1、第第 1 1 节节 重组重组 DNADNA 技术的基本工具技术的基本工具 A 组 基础对点练 题组一 基因工程的概念 1科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术基因工程。实施该工程的最终目的是( ) A定向提取生物体的 DNA 分子 B定向地对 DNA 分子进行人工“剪切” C在生物体外对 DNA 分子进行改造 D定向地改造生物的遗传性状 答案 D 解析 基因工程的内容就是在生物体外，通过对 DNA 分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需的基因产物，也就是定向地改造了生物的遗传性状。 2下列有关基因工
2、程诞生的说法，不正确的是( ) A基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的 B工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能 C遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据 D基因工程必须在同物种间进行 答案 D 3 科学家把兔子血红蛋白基因导入大肠杆菌细胞中， 在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。下列关于这一先进技术的理论依据不正确的是( ) A所有生物共用一套遗传密码 B基因能控制蛋白质的合成 C兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的 DNA 都是由四种脱氧核苷酸构成，都遵循相同的碱基互补配对原则 D兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先 答案 D 解析 题干表述的是目的基因导入受
3、体细胞并得以表达的过程，目的基因在不同生物细胞中能够表达出相同的蛋白质，说明控制其合成的 mRNA 上的密码子是共用的， 相同的密码子决定相同的氨基酸，A 项正确；基因是通过转录获得 mRNA，进而控制蛋白质的合成，B 项正确；基因通常是有遗传效应的 DNA 片段，只要是双链 DNA 都遵循碱基互补配对原则，其组成原料都是四种脱氧核苷酸，C 项正确；生物之间是否有共同的原始祖先与转基因技术之间没有必然关系，D 项错误。 题组二 基因工程的工具酶 4下列说法中不正确的有( ) 限制酶主要是从真核生物中分离纯化出来的 DNA 连接酶都是从原核生物中分离得到的 所有限制酶识别的核苷酸序列均由 6 个
4、核苷酸组成 不同限制酶切割 DNA 的位点不同 有的质粒是单链 DNA A B C D 答案 B 解析 限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，错误； T4 DNA 连接酶来源于 T4 噬菌体(一种病毒)，错误；EcoR、Sma限制酶的识别序列均为 6 个核苷酸，也有少数限制酶的识别序列由 4 个、 8 个或其他数量的核苷酸组成， 错误； 所有的质粒都是环状双链 DNA分子，错误。 5下列关于基因工程中的 DNA 连接酶的叙述不正确的是( ) ADNA 连接酶的化学本质是蛋白质 BDNA 连接酶能够连接两个 DNA 片段之间的磷酸二酯键 C基因工程中可以用 DNA 聚合酶替代 DNA 连接酶
5、D根据来源不同，DNA 连接酶可分为 E.coli DNA 连接酶和 T4 DNA 连接酶两大类 答案 C 解析 DNA 连接酶的化学本质是蛋白质， 根据来源不同可分为 E.coli DNA 连接酶和 T4 DNA连接酶两大类，DNA 连接酶连接的是两个 DNA 片段之间的磷酸二酯键，而 DNA 聚合酶连接的是 DNA 片段与游离的脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键， 因此在基因工程中不能用 DNA 聚合酶替代 DNA 连接酶，故选 C。 6关于下图所示黏性末端的叙述，正确的是( ) A与是由相同限制酶切割产生的 BDNA 连接酶可催化与的连接 C经酶切形成需要脱去 2 分子水 DDNA 连接酶与 D
6、NA 聚合酶均能作用于上述黏性末端 答案 B 解析 与的黏性末端相同， 但它们的碱基序列不同， 应不是相同的限制酶切割产生的， A项错误；酶切获得需要消耗 2 分子水，C 项错误。 7下列有关限制酶和 DNA 连接酶的叙述正确的是( ) A用限制酶酶切获得一个外源基因时得到两个切口，有 2 个磷酸二酯键被断开 B限制酶识别序列越短，则该序列在 DNA 中出现的概率就越大 C序列CATG和GGATCC被限制酶切出的黏性末端碱基数不同 DT4 DNA 连接酶和 E.coli DNA 连接酶都能催化平末端和黏性末端的连接 答案 B 解析 用限制酶酶切获得一个外源基因时得到两个切口， 有 4 个磷酸二
7、酯键被断开， A 错误；序列CATG和GGATCC被限制酶切出的黏性末端碱基数相同， 都是 4 个， C 错误；T4 DNA 连接酶和 E.coli DNA 连接酶都能催化黏性末端的连接，但只有 T4 DNA 连接酶可以连接平末端，D 错误。 题组三 “分子运输车”载体 8质粒是基因工程中最常用的外源基因运载工具。下列有关叙述正确的是( ) A质粒只分布于原核细胞中 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携带外源基因的重组质粒只有整合到宿主细胞的 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 分子的筛选 答案 D 解析 质粒不只分布于原核生物中
8、，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能找到限制酶的切割位点而成为合适的运载外源基因的工具，B 项错误；重组质粒进入受体细胞后，可以在细胞内自我复制，也可以整合到受体 DNA 上，随染色体DNA 进行同步复制，C 项错误。 9某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因 a，通过基因工程的方法，将基因 a 与载体结合后导入马铃薯植株中， 经检测发现 Amy 在成熟块茎细胞中存在。 下列有关这一过程的叙述不正确的是( ) A获取基因 a 的限制酶的作用部位是图中的 B连接基因 a 与载体的 DNA 连接酶的作用部位是图中的 C基因 a 进入马铃薯细胞后，可随马铃薯
9、DNA 分子的复制而复制，传给子代细胞 D通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状 答案 B 解析 限制酶和 DNA 连接酶的作用部位都位于，A 正确、B 错误；载体具有在宿主细胞中自我复制的能力，与目的基因结合后，目的基因也会在宿主细胞中一起复制，C 正确；基因工程的目的就是定向改造生物的遗传性状，D 正确。 10以下是几种不同限制性内切核酸酶切割 DNA 分子后形成的部分片段。回答下列问题： (1)以上 DNA 片段是由_(A.1 B2 C3 D4)种限制性内切核酸酶切割后产生的，原因是_ _。 (2)若要把相应片段连接起来，应用_(填“DNA 聚合酶”或“DNA 连接酶”)。 (3)
10、能连接的对应片段是_，写出连接后形成的 DNA 分子_。 答案 (1)D 的黏性末端相同，其他 3 种片段的黏性末端都不相同 (2)DNA 连接酶 (3) CTGCAGGACGTC 解析 (1)一种限制性内切核酸酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点进行切割。题中的黏性末端相同，其他三种片段的末端都不相同，所以这些片段都是由 4 种限制性内切核酸酶切割后产生的。 B 组 综合强化练 11下列叙述符合基因工程概念的是( ) A在细胞内将 DNA 进行重组，赋予生物新的遗传特性 B将人的干扰素基因重组到质粒上后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株 C用紫外线照射青霉菌，使其 DNA 发生
11、改变，通过筛选获得青霉素高产菌株 D自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到细菌 DNA 上 答案 B 解析 基因工程是在生物体外将 DNA 进行重组，赋予生物新的遗传特性，A 项错误；C 项属于诱变育种；D 项外源基因导入细菌不是人为操作的，不属于基因工程的范畴。 12(2019 甘肃兰州一中高二上学期测试)伯格首先在体外进行了 DNA 改造的研究，成功地构建了第一个体外重组 DNA 分子。下列相关叙述正确的是( ) A不同的 DNA 分子必须用同一种限制酶切割，才能产生相同的黏性末端 BDNA 连接酶、DNA 聚合酶、RNA 聚合酶和逆转录酶都能催化形成磷酸二酯键 C当限制
12、酶在它识别序列的中心轴线两侧将 DNA 的两条链分别切开时，产生的是平末端 D限制酶和 DNA 连接酶的作用部位不同 答案 B 解析 有些限制酶的识别序列不同，但可以产生相同的黏性末端，A 错误；当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将 DNA 的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，C 错误；限制酶和 DNA 连接酶的作用部位相同，都是磷酸二酯键，D 错误。 13如图表示一个 DNA 分子片段，下列有关的叙述错误的是( ) A限制酶将 a 处切断，一定形成相同的黏性末端 BDNA 连接酶将 a 处连接会脱去一分子水 CDNA 复制时需要解旋酶切断 b 处，基因工程操作中不需要 Db 处是指氢键 答
13、案 A 解析 限制酶会将 DNA 切出具有黏性末端或平末端的两个片段，A 项错误；磷酸二酯键的形成是一个脱水缩合的反应，B 项正确；DNA 复制需要解旋酶，而基因工程不需要，C 项正确；观察题图，可以确定 b 处为碱基之间形成的氢键，D 项正确。 14下列有关如图所示的黏性末端的说法，错误的是( ) A甲、乙、丙黏性末端分别是由不同的限制酶切割产生的 B甲、乙具有相同的黏性末端，可形成重组 DNA 分子，但甲、丙之间不能 CDNA 连接酶的作用位点是 b 处 D切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组 DNA 分子片段 答案 C 解析 据图可知，切割形成甲、乙、丙黏性末端的限制酶识
14、别序列与切割位点分别是GAATTC(在 G 与 A 之间切割)、CAATTG(在 C 与 A 之间切割)、CTTAAG(在 C与 T 之间切割)，即甲、乙、丙是由不同的限制酶切割产生的，A 正确；甲、乙的黏性末端互补，所以甲、乙可以形成重组 DNA 分子；甲、丙的黏性末端不互补，所以甲、丙无法形成重组 DNA 分子，B 正确；DNA 连接酶可以恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键， 而 b 处是氢键， C 错误； 甲、 乙黏性末端形成的重组 DNA 分子片段为 CAATTCGTTAAG，其中没有切割产生甲的限制酶的识别序列及酶切位点，所以切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的
15、重组 DNA 分子片段，D 正确。 15下图表示某种质粒和人的胰岛素基因，其中 a 表示标记基因，b 表示胰岛素基因，E1表示某限制酶的酶切位点，现用该种限制酶分别切割质粒和胰岛素基因，后用 DNA 连接酶连接切割后的质粒和胰岛素基因，下列选项中不可能出现的是( ) 答案 C 16.如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制酶 EcoR、BamH的酶切位点，P 为转录的启动部位。已知目的基因的两端均有 EcoR、BamH的酶切位点，受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列叙述正确的是( ) A 将含有目的基因的 DNA 与质粒分别用 EcoR酶切， 在 DNA 连接酶作用下， 由两个 DNA片段
16、之间连接形成的产物有两种 BDNA 连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来，形成一个重组质粒时形成两个磷酸二酯键 C为了防止目的基因和质粒自身环化，酶切时可选用的酶是 EcoR和 BamH D能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞 答案 C 解析 如果将含有目的基因的 DNA 与质粒分别用 EcoR 酶切， 那么酶切后二者的黏性末端相同，在 DNA 连接酶作用下，由两个 DNA 片段连接形成的产物有三种，A 错误；DNA 连接酶的作用是将酶切后的目的基因和质粒的黏性末端连接起来形成重组质粒，该过程形成 4个磷酸二酯键，B 错误；为了防止目的基因和质粒自身环化，
17、酶切时可选用的酶是 EcoR和BamH，这样切割后得到的 DNA 片段两侧的黏性末端不同，C 正确；由于受体细胞为无任何抗药性的原核细胞，因此能在含青霉素的培养基中生长，可能是受体细胞成功导入了目的基因，也可能是只导入了不含目的基因的载体，D 错误。 17通过重组 DNA 技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这一技术的基本过程。在该工程中所用的基因“分子手术刀”能识别的序列和切点是GGATCC，请回答下列问题： (1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是_。 人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是_。 (2)请在图中画出
18、质粒被切割形成黏性末端的过程图： (3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，是因为_ _。 答案 (1)限制酶 DNA 连接酶 (2)如图所示 (3)人的遗传物质(基因)与羊的遗传物质都为 DNA，其物质组成和空间结构相同 18 基因工程所用的质粒载体主要是以天然细菌质粒的各种元件为基础重新组建的人工质粒，pBR322 质粒是较早构建的质粒载体，其主要结构如图一所示。请据图回答下列问题： (1)构建人工质粒时要有抗性基因，以便于_ _。 (2)pBR322 分子中有单个 EcoR限制酶作用位点， EcoR只能识别序列GAATTC，并且只能在 G 和 A 之间切割。若在某目的基因的两侧
19、各有 1 个 EcoR的切点，请画出目的基因两侧被限制酶 EcoR切割后所形成的黏性末端。 (3)pBR322 分子中另有单个的 BamH限制酶作用位点， 现将经 BamH处理后的质粒与用另一种限制酶 Bgl处理得到的目的基因，通过 DNA 连接酶作用恢复_键，成功获得了重组质粒，说明_ _。 (4)为了检测上述重组质粒是否导入原本无 Ampr和 Tetr的大肠杆菌， 将大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养，得到如图二的菌落。再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养基上培养， 得到如图三的结果(空圈表示与图二对照无菌落的位置)。 与图三空圈相对应的图二中的菌落表
20、现为_， 图三结果显示，多数大肠杆菌导入的是_。 答案 (1)重组 DNA 分子的筛选 (2)如图所示 目的基因 G AATTCG AATTC CTTAA GCTTAA G (3)磷酸二酯 两种限制酶(BamH和 Bgl)切割得到的黏性末端相同 (4)能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素 既能抗氨苄青霉素，又能抗四环素的 pBR322 质粒 解析 (1)质粒作为基因进入受体细胞的载体的条件之一是要有抗性基因，以便于重组 DNA分子的筛选。(2)同一种限制酶切割 DNA 分子产生的黏性末端相同，图见答案。(3)DNA 连接酶催化两个 DNA 片段形成磷酸二酯键；而通过 DNA 连接酶作用能将两个 DNA 分子片段连接，表明经两种限制酶(BamH和 Bgl)切割得到的 DNA 片段，其黏性末端相同。(4)由题意知：由于图三空圈相对应的大肠杆菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长，而不能在含四环素的培养基上生长，故可推知与图三空圈相对应的图二中的菌落能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素。由图二、图三结果显示，多数大肠杆菌都能抗氨苄青霉素和四环素，而经限制酶BamH作用后，标记基因 Tetr被破坏，故导入目的基因的大肠杆菌不能抗四环素，图三结果显示，多数大肠杆菌导入的是既能抗氨苄青霉素，又能抗四环素的 pBR322 质粒，而不是重组质粒(重组质粒的四环素抗性基因被切断)。
