)DNA，從而起到防御作用。下列關(guān)于該機(jī)制的描述錯誤的是()A．gRNA與目標(biāo)DNA結(jié)合片段中最多含有8種核苷酸B．噬菌體DNA的變化體現(xiàn)了基因突變的不定向性C．Cas9蛋白可破壞DNA分子的磷酸二酯鍵D．光學(xué)顯微鏡下無法觀察到該現(xiàn)象解析：選BgRNA為RNA，最多含有4種核糖核苷酸，DNA含有4種脫氧核苷酸，故gRNA與目標(biāo)DNA結(jié)合片段中最多含有8種核苷酸，A正確；噬菌體被細(xì)菌gRNA識別并被Cas9蛋白切割屬于特定位點的切割，不能體現(xiàn)基因突變的不定向性，B錯誤；Cas9蛋白可切斷目標(biāo)DNA，該過程破壞的是DNA分子的磷酸二酯鍵，C正確；該過程屬于分子水平的改變，光學(xué)顯微鏡下無法觀察到該現(xiàn)象，D正確。14.如圖所示的pIJ702是一種常用質(zhì)粒，其中tsr為硫鏈絲菌素(一種抗生素)抗性基因；mel為黑色素合成基因，其表達(dá)能使白色的鏈霉菌菌落變成黑色菌落；而限制酶SacⅠ、SphⅠ在pIJ702上分別只有一處識別序列?；卮鹣铝袉栴}：(1)限制酶可以識別雙鏈DNA中特定的核苷酸序列，并使每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的____________斷裂，切割形成的末端有______________________________兩種。(2)以SacⅠ和SphⅠ切取的目的基因置換質(zhì)粒pIJ702上長度為0.4kb的SacⅠ/SphⅠ片段，構(gòu)建重組質(zhì)粒pZHZ8。上述兩種質(zhì)粒的限制酶酶切片段長度見表1，由此判斷目的基因的片段長度為________kb，判定目的基因中含有一個BglⅡ切割位點的理由是___________________________________________________________________________________。表1pIJ702pZHZ8BglⅡ5.7kb6.7kb表2固體培養(yǎng)基中硫鏈絲菌素濃度/(μg/mL)012510不含質(zhì)粒的鏈酶菌生長狀況＋＋＋－－注：“＋”表示生長，“－”表示不生長。(3)不含質(zhì)粒的鏈霉菌在含硫鏈絲菌素的固體培養(yǎng)基上生長狀況如表2所示。若要篩選導(dǎo)入pZHZ8的鏈霉菌細(xì)胞，則硫鏈絲菌素濃度至少應(yīng)為________μg/mL，挑選成功導(dǎo)入pZHZ8的鏈霉菌的具體方法是__________________________________________________________________