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3.1重组DNA技术的基本工具——高二生物学人教版（2019）选择性必修三同步课时作业
一、单选题
1．下列关于基因工程中载体的叙述，正确的是( )
A.载体是基因工程所需的三种工具酶之一
B.载体质粒中必须有抗生素抗性基因
C.必须具有自我复制能力
D.具有一个至多个限制酶切割位点，以便目的基因的插入
2．“分子手术刀”切割DNA时，切开的结构是
A.氢键 B.共价键 C.二硫键 D.磷酸二酯键
3．在基因工程中，限制酶主要用于( )
A.目的基因的提取 B.目的基因的导入
C.目的基因的检测 D.目的基因与运载体结合
4．小明同学利用写有DNA序列的硬纸片、剪刀、透明胶条等模拟“重组DNA分子的操作”，获得5张写有部分DNA序列的硬纸片（图1），用透明胶条（代表从大肠杆菌中分离出的DNA连接酶，图2中黑色图形）对它们进行连接，得到①—④四种结果（图2），其中正确的有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
5．下列关于基因工程基本工具——载体的叙述，正确的是( )
A.基因工程中用的载体大多数为天然质粒
B.质粒是常用的载体，有2个游离的磷酸基团
C.细菌质粒的复制过程只能在宿主细胞外独立进行
D.载体上常有特殊的抗性基因，便于重组DNA分子的筛选
6．基因工程操作中限制性内切核酸酶的作用是( )
A.将目的基因导入受体细胞
B.将目的基因从染色体上切割下来
C.将目的基因与运载体结合
D.识别并在特定的切点上切割DNA
7．目的基因与质粒连接，导入大肠杆菌，构成基因文库。某同学提取到一份目的基因（两端有SpeⅠ、XbaⅠ识别位点），计划连接到质粒。下列对实验分析正确的是( )
SpeⅠ识别位点 XbaⅠ识别位点 质粒DNA片段碱基序列
5'-A↓CTAGT-3' 5'-T↓CTAGA-3' 5'-ATTGATCACATCTAGATAC-3'
3'-TGATC↑A-5' 3'-AGATC↑T-5' 3'-TAACTAGTGTAGATCTATG-5'
A.两种限制酶在5'-CTAG-3'处断开氢键，产生相同的黏性末端
B.质粒DNA片段有SpeⅠ识别位点和XbaⅠ识别位点各1处
C.可用T4DNA连接酶连接经限制酶处理过的目的基因和质粒
D.连接好的重组DNA可以用SpeⅠ或XbaⅠ再次切割出目的基因
8．限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶，以下说法正确的是( )
A.限制酶只能切割双链DNA片段，不能切割烟草花叶病毒的核酸
B.DNA连接酶能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键
C.E.coliDNA连接酶既能连接黏性末端，也能连接平末端
D.限制酶主要从原核生物中分离纯化而来，所以也能剪切自身的DNA
9．下列有关质粒的说法叙述错误的是( )
A.质粒能够自主复制
B.质粒常作为基因工程的运载工具
C.质粒上常有标记基因
D.质粒的基本组成单位是核糖核苷酸
10．如图所示限制酶切割基因分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列和切点是( )
A.CTTAAG，切点在C和T之间 B.CTTAAG，切点在T和A之间
C.GAATTC， 切点在G和A之间 D.GAATTC， 切点在C和T之间
11．基因工程是对DNA的设计施工，下列“工具”在基因工程中不会使用的是( )
A.限制酶 B.DNA连接酶 C.质粒或病毒 D.RNA复制酶
12．如图所示，两个核酸片段在适宜条件下，经过X酶的催化作用，发生下列变化。下列相关叙述正确的是( )
A.X酶是DNA聚合酶
B.X酶可以从大肠杆菌中分离得到
C.X酶能催化氢键的形成
D.X酶催化游离的核苷酸合成DNA单链
13．下列关于DNA重组技术基本工具的说法，正确的是( )
A.DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键
B.限制酶切割DNA后一定能产生黏性末端
C.T4DNA连接酶还可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低
D.微生物中的限制酶对自身DNA有损害作用
14．现有两种不同的限制酶SpeⅠ和EcoRV，其识别序列和切割位点如图所示。据图分析，下列叙述错误的是( )
A.SpeⅠ切割相应的DNA片段后所产生的DNA片段末端是黏性末端
B.EcoRV切割相应的DNA片段后所产生的DNA片段末端是平末端
C.E.coliDNA连接酶能将SpeI和EcoRV切割产生的DNA片段末端连接起来
D.T4DNA连接酶能将EcoRV切割产生的DNA片段末端连接起来，但效率较低
15．2个来源不同的DNA片段A、B、A片段用限制酶SpeⅠ进行切割，B片段用限制酶XbaI进行切割，两种限制酶的识别序列和切割位点如图所示，产生的片段相连接形成重组DNA。若用限制酶SpeⅠ、限制酶XbaⅠ分别对重组DNA进行切割，结果是( )
A.两种限制酶都能识别重组DNA并将其切割成片段
B.只有限制酶SpeI能识别重组DNA并将其切割成片段
C.只有限制酶XbaI能识别重组DNA并将其切割成片段
D.两种限制酶都不能识别重组DNA，故不能将其切割成片段
二、多选题
16．下列关于DNA重组技术基本工具的叙述，错误的是( )
A.天然质粒须经过人工改造后才能作为载体
B.DNA连接酶能将单个脱氧核苷酸结合到引物链上
C.限制酶和DNA连接酶分别催化磷酸二酯键的水解和形成
D.基因表达载体除了有目的基因外，还必须有起始密码子、终止密码子以及标记基因等
17．下列关于限制酶和 DNA 连接酶的理解，错误的是( )
A.限制酶能在特定部位的两个核苷酸之间切断磷酸二酯键
B.DNA 连接酶可以恢复 DNA 分子中的氢键
C.DNA 连接酶只能连接双链DNA片段互补的粘性末端，不能连接DNA片段的平末端
D.限制酶广泛存在于动植物体内，微生物内很少分布
三、读图填空题
18．用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示。
回答下列问题：
（1）常用的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中__________酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接。上图中___________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。
（2）DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征，如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能___________；质粒DNA分子上有______________，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因（如某种抗生素抗性基因），利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是______________。
（3）表达载体含有启动子，启动子是指__________________。
19．20世纪以来,生物工程迅猛发展,人们应用生物工程技术已获得了多种需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题:
1.图中(Ⅰ)是__________,在构建重组质粒的过程中,保证(Ⅰ)与质粒具有相同黏性末端的是酶A、酶B中的__________。
2.在将(Ⅰ)导入受体细胞之前需构建基因表达载体(重组质粒),其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因能够__________。如果(Ⅱ)受体细胞是大肠杆菌细胞,最常用的转化方法是__________,原理是__________。
3.(Ⅱ)、(Ⅲ)的过程中要对受体细胞进行检测,目的是判断目的基因是否可以稳定维持和表达其遗传性状。若要检测目的基因是否转录出mRNA,可用__________技术;若要检测目的基因是否表达出蛋白质,可用__________技术。
4.写出质粒作为运载体的条件__________、__________(两项)。
（1）EcoRⅠ是一种_____酶，其识别序列是_____，切割位点是_____与_____之间的_____键，切割产生的DNA片段末端形式为_____。
（2）将不同来源的DNA片段“缝合”起来，需要_____酶或_____酶，它们均属于_____酶，作用是_____，其中能“缝合”两个双链DNA片段的平末端的酶是_____。
参考答案
1．答案：D
解析：A、载体是基因工程所需的三种工具之一，但载体不属于酶，A错误;B、载体质粒中必须有标记基因，但不一定是抗生素抗性基因，B错误;C、运载体应具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制，C错误;D、载体具有一个至多个限制酶切割位点，以便插入目的基因，D正确。故选D。
2．答案：D
解析：A、解旋酶或高温可以使氢键打开，A项错误；
C、DNA分子中不存在二硫键，C项错误；
BD、限制酶可以切割DNA分子中特定脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，B项错误，D项正确。
故选D。
3．答案：A
解析：在基因工程中，限制酶可以切开目的基因两端特地昂的核苷酸序列，主要用于目的基因的提取。目的基因与运载体结合需要用到DNA连接酶；目的基因的导入和检测不需要用到工具酶。
故选A。
4．答案：A
解析：据图可知，图中的末端有黏性末端和平末端，而从大肠杆菌中分离出的DNA连接酶可催化连接两个黏性末端之间的磷酸二酯键，氢键不需要DNA连接酶作用，所以图中①的连接是正确的。
故选A。
5．答案：D
解析：A、在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。这些质粒上常有特殊的标记基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，便于重组DNA分子的筛选，A错误；
B、质粒是一种双链环状DNA分子，无游离的磷酸基团，B错误；
C、质粒在宿主细胞内就具有自我复制能力，C错误；
D、作为运载体必须具备的条件之一是具有某些标记基因，主要是抗生素抗性基因，便于重组DNA分子的筛选，D正确。
故选D。
6．答案：D
解析：限制酶能识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
综上所述，ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
7．答案：C
解析：A、由限制酶的识别序列和切割位点可知，两种限制酶在5-CTAG-3'处断开磷酸二酯键，产生的黏性末端相同，A错误;B、由表可知，质粒DNA片段中有Xbal识别位点TCTAGA，但没有Spel识别位点ACTAGT，B错误;C、T4DNA连接酶既可以连接平末端，又可以连接粘性末端，因此可用T4DNA连接酶连接经限制酶处理过的目的基因和质粒，C正确;D、Spel和XbaI识别序列不同，但能切出相同的黏性末端，用Spel和Xbal切割的DNA片段连接后，连接好的重组DNA不能再被Spel或Xbal识别，不可以再用Spel域或Xbal再次切割出目的基因，D错误。故选C。
8．答案：A
解析：限制酶只能切割DNA分子,烟草花叶病毒的核酸是RNA,不能切割,故A正确
9．答案：D
解析：A、质粒是具有自我复制能力的双链环状DNA分子，A正确；
B、质粒是基因工程常用的运载工具之一，B正确；
C、质粒上常有标记基因，作为筛选重组质粒的标志，C正确；
D、质粒的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，，D错误。
故选D。
10．答案：C
解析：由图可知，上端链从左向右读，下端链从右向左读可得，被切割DNA的碱基序列为GAATTC；对比切前与切后的DNA片段可知，DNA片段从G与A之间断开。C项的碱基序列与切点均正确。ABD错误，C正确。
故选 C。
11．答案：D
解析：ABC、基因工程中需要的操作工具有限制酶、DNA连接酶和载体（质粒、动植物病毒和入噬菌体的衍生物），ABC正确； D、基因工程操作过程中不需要使用RNA复制酶，D错误。
故选：D。
12．答案：B
解析：A、分析题图可知，X酶能将DNA片段连接起来，是DNA连接酶，A错误；
B、分析题图可知，X酶是DNA连接酶，能连接黏性末端，可以从大肠杆菌中分离得到，B正确；
C、X酶是DNA连接酶，能催化磷酸二酯键的形成，C错误；
D、X酶是DNA连接酶，催化游离的核苷酸合成DNA单链的酶为DNA聚合酶，D错误。
故选B。
13．答案：C
解析：A、DNA连接酶可催化相邻的脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，A错误;B、限制酶切割DNA后形成产生黏性末端或平末端两种，B错误;C、T4DNA连接酶既可以连接黏性末端，又可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低，C正确;D、微生物中的限制酶可以切割外源DNA、使之失效，以保证自身安全，D错误。故选C。
14．答案：C
解析：A、限制酶在识别序列进行交错切割。结果形成两条单链末端，这种末端的核苷酸顺序是互补的，可形成氢键，所以称为黏性末端。黏性末端是指被限制酶切开的DNA双链的切口，很多情况下不是平齐的，而是一根链长出一点，A正确；B、平末端指当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的平整的切口，B正确；C、E.coliDNA只能连接黏性末端，C错误；D、T4DNA连接酶可以连接黏性末端和平末端，能将SpeⅠ和EcoRⅤ切割产生的DNA片段末端连接起来，D正确。故选C。
15．答案：D
解析：限制酶的识别序列有4个、6个或8个核苷酸组成，大多数限制酶识别的序列是由6个，根据题意可知，A片段用限制酶SpeI进行切割，B片段用限制酶XbaI进行切割，由图可知，经Spe和XbaI切割出的DNA片段，具有相同的黏性末端，所以可形成重组DNA分子，重组后的DNA分子没有这两种酶的酶切识别位点，所以两种限制酶都不能识别重组DNA，故不能将其切割成片段，ABC错误，D正确。故选D。
16．答案：BD
解析：A、天然质粒须经过人工改造后才能作为载体，A正确； B、DNA聚合酶能将单个脱氧核苷酸结合到引物链上，DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，B错误； C、限制酶和DNA连接酶分别催化磷酸二酯键的水解和形成，C正确； D、基因表达载体除了有目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等，起始密码子、终止密码子位于mRNA上，D错误。
故选：BD。
17．答案：BCD
解析：A、限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,能在特定部位的两个核苷酸之间切断磷酸二酯键,A正确。
18．答案：（1）EcoRⅠ、PstⅠ；EcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ和EcoRⅤ
（2）自我复制；一至多个限制酶切位点；
用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞
（3）位于基因的首端，是RNA聚合酶识别并结合的部位，能驱动转录过程
解析：（1）E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶都能连接黏性末端，另外T4DNA连接酶还可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低。据图可知，EcoRⅠ和PstⅠ切割DNA后产生的是黏性末端，SmaⅠ和EcoRⅤ切割DNA后产生的是平末端。因此图中EcoRⅠ、PstⅠ酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接，图中EcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅤ酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。
（2）质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能自我复制、稳定存在；质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切点，通过不同的限制酶对质粒进行切割，以便插入外源DNA。标记基因的作用是为了鉴定宿主细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。若质粒DNA分子上存在某种抗生素的抗性基因，则可以用含该抗生素的培养基培养宿主细胞，若该宿主细胞含有该质粒，则宿主细胞可以存活，从而筛选出含质粒载体的宿主细胞。
（3）表达载体含有启动子，启动子位于目的基因首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。
19．答案：1.目的基因; 酶A; 2.表达和发挥作用; Ca离子转化法; 使其成为感受态细胞，容易吸收外源DNA
3.分子杂交; 抗原—抗体杂交; 4.一个至多个限制酶切位点; 自我复制、有标记基因、对受体细胞无害
解析：
20、
（1）
限制;GAATTC;鸟嘌呤脱氧核苷酸(或G);腺嘌呤脱氧核苷酸(或A);磷酸二酯;黏性末端
（2）
E·coliDNA连接;T4DNA连接;DNA连接;催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键,将两个双链DNA片段“缝合”起来;T4DNA连接酶

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