高中生物北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第二节 基因工程的基本工具习题

【精挑】第二节基因工程的基本工具课堂练习

一．单项选择

1．某环状DNA分子共含2000个碱基，其中腺嘌呤占30%，用限制性核酸内切酶 BamHⅠ(识别序列为 G↓GATCC)完全切割该DNA分子后产生2个片段。则下列有关叙述中，正确的是

A．一个该DNA分子含有2个BamHⅠ的识别序列

B．该DNA分子被BamHⅠ切割后，产生的末端是平末端

C．限制性核酸内切酶BamHⅠ对该DNA分子有4个切点，产生4个末端

D．一个该DNA分子经BamHI完全切割后产生的核酸片段，共含有8个游离的磷酸基团

2．某DNA分子中含有某限制酶的一个识别序列，用该限制酶切割该DNA分子，可能形成的两个DNA片段是

A．①② B．③④ C．①③ D．②④

3．科学家把免子的血红蛋白基因导入到大肠杆菌中，在大肠杆菌中合成了兔子的血红蛋白。下列所叙述的哪一项不是这一先进技术的理论依据

A．所有生物共用一套密码子

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4种脱氧核苷酸构成，都遵循碱基互补配对

D．兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先

4．细菌质粒分子上往往带有抗生素抗性基因，该抗性基因在基因工程中的主要作用是

A．提高受体细胞在自然环境中的耐药性

B．有利于对目的基因是否导入受体细胞进行检测

C．增加质粒分子的相对分子质量

D．便于与外源基因连接

5．已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点,如下图中箭头所指,如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断,则会产生a．b．c．d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子,若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断,则从理论上讲,经该酶酶切后,这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是 

A．3    B．4    C．9    D．12

6．下列有关限制性核酸内切酶的叙述中错误的是

A．用限制酶从一个DNA分子中部获取一个目的基因时，4个磷酸二酯键断裂

B．﹣CATG↓﹣和﹣G↓GATCC﹣序列被限制酶切出的黏性末端碱基数相同

C．用不同的限制酶处理含目的基因的片段和质粒，也可能形成重组质粒

D．限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越小

7．如图是表达新基因用的质粒的示意图，若要将目的基因插入到质粒上的A处，则切割基因时可用的是

A．HindⅢ B．EcoRⅠ

C．EcoB D．PstⅠ

8．基因工程中拼接基因的工具是

A．DNA连接酶    B．DNA酶    C．限制酶    D．DNA聚合酶

9．现有一长度为3 000碱基对(bp)的线性DNA分子，用限制性核酸内切酶酶切后，进行凝胶电泳，使降解产物分开。用酶H单独酶切，结果如图1；用酶B单独酶切，结果如图2；用酶H和酶B同时酶切，结果如图3。该DNA分子的结构及其酶切图谱是(　　)

A． B．

C． D．

10．经研究发现，PVY﹣CP基因位于某种环状DNA分子中。将PVY﹣CP基因导入马铃薯，使之表达即可获得抗PVY病毒的马铃薯。如图表示构建基因表达载体的过程，相关酶切位点如下表。以下说法错误的是  （     ）

A．推测Klenow酶的功能与DNA聚合酶类似

B．由步骤③获取的目的基因有1个粘性末端

C．步骤④应选用的限制酶是BamHⅠ和SmaⅠ

D．NPTⅡ基因可能是用于筛选的标记基因

11．下列有关基因工程的叙述中，正确的是

A．限制酶都来源于原核生物，只用于切割获取目的基因

B．基因工程的原理是利用物理或化学因素诱导基因突变

C．基因工程的基本操作工具是限制酶．DNA连接酶．载体

D．基因工程在细胞水平对生物体的遗传性状进行定向改造

12．以下为形成 cDNA 过程和 PCR 扩增过程示意图。据图分析，下列说法正确的是

A．催化①过程的酶是 RNA 聚合酶

B．④过程发生的变化是引物与单链 DNA 结合

C．催化②⑤过程的酶都是 DNA 聚合酶，都能耐高温

D．对同一目的基因而言，通过 cDNA 过程获得和 PCR 过程获得的目的基因结构完全相同

13．下列所示的黏性末端是由几种限制性核酸内切酶作用产生的

A．1种 B．2种 C．3种 D．4种

14．下列关于质粒的叙述，正确的是

A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种细胞器

B．质粒是独立于细菌拟核之外，能自主复制的小型环状DNA分子

C．细菌质粒作为运载体常用抗生素合成基因作为标记基因

D．细菌质粒的复制过程一定是在受体细胞外独立进行的

15．下列关于基因工程的叙述，不正确的是

A．基因拼接技术能够定向改造生物的遗传形状

B．一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸或核糖核苷酸序列

C．用同种限制酶切割后的人与猪的DNA末端可以相互粘合，并被DNA连接酶缝合

D．质粒存在于多种原核生物及真核生物细胞中

16．下列关于各种酶作用的叙述,不正确的是

A．DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接

B．RNA聚合酶能与基因的特定位点结合,催化遗传信息的转录

C．限制酶和DNA连接酶作用的化学键相同

D．DNA连接酶对“缝合”序列进行特异性识别，具有能专一性催化的特点

17．科学家将鼠体内的能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中发现了胰岛素的前体物质胰岛素原。其操作的基本过程如图所示，据图分析正确的是（    ）

A．过程3．4．10中均要使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶

B．8上应带有标记基因，便于筛选导入目的基因的受体细胞

C．7和6的黏性末端碱基之间的连接需要Taq酶催化

D．实现过程10的理论基础是所有生物都共用一套密码子

18．
以下是几种不同限制性核酸内切酶切割 DNA 分子后形成的部分片段。下列的叙述中， 错误的是(    ）。

A． 以上DNA片段是由5种限制酶切割后产生的

B． 若要把相应片段连接起来，应选用DNA连接酶

C． 上述能进行连接的两个片段，其连接后形成的DNA分子是

D． 限制酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键

参考答案与试题解析

1．【答案】A

【解析】

【分析】

环状DNA被限制BamHⅠ切割后产生2个片段，说明DNA分子中含有2个BamHI的识别序列，被BamHⅠ切割后会产生4个粘性末端。

【详解】

该环状DNA分子能被BamHI切成两个DNA分子片段，说明该DNA分子中含有2个BamHI的识别序列，A正确；BamHⅠ的识别序列为G↓GATCC，可见其切割后形成的是黏性末端，不是平末端，B错误；该DNA分子含有2个BamHI的识别序列和切割位点，用该酶切割后能形成产生4个黏性末端，C错误；该环状DNA分子被BamHI切成两个DNA分子片段，每个片段含有2个游离的磷酸基团，所以共有4个游离的磷酸基团，D错误；故选A。

2．【答案】B

【解析】

【分析】

限制性核酸内切酶是基因工程中必须的工具酶，限制酶能够识别双链DNA分子中的特定的核苷酸序列，并且使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，形成黏性末端和平末端。相同的限制酶形成的粘性末端相同。

【详解】

选项①中产生的粘性末端不同，识别序列也不同，因此不是同一种限制酶切割形成的；选项②中将平末端连接，上半条链为GGAT，下半条链为ATCC碱基序列不同，不是由同种限制酶切割产生的；选项③中连接平末端，上半条链为AGCT，下半条链为AGCT，序列相同，是由同种限制酶切割；选项④两个粘性末端相同，连接形成的碱基序列也相同，是由同种限制酶切割获得。因此符合题意的选项为③④，选择B选项。

3．【答案】D

【解析】

【分析】

把兔子血红蛋白基因导入到大肠杆菌的细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白，这一技术既转基因技术的理论依据是所有生物共用一套密码子，这体现了生物的生命本质的一致性，在大肠杆菌体内合成大量的血红蛋白这一过程涉及大肠杆菌内血红蛋白基因的复制和表达。

【详解】

根据题干信息“把兔子的血红蛋白基因导入到大肠杆菌中，在大肠杆菌中合成了兔子的血红蛋白”，说明兔子的基因在大肠杆菌体内得到了表达，说明兔子和大肠杆菌共用一套密码子，A正确；根据题干信息“把兔子的血红蛋白基因导入到大肠杆菌中，在大肠杆菌中合成了兔子的血红蛋白”，说明基因能控制蛋白质的合成，B正确；“把兔子的血红蛋白基因导入到大肠杆菌中，在大肠杆菌中合成了兔子的血红蛋白”，该技术属于基因工程，原理是兔子的基因和大肠杆菌的基因发生了重组，原因是兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由4种脱氧核苷酸构成，都遵循碱基互补配对原则，都具有相同的空间结构，C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错误。

故选D。

4．【答案】B

【解析】

【分析】

作为运载体必须具备的条件：

5．【答案】C

【解析】

  只看一个切点，可得到a和bcd或ab和cd或abc和d（6种片段），如果看两个切点的话，会在一个切点的基础上再产生b或c或bc（3种片段），如果看三个切点的话，没有新片段产生，因此应选C。

6．【答案】D

【解析】

【分析】

本题考查基因工程的原理及技术，重点考查限制酶的相关知识，要求考生识记限制酶的来源．特点及作用，能结合所学的知识准确判断各选项，属于考纲识记和理解层次的考查。

【详解】

用限制酶从一个DNA分子中部获取一个目的基因时，需要切开两个切口，断裂4个磷酸二酯键断，A正确；-CATG↓-和-G↓GATCC-序列被限制酶切出的黏性末端碱基数相同，都是4个，B正确；用不同的限制酶处理含目的基因的片段和质粒，也可能形成相同的黏性末端，再用DNA连接酶也可能形成重组质粒，C正确；限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越大，D错误。

7．【答案】C

【解析】

【分析】

据图分析，图示为质粒的结构示意图，该质粒上含有多个限制酶切点，并且含有一个标记基因，即青霉素抗性基因。

【详解】

据图分析，A处不含HindⅢ的切割位点，HindⅢ切割该质粒后，不能将目的基因插入到A处，A错误；A处不含EcoRⅠ的切割位点，EcoRⅠ切割该质粒后，不能将目的基因插入到A处，B错误；A处含EcoB的切割位点，EcoB切割该质粒后，能将目的基因插入到A处，C正确；A处不含PstⅠ的切割位点，PstⅠ切割该质粒后，不能将目的基因插入到A处，D错误。

8．【答案】A

【解析】

【分析】

基因工程的基本工具：
①“分子手术刀”--限制性核酸内切酶（限制酶）：能够识别双链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裂。
②“分子缝合针”--DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
③“分子运输车”--载体
常用的运载体：质粒．噬菌体的衍生物．动植物病毒。

【详解】

根据分析可知，DNA连接酶能够将两个DNA片段拼接起来，是“基因的针线”，A正确；DNA酶能将DNA水解形成脱氧核糖核苷酸，B错误；限制酶是“分子手术刀”，能够切割特定位置的磷酸二酯键，C错误；DNA聚合酶能够催化单个的脱氧核糖核苷酸形成DNA长链，而不是将两个DNA片段连接，D错误。

故选A。

9．【答案】A

【解析】

【分析】

一个链状的DNA被酶H单独酶切后出现2种片段，说明H有一个切点；用酶B单独酶切后，出现三种片段，说明B有2个切点。

【详解】

由图1可知，酶H有1个切点；由图2可知，酶B有2个切点；由图3可知，共有3个切点。2个酶B切点之间距离2000bp，H与B切点的最短距离是600，最大距离是1400bp。综上所述，BCD不符合题意，A符合题意。故选A。

10．【答案】C

【解析】

【来源】天津市七校（静海一中，杨村中学，宝坻一中，大港一中等）2019届高三上学期期中联考生物试题

【分析】

分析题图：图示是获得抗病毒马铃薯的部分操作，步骤①～③是从质粒A中获取目的基因（PVY-CP）的过程；质粒B是选用的运载体；④过程需要用限制酶处理质粒B；⑤表示基因表达载体的构建过程，该过程需要DNA连接酶。

【详解】

A．由图可知，步骤②中用Klenow酶处理后，黏性末端变成平末端，说明Klenow酶能催化DNA链的合成，从而将DNA片段的粘性末端变成平末端，故Klenow酶的功能与DNA聚合酶类似，正确；

B．经过步骤③后，目的基因（PVY-CP）的一侧是BamH I切割形成的黏性末端。目的基因（PVY-CP）的另一侧是平末端，正确；

C．由B可知：步骤④中应该使用的限制酶是BamH I．SmaⅠ，错误；

D．NPTⅡ基因可能是用于筛选的标记基因，正确。

故选：C。

11．【答案】C

【解析】

【分析】

基因工程：

（1）原理：基因重组；

（2）工具：限制酶．DNA连接酶和运载体；

（3）操作步骤：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与表达。

【详解】

限制酶主要来源于原核生物，可用于切割获取目的基因以及切割运载体，A错误；基因工程的原理是基因重组，B错误；基因工程的基本操作工具是限制酶．DNA连接酶．载体，C正确；基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，D错误。

12．【答案】B

【解析】

【分析】

本题以“形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图”为情境，考查基因工程的基本操作程序中的“目的基因的获取”的知识，其中①是以RNA为模板形成单链DNA的逆转录过程；②是以单链DNA为模板合成双链DNA的DNA分子复制过程；③④⑤依次是PCR反应过程中的变性．复性．延伸阶段。

【详解】

①过程为逆转录，催化①过程的酶是逆转录酶，A错误；④过程为复性，温度降到55℃至60℃时，两种引物通过碱基互补配对与两条DNA单链结合，B正确；催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，②过程由DNA单链合成双链的过程不需要耐高温，C错误；对同一目的基因而言，通过 cDNA 过程获得和 PCR 过程获得的目的基因结构不完全相同，D错误。

13．【答案】D

【解析】

【分析】

解答此题只需根据限制酶的特性解答即可，一种限制酶只能识别一种特定核苷酸序列。

【详解】

限制酶能够识别双链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裂，从而形成两个相同的黏性末端。图中四个黏性末端均不相同，因此是由四种限制性内切酶切割形成的。故选D。

14．【答案】B

【解析】

【分析】

15．【答案】B

【解析】

【分析】

本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程技术的概念．原理．操作步骤及意义，能结合所学的知识准确判断各选项．

【详解】

基因拼接技术即基因工程技术，能定向改造生物的遗传性状，A正确；限制酶能切割DNA，一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸，B错误；同种限制酶切割后的人与猪的DNA末端相同，可以被DNA连接酶连接成一个DNA分子，C正确；质粒是存在于拟核和细胞核外的小型环状DNA，D正确。

16．【答案】D

【解析】

【分析】

17．【答案】B

【解析】

【分析】

根据题意和图示分析可知：图中2．5．3．7表示获得目的基因的过程；1是大肠杆菌；4是质粒；8表示基因表达载体的构建过程；10表示将目的基因导入受体细胞的过程；11表示重组质粒随大肠杆菌的繁殖而进行扩增。

【详解】

过程3．4中均要使用限制性核酸内切酶，10两种酶都不用，A错误；8上应带有标记基因，便于筛选导入目的基因的受体细胞，B正确；7和6的黏性末端碱基之间的连接需要DNA连接酶催化，C错误；10表示将目的基因导入受体细胞的过程，需用Ca2+处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，D错误。

18．【答案】A

【解析】

分析题图：图示为几种不同限制性核酸内切酶切割DNA分子后形成的部分片段，其中①④是同一种限制酶切割形成的，具有相同的黏性末端；②．⑤经过限制酶切割后形成的是黏性末端；③经过限制酶切割后形成的是平末端。

图中①④是同一种限制酶切割形成的，因此以上DNA片段是由4种限制酶切割后产生的，A错误；DNA连接酶可将具有相同末端的DNA片段连接起来，B正确；图中①④具有相同的黏性末端，可被DNA连接酶连接形成，C正确；限制酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键，其中限制酶能将磷酸二酯键切断，而DNA连接酶能将磷酸二酯键连接起来，D正确，故选A。