高中生物課時練習(xí)1DNA重組技術(shù)的基本工具課件新人教選修310251212

一DNA重組技術(shù)的基本工具(30分鐘100分)一、選擇題(共4小題,每小題5分,共20分)1.若某種限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列是CCTAGG,它在C和C之間切斷線性DNA。如圖表示用該酶處理某基因后產(chǎn)生的片段。下列有關(guān)敘述正確的是 (

)A.該正常基因中有3個CCTAGG序列B.產(chǎn)生的DNA片段可用DNA聚合酶連接起來C.用該酶處理得到圖示基因片段要水解3個磷酸二酯鍵D.若該基因某處有一個CCTACG突變?yōu)镃CTAGG,用該酶處理后將產(chǎn)生4個片段【解析】選A。該正常基因中有3個CCTAGG序列,A項正確;產(chǎn)生的DNA片段可用DNA連接酶連接起來,B項錯誤;用該酶處理得到圖示基因片段要水解6個磷酸二酯鍵,C項錯誤;若該基因某處有一個CCTACG突變?yōu)镃CTAGG,用該酶處理后會產(chǎn)生5個片段,D項錯誤。2.(2021·綿陽高二檢測)如圖為DNA分子的片段,其中①、②、③分別表示某種酶的作用部位,則相應(yīng)的酶依次是 (

)A.解旋酶、限制酶、DNA連接酶B.解旋酶、限制酶、DNA聚合酶C.DNA酶、限制酶、DNA連接酶D.DNA酶、DNA酶、DNA聚合酶【解析】選A。①處為氫鍵,是解旋酶的作用部位;②處為磷酸二酯鍵,是限制酶的作用部位;③處為兩個DNA片段的缺口,是DNA連接酶的作用部位。綜上所述,A正確。3.(2021·南陽高二檢測)在一定條件下,某些RNA可通過堿基互補(bǔ)配對與底物RNA結(jié)合而催化底物RNA在特定位點斷裂,俗稱“基因剪刀”?？茖W(xué)家們利用被譽為“基因剪刀”的CRISPR基因編輯技術(shù),成功地對動植物細(xì)胞的目標(biāo)基因進(jìn)行添加、刪除、激活或抑制。下列分析正確的是 (

)A.合成“基因剪刀”的原料是氨基酸B.目標(biāo)基因主要指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因C.“基因剪刀”可完全剪切目標(biāo)基因而不需要識別D.“基因剪刀”和基因工程中的“分子手術(shù)刀”是相同的物質(zhì)【解析】選B。題中的“基因剪刀”的本質(zhì)是RNA,合成的原料是核糖核苷酸,A錯誤;目標(biāo)基因就是目的基因,主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因,B正確;“基因剪刀”具有特異性,能識別特定的核酸序列,在特定的位點進(jìn)行切割,C錯誤;基因工程中的“分子手術(shù)刀”是指切割DNA的工具——限制性核酸內(nèi)切酶,它的本質(zhì)是蛋白質(zhì),而“基因剪刀”的本質(zhì)是RNA,D錯誤。4.下列有關(guān)質(zhì)粒的敘述,正確的是 (

)A.質(zhì)粒是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子B.質(zhì)粒是廣泛存在于細(xì)菌細(xì)胞中的一種顆粒狀細(xì)胞器C.質(zhì)粒攜帶了外源基因進(jìn)入受體細(xì)胞后,只能停留在該細(xì)胞內(nèi)獨立復(fù)制D.在進(jìn)行基因工程操作中,被用作載體的質(zhì)粒都是天然質(zhì)?！窘馕觥窟xA。質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)是DNA,是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子,A正確;質(zhì)粒是存在于細(xì)菌細(xì)胞中的一種環(huán)狀DNA分子,不是細(xì)胞器,B錯誤;質(zhì)粒攜帶了外源基因進(jìn)入受體細(xì)胞后,能與染色體結(jié)合,并能遺傳給后代,C錯誤;天然的質(zhì)粒需要經(jīng)過改造后才可作為基因工程的載體,D錯誤。二、非選擇題(共4小題,共80分)5.(20分)通過DNA重組技術(shù)使原有基因得以改造的動物稱為轉(zhuǎn)基因動物?？茖W(xué)家運用這一技術(shù)使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)。如圖表示這一技術(shù)的基本過程,在該工程中所用的基因“剪刀”能識別的序列和切點是,請回答:(1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是______。人的蛋白質(zhì)基因“插入”后連接在羊體細(xì)胞染色體中時需要的酶是_______________________。

(2)請寫出質(zhì)粒被切割形成黏性末端的過程圖。(3)人的蛋白質(zhì)基因之所以能“插入”羊的染色體內(nèi),原因是_________________,

“插入”時用的工具是________,其種類有___________________________等。

【解析】(1)“剪刀”為限制性核酸內(nèi)切酶,人的蛋白質(zhì)基因需使用DNA連接酶將其與羊體細(xì)胞染色體連接起來。(2)該工程中所用的基因“剪刀”能識別的序列和切點是,因此質(zhì)粒被切割形成黏性末端的過程圖如下:(3)由于不同生物的DNA具有相同的組成和結(jié)構(gòu),所以不同生物的基因能夠連接在一起形成重組DNA分子,“插入”時需要載體;常用的載體主要有質(zhì)粒、動植物病毒、λ噬菌體的衍生物。答案:(1)限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶(3)基因的組成和結(jié)構(gòu)是相同的載體質(zhì)粒、動植物病毒、λ噬菌體的衍生物

【補(bǔ)償訓(xùn)練】根據(jù)基因工程的有關(guān)知識,回答下列問題:(1)限制酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段,其末端類型有________和________。(2)質(zhì)粒載體用限制酶X(識別的序列由6個核苷酸組成)切割后產(chǎn)生的片段如下:該酶識別的序列為________________,切割的部位是______________________。(3)為使切割后的載體與目的基因相連,含有目的基因的DNA除可用限制酶X切割外,還可用限制酶Y切割,說明兩種酶切割結(jié)果是________________________?！窘馕觥?1)限制酶切割DNA分子后可產(chǎn)生兩種類型的末端,即平末端和黏性末端。(2)將圖中片段兩端的黏性末端對接后可以看出限制酶X識別的序列為6個核苷酸組成的—GAATTC—,互補(bǔ)鏈?zhǔn)恰狢TTAAG—,切割的位點為G和A之間的磷酸二酯鍵。(3)質(zhì)粒載體可以用限制酶X切割,也可以用限制酶Y切割,說明限制酶Y與限制酶X切割產(chǎn)生的黏性末端相同。答案:(1)黏性末端平末端(2)—GAATTC—或—CTTAAG—G和A之間的磷酸二酯鍵(3)形成的黏性末端相同

6.(20分)(2021·廣州高二檢測)如表是幾種限制酶識別序列及切割位點,圖甲為某質(zhì)粒的示意圖,圖乙是一段含有目的基因的DNA片段。請回答下列問題:(1)基因工程中分子手術(shù)刀和分子縫合針分別是指_______________________________________________________________。分子手術(shù)刀可以切割DNA分子形成________末端和________末端。

(2)用圖中質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒,應(yīng)選用______________兩種限制酶切割,含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌不能在含______________的培養(yǎng)基上生存。

限制酶BamHⅠBclⅠSau3AⅠHindⅢ識別序列及切割位點G↓GATCCCCTAG↑GT↓GATCAACTAG↑T↓GATCCTAG↑A↓AGCTTTTCGA↑A(3)若要檢測目的基因是否成功導(dǎo)入大腸桿菌,采用的檢測方法是__________________________。

(4)若用BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接,連接部位的6個堿基對序列為_____________________________________________________,對于該部位,這兩種酶____________(填“都能”“都不能”或“只有一種能”)切開。

【解析】(1)基因工程中“分子手術(shù)刀”和“分子縫合針”分別是指限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶。限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子可以形成兩種類型的切口:黏性末端和平末端。(2)選擇的限制酶應(yīng)在目的基因兩端存在識別位點,但使用BamHⅠ可能破壞質(zhì)粒中的兩種抗性基因,BclⅠ和HindⅢ都只會破壞氨芐青霉素抗性基因,四環(huán)素抗性基因完好,因此只能選BclⅠ和HindⅢ兩種限制酶切割。含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌不能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生存。(3)若要檢測目的基因是否成功導(dǎo)入大腸桿菌,采用的檢測方法是DNA分子雜交技術(shù)。(4)根據(jù)BamHⅠ酶和BclⅠ的酶切位點,若BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接,則連接部位的6個堿基對序列為TGATCCACTAGG或GGATCACCTAGT,對于該部位,由于與兩種酶的酶切位點均不同,故這兩種酶都不能切開。答案:(1)限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶黏性平(2)BclⅠ和HindⅢ氨芐青霉素(3)DNA分子雜交技術(shù)(4)TGATCCACTAGG或GGATCACCTAGT都不能【方法規(guī)律】限制酶切割DNA分子產(chǎn)生末端種類的判斷方法(1)兩種形式:黏性末端和平末端。(2)限制酶所識別的序列一般都可以找到一條中軸線(如圖所示),中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向重復(fù)排列。(3)在識別序列的中軸線兩側(cè)切開時,產(chǎn)生的是黏性末端(如圖1)。(4)在識別序列的中軸線處切開時,產(chǎn)生的是平末端(如圖2)。7.(20分)如圖四種質(zhì)粒含有E1和E2兩種限制酶的識別位點,Apr表示抗青霉素的抗性基因,Tcr表示抗四環(huán)素的抗性基因。

(1)基因工程中使用的限制酶,其特點是__________________________________。

(2)將兩端用E1酶切開的Tcr基因與用E1酶切開的質(zhì)粒X-1混合連接,連接后獲得的質(zhì)粒類型有______(多選)。

①X-1②X-2③X-3④X-4(3)若將如圖所示X-1、X-2、X-3、X-4四種質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌,然后分別涂布在含有青霉素或四環(huán)素的兩種培養(yǎng)基上。在這兩種培養(yǎng)基上均不能生長的大腸桿菌細(xì)胞類型有__________________。

(4)若將外源的Tcr基因兩端用E2酶切開,再與用E2酶切開的X-1混合連接,并導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞,結(jié)果顯示,含X-4的細(xì)胞數(shù)與含X-1的細(xì)胞數(shù)之比為1∶3,增大DNA連接酶用量能否提高上述比值?__________,原因是___________________。

【解析】(1)基因工程中使用的限制酶,其特點是特異性地識別和切割DNA。(2)用限制酶E1切開質(zhì)粒X-1后,質(zhì)粒X-1暴露出兩個黏性末端,Apr被切下暴露出兩個黏性末端。兩端用E1酶切開的Tcr基因含有與上述切割后的質(zhì)粒X-1,Apr相同的黏性末端,混合后可形成X-1、X-2和X-3。(3)含質(zhì)粒X-1的細(xì)胞可在含青霉素培養(yǎng)基上生長;含質(zhì)粒X-2的細(xì)胞可在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長;含質(zhì)粒X-3的細(xì)胞不含抗性基因,不能在兩種培養(yǎng)基上生長;不含有質(zhì)粒的細(xì)胞也不能在兩種培養(yǎng)基上生長。(4)DNA連接酶對DNA片段沒有選擇性,它可以將質(zhì)粒和外源基因連接,也可以將質(zhì)粒切開端再連接起來,所以增大DNA連接酶用量不能提高比值。答案:(1)特異性地識別和切割DNA(2)①②③(3)無質(zhì)粒和含X-3的細(xì)胞(4)不能DNA連接酶對DNA片段沒有選擇性8.(20分)酵母菌的維生素、蛋白質(zhì)含量高,可用于生產(chǎn)食品和藥品等?？茖W(xué)家將大麥細(xì)胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中,獲得的啤酒酵母菌可產(chǎn)生LTP1蛋白,并釀出泡沫豐富的啤酒?；镜牟僮鬟^程如下:(1)該技術(shù)定向改變了酵母菌的性狀,這在可遺傳的變異的來源中屬于_____________________。該技術(shù)叫______________技術(shù)。

(2)本操作中為了將LTP1基因?qū)虢湍妇?xì)胞內(nèi),所用的載體是____________。要使載體與LTP1基因連接,首先應(yīng)使用__________進(jìn)行切割。切割完成后,利用____________將載體與目的基因