高中生物人教版选修3课时跟踪检测1《DNA重组技术的基本工具》.docx
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高中生物人教版选修3课时跟踪检测1《DNA重组技术的基本工具》
课时跟踪检测
(一) DNA重组技术的基本工具
一、选择题
1.实施基因工程的最终目的是( )
A.提取生物体的DNA分子
B.对DNA分子进行人工剪切
C.在生物体外对DNA分子进行改造
D.创造符合人们需要的新的生物类型和生物产品
2.有关DNA重组技术中的工具——“分子缝合针”“分子手术刀”“分子运输车”的组合正确的是( )
①DNA连接酶 ②DNA聚合酶 ③限制酶
④RNA聚合酶 ⑤运载体
A.②③⑤ B.①③④ C.①③⑤ D.④③⑤
3.下图为DNA分子的某一片段,其中①②③分别表示某种酶的作用部位,则相应的酶依次是( )
A.DNA连接酶、限制酶、解旋酶
B.限制酶、解旋酶、DNA连接酶
C.解旋酶、限制酶、DNA连接酶
D.限制酶、DNA连接酶、解旋酶
4.下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述,错误的是( )
①一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 ②限制性核酸内切酶的活性受温度影响 ③限制性核酸内切酶能识别和切割RNA ④限制性核酸内切酶可从原核生物中提取 ⑤限制性核酸内切酶的操作对象是原核细胞
A.②③B.③④C.③⑤D.①⑤
5.下列关于DNA连接酶作用的叙述,正确的是( )
A.将单个核苷酸加到某DNA片段末端,形成磷酸二酯键
B.将断开的两个DNA片段的骨架连接起来,重新形成磷酸二酯键
C.连接两条DNA链上碱基之间的氢键
D.只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来,而不能将双链DNA片段平末端之间进行连接
6.下列四条DNA片段,可能是由同一种限制酶切割而成的是( )
A.①②B.②③C.③④D.②④
7.据图判断,有关工具酶功能的叙述错误的是( )
A.限制性核酸内切酶可以切断a处
B.DNA聚合酶可以连接a处
C.解旋酶可以使b处解开
D.DNA连接酶可以连接c处
8.下面是四种不同质粒的示意图,其中ori为复制必需的序列,amp为氨苄青霉素抗性基因,tet为四环素抗性基因,箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点。
若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞,应选用的质粒是( )
二、非选择题
9.(全国卷改编)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有________和________。
(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下:
AATTC……G
G……CTTAA
为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性内切酶切割,该酶必须具有的特点是___________________________________。
(3)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。
(4)基因工程中除质粒外,________和________也可作为运载体。
(5)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。
10.下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。
请回答下列问题:
限制酶
BamHⅠ
HindⅢ
EcoRⅠ
SmaⅠ
识别序列及切割位点
ATCC
CCTA
GCTT
TTCG
ATTC
CTTA
CC
GG
GG
CC
(1)一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割前后,分别含有________个游离的磷酸基团。
(2)若对图中质粒进行改造,插入的SmaⅠ酶切位点越多,质粒的热稳定性越________。
(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用SmaⅠ切割,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)与只使用EcoRⅠ相比较,使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止________________。
(5)为了获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入________酶。
(6)现使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA,并经拼接获得的重组质粒进行再次酶切,假设所用的酶均可将识别位点完全切开,请根据图1、2中标示的酶切位点及表所列的识别序列,对以下酶切结果作出判断。
①采用BamHⅠ和HindⅢ酶切,得到________种DNA片段。
②采用EcoRⅠ和HindⅢ酶切,得到________种DNA片段。
答案
1.选D A、B、C三项均为基因工程操作的具体内容,但不是基因工程的目的。
实施基因工程的最终目的是通过基因操作定向改造生物的遗传物质,创造符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
2.选C 基因工程中,“手术刀”是限制酶,“缝合针”是DNA连接酶,“运输车”是指将目的基因导入受体细胞的运载体,常用的“运输车”是质粒。
3.选C 解旋酶可催化碱基之间氢键(①)的断裂,限制酶可使两个核苷酸之间的磷酸二酯键(②)断开,而DNA连接酶则催化磷酸二酯键(③)的形成。
4.选C 限制性核酸内切酶主要存在于微生物中,酶的活性受温度的影响,限制性核酸内切酶识别和切割的是DNA分子,而不是原核细胞。
5.选B DNA连接酶和DNA聚合酶都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,将两个DNA片段连接成重组DNA分子。
DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已存在的核酸片段上形成磷酸二酯键,合成新的DNA分子。
6.选D 只有②和④的黏性末端的碱基都是互补的,它们可能是由同一种限制酶切割而成的。
7.选D a处指的是两个相邻脱氧核苷酸之间的脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键,而c处指的是同一个脱氧核苷酸内的脱氧核糖和磷酸之间的化学键,DNA连接酶不能连接此化学键。
8.选C A项破坏了复制必需的序列。
B项氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好,在四环素培养基上和氨苄青霉素培养基上都能生长。
C项氨苄青霉素抗性基因被破坏,四环素抗性基因完好,能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长。
D项氨苄青霉素抗基因完好,四环素抗性基因被破坏。
9.解析:
当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时,产生的是黏性末端,而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时,产生的则是平末端。
为使运载体与目的基因相连,用另一种限制酶切割后形成的黏性末端必须与EcoRⅠ切割形成的黏性末端相同。
根据酶的来源不同,可以将DNA连接酶分为两类:
一类是从大肠杆菌中分离得到的,称为大肠杆菌DNA连接酶;另一类是从T4噬菌体中分离出来的,称为T4DNA连接酶。
基因工程中除质粒外,还有噬菌体、动植物病毒等也可作为运载体。
答案
(1)黏性末端 平末端
(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同 (3)大肠杆菌 T4 (4)噬菌体 动植物病毒
(5)
―→
+
10.解析:
(1)该质粒为环状DNA,经SmaⅠ切割前,不含有游离的磷酸基团,经SmaⅠ切割后形成平末端,含有2个游离的磷酸基团。
(2)SmaⅠ识别的是CCCGGG序列,在C与G之间切割,SmaⅠ酶切位点越多,也就是C—G碱基对越多,由于C与G之间的氢键(3个)比A与T之间的氢键(2个)数量多,故其含量越多,质粒的热稳定性越高。
(3)据图1可知,SmaⅠ切割位点在抗生素抗性基因(标记基因)中,据图2可知,SmaⅠ切割位点在目的基因中,因此使用SmaⅠ切割会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因。
(4)用同一种限制酶处理质粒和外源DNA,再用DNA连接酶连接时,往往会有三种连接形式:
目的基因—质粒、目的基因—目的基因(环化)、质粒—质粒(环化),后两种是我们不需要的,因而要进行筛选。
用两种限制酶处理质粒和外源DNA,因形成的末端不同可避免上述情况的发生。
(5)连接质粒与目的基因的工具酶是DNA连接酶。
(6)由BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA,并经拼接获得的重组质粒,这两种酶的识别序列仍然完整存在,如再用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶进行酶切时,可再度被切开,形成2种DNA片段;而EcoRⅠ的识别序列在原质粒中存在并没有破坏,同时切下的目的基因中还存在1个EcoRⅠ的识别序列,因此在重组质粒中存在2个EcoRⅠ的识别序列,如用EcoRⅠ和HindⅢ酶切,可得到3种DNA片段。
答案:
(1)0、2
(2)高
(3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因
(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化
(5)DNA连接 (6)①2 ②3
课时跟踪检测
(二) 基因工程的基本操作程序
一、选择题
1.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。
在基因操作的基本步骤中,无需进行碱基互补配对的步骤是( )
A.人工合成目的基因 B.基因表达载体的构建
C.将目的基因导入受体细胞D.目的基因的检测与鉴定
2.利用外源基因在受体细胞中表达,可生产人类所需要的产品。
下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是( )
A.棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
3.基因工程中因受体细胞不同,目的基因导入的方法也不同,下列叙述不正确的是
( )
A.将目的基因导入棉花细胞内常用花粉管通道法
B.将目的基因导入老鼠细胞内常用显微注射法
C.将目的基因导入大肠杆菌内常用感受态细胞转化法
D.将目的基因导入小麦细胞内常用农杆菌转化法
4.(浙江高考)天然的玫瑰没有蓝色花,这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B,而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B,现用基因工程技术培育蓝玫瑰,下列操作正确的是( )
A.提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经过逆转录获得互补的DNA,再扩增基因B
B.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花牵牛的基因文库中获取基因B
C.利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞
D.将基因B直接导入大肠杆菌,然后感染并转入玫瑰细胞
5.以下有关基因工程的叙述,正确的是( )
A.利用PCR技术可以大量扩增目的基因
B.目的基因导入受体细胞最常用的方法是农杆菌转化法
C.用同一种限制酶分别切割载体和目的基因的目的是能够产生不同的黏性末端
D.利用载体上标记基因的相关特性就可检测出目的基因已导入受体细胞并成功表达
6.下列关于基因表达载体导入微生物细胞的叙述中,不正确的是( )
A.常用原核生物作为受体细胞,是因为原核生物繁殖快,且多为单细胞,遗传物质相对较少
B.受体细胞所处的一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态称为感受态
C.感受态细胞吸收DNA分子需要适宜的温度和酸碱度
D.感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子的液体只要调节为适宜的pH即可,没必要用缓冲液
7.(江苏高考)(多选)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应,为了克服这个缺陷,可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。
下列相关叙述正确的是( )
A.设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列
B.用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列
C.PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶
D.一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞
8.(广东高考)(双选)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如下图所示,下列叙述正确的是( )
A.过程①需使用逆转录酶
B.过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因
C.过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备
D.过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞
二、非选择题
9.下图为培育转基因抗虫棉的技术流程,请据图回答:
(1)质粒上标记基因的作用是_________________________________________________。
(2)过程①是______________,这是基因工程的核心步骤。
其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)过程②采用最多的方法是______________,检测抗虫基因是否整合到棉花细胞DNA分子上的方法是______________________。
(4)经检测抗虫棉细胞染色体上含有一个抗虫基因,该植株自交得到F1,其中全部的抗虫植株再自交一次,后代中抗虫植株占总数的__________。
10.大肠杆菌pUC18质粒是基因工程中常用的运载体。
某限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中,如果没有插入外源基因,LacZ基因便可表达出β-半乳糖苷酶。
当培养基中含有IPTG和X-gal时,X-gal便会被β-半乳糖苷酶水解成蓝色,大肠杆菌将形成蓝色菌落。
反之,则形成白色菌落。
下图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程。
请分析并回答:
(1)对已获得的目的基因可利用________技术进行扩增。
(2)目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中,需要DNA连接酶恢复________键。
(3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是________;大肠杆菌需事先用Ca2+进行处理,目的是____________________________________。
(4)将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养,培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质__________________和生长因子,还应加入IPTG、X-gal以及氨苄青霉素,其中加入氨苄青霉素的作用是筛选出__________________________。
(5)若观察到培养基上出现______色菌落,则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。
如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因,则不利于重组质粒的筛选,原因是_____________________________________________________________________________。
答案
1.选C 将目的基因导入受体细胞时,不存在DNA复制或转录等过程,故该过程不需进行碱基互补配对。
2.选D 基因的表达即控制蛋白质的合成,只有合成了相应的蛋白质才能证明目的基因完成了在受体细胞中的表达。
3.选D 小麦是单子叶植物,其受伤后不能分泌酚类物质,农杆菌对它没有感染能力。
4.选A 由题意知:
控制蓝色色素合成的基因B是目的基因,提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经反转录获得互补的DNA,再扩增基因B,然后导入天然玫瑰的细胞中,培育该受体细胞即能获得蓝玫瑰。
限制酶用于切割目的基因而不是获取目的基因;将目的基因B与质粒连接需用DNA连接酶,而不是DNA聚合酶;基因B需与质粒连接形成基因表达载体再导入农杆菌,然后感染并转入玫瑰细胞,而不能将基因B直接导入大肠杆菌。
5.选A 将目的基因导入植物细胞最常用的是农杆菌转化法,导入动物细胞最常用的是显微注射技术,导入大肠杆菌最常用的转化方法是Ca2+处理法;用同一种限制酶分别切割载体和目的基因的目的是能够产生相同的黏性末端;利用载体上的标记基因可以检测出目的基因是否导入受体细胞,但不能检测目的基因是否表达。
6.选D 将基因表达载体导入微生物细胞时,需在一定条件(如适宜的温度、pH等)下,将基因表达载体和感受态的微生物细胞混合培养,在培养过程中,可能会影响pH的变化,因此要加入缓冲液,以保持适宜的pH。
7.选BD 设计引物时应当考虑由此扩增的目的基因与载体两端的序列进行互补配对;PCR体系中应用耐高温的DNA聚合酶,而不是从受体细胞中提取的普通DNA聚合酶。
8.选AD ①过程是逆转录过程,需要逆转录酶催化;从cDNA中获取所需要的目的基因,根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置或基因翻译产物蛋白质等特性来获取,不需要用解旋酶,也不需要PCR;用CaCl2溶液处理大肠杆菌,可使其成为感受态细胞;鉴别目的基因是否导入受体细胞可利用DNA分子杂交技术。
9.解析:
同源染色体的一条染色体含有抗虫基因,则该个体可看作杂合子,若用A+表示含抗虫基因的染色体,A-表示不含抗虫基因的染色体,则:
P A+A- × A+A-
↓
F1 1A+A+ 2A+A- 1A-A-
其中的抗虫植株(1/3A+A+、2/3A+A-)再自交一次,后代中不抗虫植株占2/3×1/4=1/6,抗虫植株占5/6。
答案:
(1)鉴别受体细胞中是否含有目的基因
(2)基因表达载体的构建 使目的基因在受体细胞中能够稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用
(3)农杆菌转化法 DNA分子杂交
(4)5/6
10.解析:
(1)PCR技术是一种体外扩增DNA的方法。
(2)DNA连接酶的作用是催化磷酸二酯键的形成。
(3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是进行转化;大肠杆菌需事先用Ca2+进行处理,使其转变为一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态——感受态。
(4)培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质,包括碳源、氮源、无机盐、水和生长因子。
氨苄青霉素抗性基因作为标记基因,作用是筛选出导入pUC18质粒的大肠杆菌。
(5)若观察到培养基上出现白色菌落,则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。
如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因,则无论大肠杆菌中是否导入重组质粒,均会呈现蓝色菌落,故不利于重组质粒的筛选。
答案:
(1)PCR
(2)磷酸二酯 (3)进行转化 使大肠杆菌细胞处于感受态 (4)碳源、氮源、无机盐、水 导入pUC18质粒的大肠杆菌 (5)白 无论大肠杆菌中是否导入重组质粒,均会呈现蓝色菌落
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