1、重组DNA技术的基本工具 (20分钟70分)一、选择题(共7小题,每小题5分,共35分)1.下列说法中不正确的有()限制酶主要是从原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个核苷酸组成有的质粒是单链DNAA.B.C.D.【解析】选C。限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的,也有少数来自真核生物酵母菌,正确;T4 DNA连接酶来源于T4噬菌体(一种病毒),错误;EcoR、Sma限制酶识别的序列均为6个核苷酸,也有少数限制酶的识别序列由4、5或8个核苷酸组成,错误;所有的质粒都是双链的环状DNA分子,错误。2.如图是基因工程主要技术环节的一个基本
2、步骤,这一步骤需用到的工具酶是() A.DNA连接酶和解旋酶B.DNA聚合酶和限制性内切核酸酶C.限制性内切核酸酶和DNA连接酶D.DNA聚合酶和RNA聚合酶【解析】选C。目的基因和载体结合需“分子手术刀”限制性内切核酸酶和“分子缝合针”DNA连接酶。此过程不涉及DNA复制,不需要DNA聚合酶和解旋酶。3.据图分析下列有关基因工程的工具酶功能的叙述,不正确的是 () A.切断a处的酶为限制性内切核酸酶B.连接a处的酶为DNA连接酶C.切断b处的酶为解旋酶D.切断b处的酶为限制性内切核酸酶【解析】选D。a为磷酸二酯键,可被限制性内切核酸酶切断,A正确;a为磷酸二酯键,可被DNA连接酶连接起来,B
3、正确;b为氢键,可被解旋酶切断,C正确;b为氢键,而限制性内切核酸酶切断的是磷酸二酯键,D错误。4.如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化,图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是() A.B.C.D.【解析】选C。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,形成黏性末端或平末端,因此符合;DNA聚合酶用于DNA分子的复制,能在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来,因此符合;DNA连接酶能在具有相同或互补碱基末端的两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,因此符合;解旋酶能够将DNA分子的双螺旋解开,因此符
4、合。5.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C.DNA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【解析】选C。据图可知,切割形成甲、乙、丙黏性末端的限制酶识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
5、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-CAATTC-GTTAAG,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、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段,D正确。6.下列关于E.coli DNA连接酶的叙述正确的是()催化具有相同黏性末端的DNA片段之间的连接催化具有互补黏性末端的DNA片段之间的连接催化具有平末端的DNA片段之间的连接催化单个脱氧核苷酸之间磷酸二酯键的形成A.B.C.D.【解析】选A。E.coli DNA连接酶来源于大肠杆菌,
6、可用于连接相同或互补的黏性末端,不能连接平末端。DNA连接酶不能连接单个的脱氧核苷酸,在DNA复制时,DNA聚合酶将一个一个的脱氧核苷酸聚合在一起。 7.基因工程中,需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选。已知限制酶的识别序列和切点是GGATCC,限制酶的识别序列和切点是GATC。根据下图判断下列操作正确的是() A.目的基因和质粒均用限制酶切割B.目的基因和质粒均用限制酶切割C.质粒用限制酶切割,目的基因用限制酶切割D.质粒用限制酶切割,目的基因用限制酶切割【解析】选D。解此题要明确目的基因要从DNA片段上切下,质粒只要切开。限制酶的识别序列和切点是GATC,单独使用时可以把目
7、的基因和质粒都切断;限制酶的识别序列和切点是GGATCC,只能把它们切开,单独使用时不能切断,所以目的基因用限制酶切割,质粒用限制酶切割;因为用限制酶切割质粒时破坏了Gene,所以只能用Gene作为标记基因。二、非选择题(共2小题,共35分)8.(17分)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:(1)限制酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有_和_。(2)质粒载体用限制酶X(识别的序列由6个核苷酸组成)切割后产生的片段如下:AATTCG GCTTAA该酶识别的序列为_,切割的部位是_。(3)为使切割后的载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用限制酶X切割外,还可用限制酶Y切割,原因是_
8、。(4)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即_DNA连接酶和_DNA连接酶,其中后者只能连接一种末端。(5)基因工程中除质粒外,_和_也可作为载体。【解析】 (1)限制酶切割DNA分子后可产生两种类型的末端,即平末端和黏性末端。(2)将图中片段两端的黏性末端对接后可以看出限制酶X识别的序列为6个核苷酸组成的GAATTC,互补链是CTTAAG,切割的位点为G和A之间的磷酸二酯键。(3)质粒载体可以用限制酶X切割,也可以用另一种限制酶切割,说明该酶与限制酶X切割产生的黏性末端相同或者互补。(4)基因工程使用的DNA连接酶,按来源可分为E.coliDNA连接酶和T4 DNA连接酶,
9、其中只能连接黏性末端的是E.coliDNA连接酶。(5)基因工程的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒。答案:(1)黏性末端平末端(2)GAATTC或CTTAAGG和A之间的磷酸二酯键(3)两种限制酶切割后形成的黏性末端相同或互补(4)T4E.coli(5)噬菌体动植物病毒9.(18分)如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图,据图回答下列问题: (1)a代表的物质和质粒的化学本质都是_,二者还具有其他共同点,如_,_(写出两条即可)。(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。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上被称为_,其作用是_。
10、(4)下列常在基因工程中用作载体的是()A.苏云金芽孢杆菌抗虫基因B.土壤农杆菌中的RNA分子C.大肠杆菌的质粒D.动物细胞的染色体【解析】(1)据图可知,a是位于拟核部位的DNA分子,跟质粒的化学本质一样。作为DNA分子,二者都能自我复制,其上的基因能完成表达,即具有遗传效应等。(2)与 具有相同或互补黏性末端的DNA片段都可与之连接,即 或写成 。DNA连接酶催化连接相同或互补的黏性末端。(3)抗性基因常作为标记基因,供重组DNA的鉴定和筛选。(4)大肠杆菌的质粒是基因工程中最常用的载体,载体的本质为DNA,RNA分子不能用作载体。抗虫基因属于目的基因,不属于载体。染色体的主要成分为DNA
11、和蛋白质,不能用作载体。答案:(1)DNA能够自我复制具有遗传效应(2)CGCG DNA连接酶(3)标记基因供重组DNA的鉴定和筛选(4)C (10分钟30分)1.(6分)如图为农杆菌Ti质粒的T-DNA区段结构示意图。农杆菌附着植物细胞后,T-DNA首先在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制,然后进入植物细胞并整合到染色体上,继而诱发细胞异常生长和分裂,形成植物肿瘤。以下有关叙述不正确的是() A.Ti质粒存在于农杆菌的拟核DNA之外B.植物肿瘤的形成与A、B两个基因的表达有关C.清除植物肿瘤组织中的农杆菌后肿瘤不再生长D.利用T-DNA进行转基因时需保留LB、RB序列【解析】选C。Ti质粒
12、是环状的DNA分子,存在于农杆菌的拟核DNA之外,A正确;A、B两个基因导入受体细胞的染色体上,进行表达,继而诱发细胞异常生长和分裂,形成植物肿瘤,B正确;农杆菌将自身Ti质粒的T-DNA整合到植物染色体上,诱发了植物肿瘤的形成,故清除肿瘤组织中的农杆菌后,肿瘤仍可继续生长,C错误;只有T-DNA保留LB、RB序列,T-DNA才能在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制,然后进入植物细胞并整合到染色体上,D正确。2.(6分)(不定项)图甲、乙中的箭头表示三种限制性核酸内切酶的酶切位点,ampr表示氨苄青霉素抗性基因,neo表示新霉素抗性基因。下列叙述不正确的是() A.图甲中的质粒用BamH切割
13、后,含有4个游离的磷酸基团B.在构建重组质粒时,可用Pst和BamH切割质粒和外源DNAC.用Pst和Hind 切割,可以保证重组DNA序列的唯一性D.导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长【解析】选A、B、D。甲中的质粒只有一个BamH切割位点,切割后形成一个直链DNA,含2个游离的磷酸基团,A错误;BamH切割位点在目的基因上,不能用该酶切割外源DNA,B错误;用Pst和Hind切割质粒切成两个片段,用Pst和Hind 能将外源DNA切开,只有含目的基因的片段通过DNA连接酶与质粒连接形成的重组质粒符合要求,从而保证重组DNA序列的唯一性,C正确;导入目的基因的大肠杆菌,其重
14、组质粒是用Pst和Hind 切割的,其中的ampr(氨苄青霉素抗性基因)已被破坏,D错误。【实验探究】3.(18分)啤酒酵母菌是啤酒生产上常用的典型的发酵酵母菌。除用于酿造啤酒及其他的饮料酒外,还可发酵面包。菌体维生素、蛋白质含量高,可食用、药用和作饲料。科学家将大麦细胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中,获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白,并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如图: (1)该技术定向改变了啤酒酵母菌的性状,这在可遗传变异的来源中属于_。(2)为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内,所用的载体是_。(3)题图中C进入的啤酒酵母菌分别在含有青霉素、四环素的两种选择培养基上的生长情况是_。【解析】(1)由题图可知该技术属于基因工程,该变异属于基因重组。(2)据题图可以看出,载体来自大肠杆菌,一定是质粒。(3)由于质粒上抗四环素基因被破坏,所以含有C的酵母菌在含有青霉素的培养基上能存活,但在含有四环素的培养基上不能存活。答案:(1)基因重组(2)(大肠杆菌的)质粒(3)在含有青霉素的培养基上能存活,但在含有四环素的培养基上不能存活
