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2019-2020年高中生物 6.2《基因工程及其應用》習題 新人教版必修2 一、選擇題(每小題5分，共60分) 1．下列哪項不是基因工程中經(jīng)常使用的用來運載目的基因的載體(　　) A．細菌質(zhì)粒 B．噬菌體 C．動植物病毒 D．細菌核區(qū)的DNA 【解析】　基因工程中經(jīng)常使用的運載體有質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒等。 【答案】　D 2．“黃金大米”是將胡蘿卜素轉(zhuǎn)化酶的基因?qū)氲剿炯毎卸苽涑晒Φ摹?一般地說，制備“黃金大米”植株的過程中，不需要使用下列中的(　　) A．限制性核酸內(nèi)切酶 B．纖維素酶 C. DNA連接酶 D. DNA聚合酶 【解析】　獲取目的基因和構(gòu)建基因表達載體時都需要使用限制性核酸內(nèi)切酶，A錯誤；采用基因工程技術(shù)培育“黃金大米”植株的過程中不需要使用纖維素酶，B正確；構(gòu)建基因表達載體時，需要使用DNA連接酶，C錯誤；基因在受體細胞中復制時需要DNA聚合酶，D錯誤。 【答案】　B 3.一種限制性內(nèi)切酶能識別DNA分子中的GAATTC順序，切點在G和A之間，這是應用了酶的(　　) A．高效性 B．專一性 C．多樣性 D．催化活性受外界條件影響 【解析】　酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類物質(zhì)的化學反應，所以一種限制性內(nèi)切酶能識別DNA分子中的GAATTC順序，切點在G和A之間，這是應用了酶的專一性，B項正確，A、C、D三項均錯誤。 【答案】　B 4.如圖所示限制酶切割基因分子的過程，從圖中可知，該限制酶能識別的堿基序列和切點是(　　) A．CTTAAG，切點在C和T之間 B．CTTAAG，切點在T和A之間 C．GAATTC，切點在G和A之間 D．GAATTC，切點在C和T之間 【解析】　據(jù)圖分析，該限制酶能識別的堿基序列為GAATTC，其切點是在G和A之間，所以C正確。 【答案】　C 5．下列關(guān)于基因工程中載體的敘述，不正確的是(　　) A．目的基因與載體結(jié)合的過程發(fā)生在細胞外 B．目的基因?qū)胧荏w細胞后，受體細胞即發(fā)生基因突變 C．載體對宿主細胞的生理代謝不起決定作用 D．常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物和動植物病毒等 【解析】　目的基因與載體結(jié)合的過程發(fā)生在細胞外，是人為控制操作的，A正確；目的基因?qū)胧荏w細胞后，受體細胞即發(fā)生基因重組，B錯誤；載體對宿主細胞的生理代謝不起決定作用，能在受體細胞內(nèi)穩(wěn)定存在，C正確；常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物和動植物病毒等，D正確。 【答案】　B 6．下列有關(guān)基因工程和酶的相關(guān)敘述，正確的是(　　) A．同種限制酶既可以切割目的基因又可以切割質(zhì)粒，因此不具備專一性 B．運載體的化學本質(zhì)與載體蛋白相同 C．限制酶不能切割煙草花葉病毒的核酸 D．DNA連接酶可催化游離的脫氧核苷酸連接成脫氧核苷酸鏈 【解析】　同種限制酶既可以切割目的基因又可以切割質(zhì)粒，具備專一性，A錯誤；運載體的化學本質(zhì)是DNA，與載體蛋白不同，B錯誤；限制酶能切割DNA，不能切割煙草花葉病毒的核酸RNA，C正確；DNA連接酶可催化不同的DNA片段連接，游離的脫氧核苷酸連接成脫氧核苷酸鏈是DNA聚合酶的功能，D錯誤。 【答案】　C 7.下列對基因工程的敘述，正確的是(　　) A．基因工程必須使用的工具酶是限制酶、DNA連接酶和RNA聚合酶 B．基因工程的核心步驟是將目的基因?qū)胧荏w細胞 C．運載體上的標記基因可用于檢測目的基因是否導入受體細胞 D．目的基因是否表達可通過DNA分子雜交技術(shù)來檢測 【解析】　基因工程必須使用的工具酶是限制酶、DNA連接酶，故A錯誤；基因工程的核心步驟是基因表達載體的構(gòu)建，故B錯誤；運載體上的標記基因可用于檢測目的基因是否導入受體細胞，故C正確；目的基因是否表達可通過抗原－抗體雜交技術(shù)來檢測，故D錯誤。 【答案】　C 8．據(jù)圖所示，有關(guān)工具酶功能的敘述不正確的是(　　) A．限制性內(nèi)切酶可以切斷a處 B．DNA聚合酶可以連接a處 C．解旋酶可以使b處解開 D．DNA連接酶可以連接c處 【解析】　限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶都作用于磷酸二酯鍵(a處)，其中限制性內(nèi)切酶可以切斷a處，DNA連接酶可以連接a處，故A正確；DNA聚合酶能將單個脫氧核苷酸連接到DNA片段上，形成磷酸二酯鍵(a處)，故B正確；解旋酶作用于氫鍵(b處)，故C正確；DNA連接酶作用于兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵(a處)，c處不是兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵，故D錯誤。 【答案】　D 9．下圖為DNA分子的某一片段，其中①、②、③分別表示某種酶的作用部位，則相應的酶依次是(　　) A. 解旋酶、限制酶、DNA聚合酶 B. DNA酶、解旋酶、DNA連接酶 C．解旋酶、限制酶、DNA連接酶 D．限制酶、DNA連接酶、解旋酶 【解析】　①部位表示氫鍵，破壞①的酶是解旋酶；限制酶能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂，所以②處是限制酶作用部位；DNA連接酶是同時連接DNA雙鏈的切口，在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，所以連接③的酶是DNA連接酶。故C項正確，A、B、D項錯誤。 【答案】　C 10.質(zhì)粒是基因工程最常用的載體，下列關(guān)于質(zhì)粒的說法正確的是(　　) A．質(zhì)粒在宿主細胞內(nèi)都要整合到染色體DNA上 B．質(zhì)粒是獨立于細菌擬核DNA之外的小型細胞器 C．基因工程操作中的質(zhì)粒一般都是經(jīng)過人工改造的 D．質(zhì)粒上堿基之間數(shù)量存在A＋G＝U＋C 【解析】　若宿主細胞是真核細胞，則質(zhì)粒可整合到染色體DNA上，若宿主細胞是原核細胞，因其沒有染色體而只能整合到DNA上，所以A錯誤；質(zhì)粒是獨立于細菌擬核之外的小型環(huán)狀DNA，不是細胞器，所以B錯誤；基因工程中使用的質(zhì)粒已不是原來細菌或細胞中天然存在的質(zhì)粒，而是經(jīng)過人工改造的，所以C正確；質(zhì)粒是雙鏈環(huán)狀DNA，其遵循堿基互補配對則A＋G＝T＋C，所以D錯誤。 【答案】　C 11．基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。根據(jù)圖示判斷下列操作正確的是(　　) A．目的基因和質(zhì)粒均用限制酶Ⅱ切割 B．目的基因和質(zhì)粒均用限制酶Ⅰ切割 C．質(zhì)粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割 D．質(zhì)粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割 【解析】　一般情況下，要把目的基因與質(zhì)粒相連接，需要用同一種或同兩種限制性內(nèi)切酶酶切質(zhì)粒和目的基因。本題中酶Ⅱ的識別序列是酶Ⅰ識別序列的一部分，如果質(zhì)粒用酶Ⅱ處理，那么在GeneⅠ和Ⅱ區(qū)都會被切斷，則質(zhì)粒上的標記基因均被破壞，所以質(zhì)粒只能由酶Ⅰ酶切。如果目的基因用酶Ⅰ處理，那么目的基因與質(zhì)粒只有一段能夠相連(目的基因的左邊被酶Ⅰ切割形成粘性末端，質(zhì)粒Gene Ⅰ區(qū)被酶Ⅰ切割成粘性末端。但是目的基因的右端不能被酶切，所以不能與質(zhì)粒相連)。用酶I切割質(zhì)粒后，Gene Ⅱ區(qū)形成兩個粘性末端(GATC)；用酶Ⅱ切割目的基因后，兩段形成的粘性末端均為GATC，兩者可以連接，形成閉合環(huán)狀。所以D正確，A、B、C錯誤。 【答案】　D 12．下圖中a、b、c、d所代表的結(jié)構(gòu)正確的是(　　) A．a(chǎn)—質(zhì)粒RNA B．b—限制性核酸外切酶 C．c—RNA聚合酶 D．d—目的基因 【解析】　a是質(zhì)粒DNA，b是限制性核酸內(nèi)切酶，c是DNA連接酶，d是目的基因或外源基因。 【答案】　 D 二、非選擇題 13.(12分)蘇云金桿菌(Bt)能產(chǎn)生具有殺蟲能力的毒素蛋白。圖1是轉(zhuǎn)Bt毒素蛋白基因植物的重組DNA形成過程示意圖；圖2是毒素蛋白基因進入植物細胞后發(fā)生的兩種生物大分子合成的過程，據(jù)圖回答下列問題。 (1)將圖1①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反應管中有______________________種DNA片段。過程②需要用到____________________酶。 (2)假設(shè)圖1中質(zhì)粒原BamHⅠ識別位點的堿基序列變?yōu)榱肆硪环N限制酶BclⅠ的堿基序列，現(xiàn)用BclⅠ和HindⅢ切割質(zhì)粒，則該圖1中①的DNA右側(cè)還能選擇BamH Ⅰ進行切割，并能獲得所需重組質(zhì)粒嗎？并請說明理由____________________________________________。 (3)若上述假設(shè)成立，并成功形成重組質(zhì)粒，則重組質(zhì)粒(　　) A．既能被BamHⅠ也能被HindⅢ切開 B．能被BamHⅠ但不能被HindⅢ切開 C．既不能被BamHⅠ也不能被HindⅢ切開 D．能被HindⅢ但不能被BamHⅠ切開 (4)圖2中α鏈是______________。不同組織細胞的相同DNA進行過程③時啟用的起始點______________(在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中選擇)，其原因是________________________________。 (5)要想檢測導入的Bt毒素蛋白基因是否表達成功，在個體水平上如何檢測。____________________________ 【解析】　(1)根據(jù)限制酶切位點可知，HindⅢ、BamHⅠ兩種酶形成的黏性末端不同，所以被兩種限制酶切割后形成的片段有HH、HB、BH、BB四種片段(其中H表示HindⅢ，B表示BamHⅠ)。過程②表示經(jīng)酶切后形成的DNA片段形成重組DNA的過程，該過程需用到DNA連接酶。 (2)BclⅠ和HindⅢ限制酶切割后形成的黏性末端一樣，故該圖1中①的DNA右側(cè)還能選擇BamH Ⅰ進行切割，并能獲得所需重組質(zhì)粒。 (3)假如上述假設(shè)成立，根據(jù)圖解，目的基因和質(zhì)粒均被限制酶HindⅢ切割，故二者重組后仍能被HindⅢ切割；但目的基因的①端被限制酶BamH Ⅰ切割，而質(zhì)粒被限制酶BclⅠ切割，雖說兩者切割后仍能重組，但重組后形成的序列既不能被BamH Ⅰ識別，也不能被限制酶BclⅠ識別。 (4)圖2表示基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，其中α鏈是以DNA的一條鏈為模板經(jīng)轉(zhuǎn)錄形成的mRNA，由于基因的選擇性表達，由相同DNA進行過程③時啟用的起始點不完全相同。 (5)要想檢測導入的Bt毒素蛋白基因是否表達成功，可在不同的層次上進行檢測，其中在個體水平上應用轉(zhuǎn)基因植物的葉片去飼喂害蟲，觀察害蟲的的生長發(fā)育情況。 【答案】　(1)4　DNA連接酶　(2)能，切割后露出的粘性末端相同　(3)D　(4)mRNA　不完全相同　不同組織細胞中基因會進行選擇性表達　(5)用轉(zhuǎn)基因植物的葉片去飼喂害蟲，觀察害蟲的的生長發(fā)育情況(合理皆可) 14.(12分)下圖為三種質(zhì)粒和一個含目的基因的片段的示意圖。圖中Ap為氨芐青霉素抗性基因，Tc為四環(huán)素抗性基因，lacZ為藍色顯色基因，EcoR Ⅰ(0.7Kb)、PvuⅠ(0.8 Kb)等為限制酶及其切割的位點與復制原點的距離，1Kb＝1 000個堿基對長度。請據(jù)圖回答： (1)質(zhì)粒A、C不能作為目的基因運載體的理由分別是______________、______________。 (2)將圖中的目的基因與質(zhì)粒B進行重組，需要用到______________酶。如果是兩兩重組，可能有______________種長度的重組結(jié)果。 (3)基因工程中檢測篩選含有目的基因的重組質(zhì)粒是一個重要的步驟?，F(xiàn)運用______________酶切質(zhì)粒，完全酶切后進行電泳觀察，若出現(xiàn)長度為1.1kb和______________kb，或者______________kb和______________kb的片段，則可以判斷該質(zhì)粒已與目的基因重組成功(重組質(zhì)粒上目的基因的插入位點與EcoRⅠ的識別位點之間的堿基對忽略不計)。 【解析】　(1)分析題圖可以發(fā)現(xiàn)，要想構(gòu)建基因表達載體，必須使用限制酶PvuⅠ對目的基因進行切割，質(zhì)粒A中沒有標記基因，質(zhì)粒C中限制酶PvuⅠ的切割部位在復制原點內(nèi)部，會破壞質(zhì)粒的功能。 (2)分析題圖可以推知，構(gòu)建基因表達載體時，需要的酶有限制酶(PvuⅠ)和DNA連接酶；若只考慮兩兩重組，可能有三種結(jié)果，即目的基因自身重組、載體的兩端重新組合、目的基因與載體結(jié)合。 (3)根據(jù)題意，目的基因中除了有限制酶(PvuⅠ)的切點外，還存在一種限制酶EcoRⅠ的切割位點，由于目的基因長度為4.0，故若用限制酶PvuⅠ切割后得不到1.1kb的片段，故應用限制酶EcoRⅠ進行切割，一種情況是可以得到1.1kb的一段和5.6kb的一段，另一種情況是目的基因反過來插入，觀察質(zhì)粒B可知EcoRⅠ與PvuⅠ之間的長度為0.1 kB，或觀察目的基因上EcoRⅠ位于1.0 kB處。則可以得到3.1kb的一段和3.6kb的一段。 【答案】　(1)缺少標記基因　復制原點被限制酶切割　(2)限制酶(PvuⅠ)和DNA連接酶　3 (3)EcoRⅠ　5.6　3.1　3.6 15.(16分)下列是基因工程的有關(guān)問題，請回答： (1)限制性核酸內(nèi)切酶可以識別雙鏈DNA分子中的特定核苷酸序列，并可以使每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的________(填化學鍵名稱)斷裂，形成的末端總體可分為兩種類型，分別是________。 (2)目的基因和運載體重組時需要的工具酶是________，和限制性核酸內(nèi)切酶相比，它對所重組的DNA兩端堿基序列________(有或無)專一性要求。 (3)圖1表示構(gòu)建表達載體時的某種質(zhì)粒與目的基因。已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點是－G↓CATCC－，限制酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC－。分析可知，最好選擇限制酶________切割質(zhì)粒，限制酶________切割目的基因所在的DNA，這樣做的好處分別是________、________。 【解析】　(1)限制性核酸內(nèi)切酶可以將特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂，形成的末端有粘性末端和平末端兩種類型。 (2)目的基因和運載體重組時需要的工具酶是DNA連接酶，和限制性核酸內(nèi)切酶相比，它對所重組的DNA兩端堿基序列無專一性要求。 (3)基因工程中重組質(zhì)粒中至少要保留1個完整的標記基因，用于鑒定與檢測。最好選擇限制酶Ⅰ切割質(zhì)粒，因為酶Ⅰ切割質(zhì)粒不會把兩個標記基因都破壞；用限制酶Ⅱ切割目的基因所在的DNA，因為目的基因兩端均有酶Ⅱ的識別序列這樣可把目的基因徹底切下來。 【答案】　(1)磷酸二酯鍵　粘性末端和平末端　(2)DNA連接酶　無　(3)酶Ⅰ　酶Ⅱ　酶Ⅰ切割質(zhì)粒不會把兩個標記基因都破壞；目的基因兩端均有酶Ⅱ的識別序列