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3.1基因工程及其技术-第1课时——高二生物学苏教版（2019）选择性必修三同步课时作业
一、单项选择题
1.下列关于基因工程基本工具的叙述，正确的是( )
A.限制酶能特异性地识别6个核苷酸序列
B.限制酶切割DNA分子一次可断开2个磷酸二酯键，产生2个游离的磷酸基团
C.有些DNA连接酶既能连接双链DNA片段互补的黏性末端，又能连接双链DNA片段的平末端，从而恢复被限制酶切开的氢键
D.用做分子运输车的质粒常有特殊的抗生素合成基因，便于重组DNA分子的筛选
2.基因工程操作离不开三种工具，下列有关说法正确的是( )
A.用限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒时，需保证获得相同的黏性末端
B.常用载体质粒的基本单位是核糖核苷酸，另外两种工具的基本单位是氨基酸
C.DNA聚合酶能够催化形成磷酸二酯键，是基因工程中的“分子缝合针”
D.携带目的基因的质粒只有整合到受体DNA上才会随后者的复制而复制
3.限制性内切核酸酶可以在特异的位点将DNA分子剪切开。如图为不同种限制酶识别的序列，箭头所指的是酶切位点，下列叙述错误的是( )
A.能被BamHI识别的序列也一定能被Sau3AI识别
B.一个DNA分子被EcoRI切成两个片段时会发生8个氢键的断裂
C.质粒作为基因工程的常用载体，通常会有多种限制性内切核酸酶切割位点
D.用BamHI切割的目的基因和用Sau3AI切割的质粒无法连接
4.某质粒上有SalI、HindⅢ、BamHI三种限制酶切割位点，同时还含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因，获得此质粒的农杆菌表现出对两种抗生素的抗性。利用此质粒获得转基因抗盐烟草的过程，如图所示。据图分析，下列表述错误的是( )
A.用限制酶处理质粒时，质粒上的两个标记基因中均没有限制酶的识别序列和切割位点
B.该转基因抗盐烟草的培育过程中使用了SalI、HindⅢ处理抗盐基因和质粒
C.应将抗盐基因插入质粒中的T-DNA，该段DNA可以整合到烟草细胞的染色体
D.将烟草细胞培育成转基因抗盐烟草的过程中需要使用生长素和细胞分裂素
5.用DNA重组技术可以赋予生物新的遗传特性，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和物质。下列叙述正确的是( )
A.E.coliDNA连接酶只能用来连接具有互补黏性末端的DNA片段
B.用于将目的基因转入受体细胞的常用载体质粒只存在于原核细胞
C.构建好的基因表达载体中必须在目的基因的下游包含启动子序列
D.用于PCR的引物是一小段能与模板链特异性结合的双链DNA片段
6.用A和B两种限制酶同时和分别处理同一DNA片段，限制酶对应切点一定能切开。两种酶切位点及酶切产物电泳分离结果如图1和图2所示。下列叙述错误的是( )
A.用A和B两种限制酶同时处理图中同一DNA片段得到6个游离的磷酸基团
B.图1中X代表的碱基对数为4500，Y是限制酶A的酶切位点
C.电泳凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子大小和构象等有关
D.设计引物从图1中完整DNA片段中扩增出完整X，至少需要3次PCR
7.下表列举了几种限制酶的识别序列及其切割位点（箭头表示相关酶的切割位点）。下列有关说法正确的是( )
限制酶 AluⅠ BamHⅠ SmaⅠ Sau3AⅠ
识别序列 切割位点 AG↓CT TC↑GA G↓GATCC CCTAG↑G CCC↓GGG GGG↑CCC ↓GATC CTAG↑
A.BamHⅠ切割的是氢键，AluⅠ切割的是磷酸二酯键
B.能被BamHⅠ切割的序列也能被Sau3AⅠ识别和切割
C.限制酶AluⅠ和SmaⅠ切割产生的末端属于黏性末端
D.上述限制酶切割产生的任意末端均可被T4DNA连接酶连接
8.下图为不同限制酶的识别序列及切割位点（↓表示切割位点），下列叙述错误的是( )
A.图示4种限制酶均不能够识别和切割RNA分子内的核苷酸序列
B.用BglII切出的目的基因与BamHI切割的质粒重组后，则不能再被这两种酶切开
C.酶切时使用两种限制酶同时处理是为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化
D.用EcoRI切割DNA分子中部获得一个目的基因时，需断开的磷酸二酯键有2个
9.某同学将质粒DNA进行限制酶酶切时，发现DNA完全没有被酶切，最不可能的原因是( )
A.限制酶失活 B.酶的用量不足
C.酶识别位点突变 D.酶识别位点甲基化
10.某环状DNA分别用限制酶1和限制酶2完全切割后进行扩增产物的琼脂糖凝胶电泳，结果如图所示（注：KB表示千碱基对数，M代表标准对照）。下列叙述错误的是( )
A.该DNA总长度不可能为14KB
B.该DNA上至少有两个酶1的切割位点
C.该DNA上至少有1个酶2的切割位点
D.同时用酶1和酶2切割该DNA，电泳结果至少呈现两条带
二、多选选择题
11.下列关于重组DNA技术的叙述，错误的是( )
A.限制酶、DNA连接酶和质粒是重组DNA技术需要使用的基本工具酶
B.限制酶切割DNA分子一次可断开2个磷酸二酯键，产生2个游离的磷酸基团
C.用做分子运输车的质粒常有特殊的抗生素合成基因，便于重组DNA分子的筛选
D.E . coliDNA连接酶既能连接黏性末端，也能连接平末端
12.下列有关基因工程工具的叙述，正确的是( )
A.一种限制性内切核酸酶只能识别某种特定的核糖核苷酸序列
B.E.coliDNA连接酶只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接
C.限制性酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶
D.新冠病毒（RNA病毒）不可以作为基因工程的载体
13.用限制酶EcoRV、MboI单独或联合完全切割同一种质粒，得到的DNA片段长度如下图所示。下列相关分析正确的是( )
A.限制酶EcoRV、MboI识别的序列不同，体现了酶的专一性
B.该质粒上含有一个限制酶EcoRV的识别序列
C.该质粒上含有两个限制酶MboI的识别序列
D.用上述两种酶联合切割多个该种质粒后都能得到三个不同长度的DNA片段
三、非选择题
14.如图为DNA的粗提取与鉴定实验的相关操作。回答下列问题：
(1)图中实验材料A可以是_____等。
(2)将含有一定量杂质的DNA丝状物分别放入体积为2mL的3种溶液中，经搅拌后过滤,获得3种滤液，如下表所示，则含DNA最少的是滤液_____,原因是_____。
序号 溶液 操作 滤液
1 图中的B溶液 研磨，搅拌后过滤 E
2 2mol/LNaCl溶液 搅拌后过滤 F
3 冷却的95%的酒精溶液 搅拌后过滤 G
（3）DNA鉴定的原理是_____。
15.下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，回答下列问题：
（1）1970年，阿尔伯（W.Arber）等在细菌中发现了第一个限制酶，而在该细菌中没有此限制酶的识别序列，推测该限制酶在细菌细胞中的作用可能是____________。
（2）若质粒DNA分子的切割末端为，则与之连接的目的基因切割末端应为____________；可使用____________把质粒和目的基因连接在一起。若“缝合”两个双链DNA片段的平末端，需用____________酶连接。
（3）常用的载体除质粒外，还有____________（填两种）。
答案以及解析
1.答案：B
解析：A、大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，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，A错误；B、限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开，即一条链断1个磷酸二酯键，产生1个游离的磷酸基团，所以限制酶切割DNA分子一次可断开2个磷酸二酯键，产生2个游离的磷酸基团，B正确；C、T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，而不是氢键，C错误；D、作为载体的质粒通常采用抗性基因（四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因）作为标记基因，便于成功导入重组DNA分子的受体细胞的筛选，D错误。故选B。
2.答案：A
解析：A、构建基因表达载体时，常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒，以产生相同的黏性末端，以便于二者连接，A正确；B、在三种工具中最常用载体——质粒的化学本质是DNA，其基本单位是脱氧核糖核苷酸；另外两种工具酶的化学本质是蛋白质，其基本单位是氨基酸，B错误；C、DNA连接酶能够催化形成磷酸二酯键，是基因工程中的“分子缝合针”，C错误；D、携带目的基因的质粒导入受体细胞后便可稳定存在，也可在受体细胞中复制和表达，D错误。故选A。
3.答案：D
解析：A、能被BamHI识别的序列中包含了被Sau3AI识别的序列，A正确；B、一个DNA分子被EcoRI切成两个片段时，四个AT碱基对间的氢键断裂，每个AT碱基对有2个氢键，一共会发生8个氢键的断裂，B正确；C、质粒作为基因工程的常用载体，通常会有多种限制性内切核酸酶切割位点，以便于把目的基因插入，C正确；D、用BamHI切割的目的基因和用Sau3AI切割的质粒，其黏性末端是相同的，可以连接，D错误。故选D。
4.答案：B
解析：A、根据题意可知，获得此质粒的农杆菌表现出对两种抗生素的抗性，所以可推测用限制酶处理质粒时，质粒上的两个标记基因中均没有限制酶的识别序列和切割位点，A正确；B、如果用SalⅠ、HindⅢ处理抗盐基因，则会使抗四环素基因失去，则得到该质粒的农杆菌就不能再抵抗四环素，所以不能用SalⅠ、HindⅢ处理抗盐基因，应只使用SalⅠ处理抗盐基因和质粒，B错误；C、农杆菌转化法中所用的质粒是Ti质粒，其中有一段T DNA，该段DNA可以整合到受体细胞的染色体，C正确；D、植物组织培养过程不仅需要一些营养物质，还需要植物激素参与，主要是生长素和细胞分裂素，D正确。故选B。
5.答案：A
解析：A、DNA连接酶根据功能可以分为E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，E.coliDNA连接酶只能用来连接具有互补黏性末端的DNA片段，A正确；B、质粒主要存在于细菌、酵母菌等生物体内，酵母菌属于真核生物，B错误；C、构建好的基因表达载体中必须在目的基因的上游包含启动子序列，便于启动基因的转录，C错误；D、用于PCR的引物是一小段能与模板链特异性结合的单链DNA片段或单链RNA，D错误。故选A。
6.答案：A
解析：A、由题可知，图2中三列条带分别对应用A和B两种限制酶同时以及单独使用限制酶A、限制酶B处理DNA片段的酶切产物电泳分离结果，再通过①和②的结果结合图1，分析可知①是单独使用限制酶A处理DNA片段的酶切产物电泳分离结果，②是单独使用限制酶B处理DNA片段的酶切产物电泳分离结果。限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，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。用A和B两种限制酶同时处理图中同一DNA片段最终得到8个游离的磷酸基团，A错误；B、结合图1和图2中第一列A+B酶同时处理的电泳条带结果分析可知，图1中X代表的碱基对数为4500，根据图2中①电泳分离结果存在3500bp长度的条带可知①是单独使用限制酶A处理DNA片段的酶切产物电泳分离结果，再根据①电泳分离结果存在500bp长度和6000bp长度的条带可知Y是限制酶A的酶切位点，B正确；C、电泳凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子大小和构象等有关，C正确；D、设计引物从图1中完整DNA片段中扩增出完整X，至少需要3次PCR，D正确。故选A。
7.答案：B
解析：A、BamHⅠ切割的是磷酸二酯键，AluⅠ切割的是磷酸二酯键，A错误；B、BamHⅠ的识别序列是GGATCC，Sau3AⅠ的识别序列是GATC，前者的识别序列比后者长，且包括后者的识别序列，所以能被BamHⅠ切割的序列也能被Sau3AⅠ识别和切割，B正确；C、限制酶AluⅠ和SmaⅠ切割产生的末端属于平末端，C错误；D、T4DNA连接酶既可以缝合双链DNA片段互补的黏性末端，又可以缝合双链DNA片段的平末端，只是连接平末端的效率相对较低，但上述限制酶切割产生的末端，如AluⅠ产生的末端和BamHⅠ产生的末端，不可被T4DNA连接酶连接，D错误。故选B。
8.答案：D
解析：A、酶具有专一性，限制酶是专门切割DNA序列中一定部位的酶，所以图示4种限制性核酸内切酶均不能够识别和切割RNA分子内的核苷酸序列，A正确；B、用酶BglⅡ切出的目的基因与酶BamHⅠ切割的质粒重组后，6个脱氧核苷酸对序列既不能被限制酶BglⅡ识别，也不能被BamHⅠ识别，所以不可能被这两种酶切开，B正确；C、两种不同的限制酶可产生不同的黏性末端，所以使用两种限制酶同时处理是为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化，C正确；D、用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有4个，D错误。故选D。
9.答案：B
解析：A、限制酶失活会使DNA完全不被酶切，A正确；
B、酶的用量不足，不会导致DNA完全没有被酶切，B错误；
C、酶识别位点突变，造成限制酶无法进行切割，C正确；
D、质粒DNA上酶切位点被甲基化修饰，会导致对DNA甲基化敏感的限制酶无法进行酶切，D正确。
故选B。
10.答案：A
解析：A、限制酶2切割后有7KB这一种条带，若限制酶2切割后有两条7KB，则DNA总长度可能为14KB，A错误；B、该DNA是环状DNA，经限制酶1切割后产生了两个条带，说明至少有两个切割位点，B正确；C、若环状DNA总长度为最少7KB，限制酶2切割后有7KB这一种条带，则该DNA上至少有1个酶2的切割位点，C正确；D、限制酶1切割后产生了6KB和1KB两个条带，若酶2切割酶1产生的6Kb片段，产生1KB和5KB的片段，则切割产物电泳后出现两个条带，D正确。故选A。
11.答案：ACD
解析：质粒不是工具酶，A错，限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开，即一条链断1个磷酸二酯键，产生1个游离的磷酸基团，所以限制酶切割DNA分子一次可断开2个磷酸二酯键，产生2个游离的磷酸基团，B正确；作为载体的质粒通常采用抗性基因（四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因）作为标记基因，便于筛选成功导入重组DNA分子的受体细胞，C错误；E.coliDNA连接酶只能连接黏性末端，不能连接平末端，D错误。
12.答案：BD
解析：A、每种限制酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特定位点进行切割，体现了酶的专一性，A错误；B、根据酶的来源不同，DNA连接酶分为两类：E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，这二者都能连接黏性末端，此外T4DNA连接酶还可以连接平末端，B正确；C、限制酶、DNA连接酶和质粒是基因工程常用的工具，其中限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶，C错误；D、常用的运载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等，而新冠病毒是RNA病毒，且对受体细胞可能有害，不安全，因此不能作为基因工程的载体，D正确。故选BD。
13.答案：ABC
解析：A.限制酶EcoRV、MboI识别的序列不同，体现了酶的专一性，A正确；B.质粒为环状DNA，经限制酶EcoRV单独切割后形成一条链状DNA，说明该酶在质粒上有一个切割位点，B正确；C.限制酶MboI单独切割，产生了两条链状DNA，说明该酶在质粒上有两个酶切位点，C正确；D.由于不同的质粒的碱基排列顺序不一定相同，所以用上述两种酶联合切割多个该种质粒后不一定都能得到三个不同长度的DNA片段，D错误。故答案为：ABC。
14.答案：（1）洋葱（或菜花等）
（2）G；DNA不溶于酒精
（3）在沸水浴条件下，DNA与二苯胺试剂反应呈现蓝色
解析：（1）DNA的粗提取和鉴定实验中，原则上只要含有较多DNA的生物都可以作为实验材料，洋葱、菜花、香蕉、猪肝等都含有较多DNA，都可以作为该实验的材料。
（2）图中B溶液为研磨液，实验材料中加入研磨液研磨，过滤后的滤液中含有大量DNA；DNA在2mol/L的NaCl溶液中溶解度较高，搅拌过滤后，DNA存在于得到的滤液中；DNA不溶于酒精，因此将DNA丝状物放入冷却的95%的酒精溶液中，搅拌过滤后，滤液中几乎不含DNA，因此含DNA最少的是滤液G。
（3）DNA鉴定的原理：在沸水浴的条件下，DNA与二苯胺试剂反应呈现蓝色。
15.答案：（1）切割外来DNA，起到防御作用
（2）；DNA连接酶；T4DNA连接
（3）噬菌体、动植物病毒
解析：（1）细菌中没有此限制酶的识别序列，该限制酶在细菌细胞中的作用可能是切割外来DNA，起到防御作用。
（2）若质粒DNA分子的切割末端为，根据碱基互补配对原则，则与之连接的目的基因切割末端应为；可使用DNA连接酶把质粒和目的基因连接在一起。若“缝合”两个双链DNA片段的平末端，需用T4DNA连接酶连接。
（3）常用的载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒。

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