学年高中生物专题5DNA和蛋白质技术课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段练习新人教版选修139.docx

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学年高中生物专题5DNA和蛋白质技术课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段练习新人教版选修139

课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段

1、PCR技术控制DNA的解聚与结合是利用DNA的（　　）

A、特异性　　　　B、稳定性

C、热变性D、多样性

解析:

DNA分子在80～100℃的温度范围内变性,双链解开成单链,当温度慢慢降低时,又能重新结合形成双链.

答案:

C

2、下图表示PCR扩增的产物,请分析它是哪次循环的产物（　　）

A、第一次循环B、第二次循环

C、第三次循环D、第四次循环

解析:

在PCR反应中以引物为标记,第一次循环时,以加入的DNA为模板,两条DNA链分别由引物Ⅰ和引物Ⅱ与其结合,并在DNA聚合酶的作用下延伸,所以,形成的每个子代DNA中只有一种引物.

答案:

A

3、PCR一般要经过三十多次循环,从第二轮循环开始,上一次循环的产物也作为模板参与反应,由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时将（　　）

A、仍与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延伸

B、与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延伸

C、同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链延伸

D、无需与引物结合,在酶的作用下从头合成子链

解析:

当由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时,此单链引物端为5′端,因此与它互补的子链应从另一端开始合成,即由引物Ⅱ结合延伸DNA的子链.

答案:

B

4、关于DNA片段PCR扩增实验的描述中不正确的是（　　）

A、加入的TaqDNA聚合酶耐高温

B、不同大小DNA在电场中迁移速率不同

C、此过程需要DNA连接酶

D、扩增区域由2个引物来决定

解析:

PCR是体外DNA扩增技术,该技术是在高温条件下进行的,因此需要耐高温TaqDNA聚合酶,故A正确；DNA大小不同,在电场中的迁移速率不同,故B正确；PCR不需要DNA连接酶,但需要热稳定DNA聚合酶,故C错误；PCR技术需要一定的条件,其中一对引物就是条件之一,故D正确.

答案:

C

5、随着研究的不断深入,PCR技术被不断改进,从原先只能扩增几个kb（千碱基对）的基因到目前已能扩增长达几十个kb的DNA片段.PCR的简要过程如下图所示,请分析回答下列有关问题:

（1）通过分析得出新合成的DNA分子中,A＝T,C＝G,这个事实说明DNA分子的合成遵循________.

（2）若将1个DNA分子拷贝10次,则需要在缓冲液中至少加入________个引物.

（3）DNA子链复制的方向是________,这是由于____________.

解析:

（1）分析得出新合成的DNA分子中,A＝T,C＝G,这个事实说明DNA分子的合成遵循碱基互补配对原则.

（2）在DNA分子扩增时,需要两种引物,由于新合成的子链都需要引物作为复制的起点,故所需的引物数目等于新合成的DNA子链数目,即2×210－2＝（211－2）个.

（3）引物是一种单链DNA或RNA分子,它能与解开的DNA母链的3′端结合,为DNA聚合酶提供延伸位点,使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸,从而决定了DNA子链复制的方向是从5′端到3′端.

答案:

（1）碱基互补配对原则

（2）211－2

（3）5′端到3′端　DNA聚合酶只能从引物的3′端拼接单个脱氧核苷酸分子

A级　基础巩固

1、下列有关PCR过程的叙述中不正确的是（　　）

A、受热变性破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现

B、引物与单链相应互补序列结合是依靠碱基互补配对原则完成

C、延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸

D、PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高

解析:

DNA解成单链可用热变性方法或解旋酶处理,受热变性破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,A正确；引物为一段DNA序列,引物与单链相应互补序列结合是依靠碱基互补配对原则完成,B正确；延伸过程中需要热稳定DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核糖核苷酸,C错误；PCR技术需要高温解成单链,故PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高,D正确.

答案:

C

2、PCR技术最突出的优点是（　　）

A、原理简单

B、原料易找

C、TaqDNA聚合酶有耐热性

D、快速、高效、灵活、易于操作

答案:

D

3、PCR技术的操作步骤依次是（　　）

A、高温变性、中温延伸、低温复性

B、高温变性、低温复性、中温延伸

C、中温延伸、高温变性、低温复性

D、中温延伸、低温复性、高温变性

答案:

B

4、聚合酶链式反应（PCR技术）是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法,由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期,循环进行,使目的DNA得以迅速扩增,其简要过程如下图所示.下列关于PCR技术的叙述,不正确的是（　　）

A、PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术

B、反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板

C、PCR技术中以核糖核苷酸为原料,以指数方式扩增

D、应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变

解析:

PCR技术是人工合成DNA的方法,原料是脱氧核苷酸,不是核糖核苷酸.

答案:

C

5、“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段,若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”,需在PCR反应中加入两种引物（注:

引物的作用是与模板链形成双链后在DNA聚合酶的作用下就可以继续链的延伸）,两种引物及其与模板链的结合位置如图甲所示.经4轮循环后产物中有五种不同的DNA分子,如图乙所示,其中第⑤种DNA分子有几个（　　）

A、8　　　　B、6　　　　C、4　　　　D、2

解析:

由图分析可知:

X基因第一次复制得到2个两种DNA分子:

①和②；X基因第二次复制得到4个四种DNA分子:

①复制得①和③,②复制得②和④；X基因第三次复制得到8个五种DNA分子:

①复制得①和③,③复制得③和⑤,②复制得②和④,④复制得④和⑤；X基因第四次复制得到16个五种DNA分子:

①复制得①和③,②复制得②和④,2个③复制得2个③和2个⑤,2个④复制得2个④和2个⑤,2个⑤得到4个⑤.从上面的推测可知,第四轮循环产物中有8个⑤.

答案:

A

6、在PCR扩增DNA的实验中,预计一个DNA分子经过30次循环后,应该得到230个DNA分子,但是结果只有约210个DNA分子,那么出现该现象的原因不可能是（　　）

A、TaqDNA聚合酶的活力不够,或活性受到抑制

B、系统设计欠妥

C、循环次数不够

D、引物不能与母链结合

解析:

如果TaqDNA聚合酶活力不够或活性受到抑制,则导致催化效率降低,得到的产物比预期的少,A正确.如果PCR系统设计欠妥,则达不到预期的结果,B正确.如果循环次数过少,产物的量比预期的少,C正确.如果引物设计不合理,若不能与模板DNA结合,将造成无法进行扩增,而结果得到了210个DNA分子,D错误.

答案:

D

B级　能力训练

7、PCR技术有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行研究的问题,被广泛应用.此过程需要一种TaqDNA聚合酶.请回答有关问题:

（1）体内DNA复制过程中用解旋酶打开双链DNA,而PCR技术中应用_______________________________________________.

（2）TaqDNA聚合酶是从水生耐热细菌Taq中分离的.

①为什么Taq细菌能从热泉中被筛选出来呢？

______________

_____________________________________________________.

②TaqDNA聚合酶的功能是____________________________.

③为了使TaqDNA聚合酶能够多次反复利用,可采用________技术,常用的方法为___________________________________.

（3）与体内DNA复制相比,PCR反应要在________中才能进行,并且要严格控制________条件.

（4）PCR中加入的引物有________种,加入引物的作用是

_____________________________________________________.

答案:

（1）高温使双链DNA分子解聚为单链

（2）①热泉70～80℃的高温条件淘汰了绝大多数微生物

②催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键

③固定化酶　化学结合法、物理吸附法

（3）一定的缓冲溶液　温度

（4）2　作为DNA复制的起点

8、H7N9型禽流感是全球首次发现的新亚型RNA流感病毒,目前最为快速有效的检测手段是RT－PCR核酸检测.RT－PCR的过程包括反转录作用从RNA合成cDNA,再以cDNA为模板进行扩增,过程如下图所示.据此分析下列问题:

（1）传统PCR技术的原理是________,过程中低温退火的含义是_________________________________________________________.

（2）在RT－PCR中每一步都有酶的参与,上图中过程1中的关键酶是________；PCR中的关键酶是________,该酶的作用特点是________、__________________.

（3）在对病毒核酸进行检测时,主要通过RT－PCR扩增其关键的基因序列,这时引物的设计就非常关键,根据下图分析,请你选择合适的引物:

________.

答案:

（1）DNA复制　引物与模板链互补配对

（2）反转录酶　TaqDNA聚合酶（DNA聚合酶）　耐高温

不能从头合成DNA,只能从3′端延伸DNA链

（3）引物Ⅰ和引物Ⅱ

9、多聚酶链式反应（PCR）是一种体外迅速扩增DNA片段的技术.请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题.

（1）DNA的两条链是反向平行的,通常将__________的末端称为5′端,当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后,DNA聚合酶就能从引物的__________开始延伸DNA链.

（2）PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题,但又导致了DNA聚合酶失活的新问题.到20世纪80年代,科学家从一种Taq细菌中分离到____________________,它的发现和应用解决了上述问题.要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来,所用的培养基叫__________.

（3）PCR的每次循环可以分为__________三步.假设在PCR反应中,只有一个DNA片段作为模板,请计算在5次循环后,反应物中大约有__________个这样的DNA片段.

（4）请用简图表示出一个DNA片段在PCR反应中第二轮的产物.

（5）简述PCR技术的主要应用.

解析:

（2）因PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题,所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性.用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来.（3）DNA复制两条链均作为模板,进行半保留复制,所以复制5次后得到的子代DNA分子数为25＝32个.（4）新合成的DNA链带有引物,而最初的模板DNA的两条链中只有一条带有引物.（5）PCR技术可以对DNA分子进行扩增,所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面.

答案:

（1）磷酸基团　3′端

（2）耐高温的TaqDNA聚合酶　选择培养基

（3）变性、复性和延伸　32　（4）如图所示:

（5）遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等.

10、近20年来,PCR技术（多聚酶链式反应）成为分子生物学实验室的一种常规实验手段,其原理是利用DNA半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制（如下图）,在短时间内,将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍,从而使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体.

（1）加热使DNA双链间的________键完全打开,称为________；而在细胞中是在________酶的作用下进行的.

（2）如果只需要大量克隆模板DNA中间的某个特定区段,应该加入________种特定的引物.当温度降低至55℃时,引物与两条“舒展”的模板链的特定位置结合,在DNA聚合酶的作用下,只能在引物的______端连接脱氧核苷酸,两条子链的延伸方向都是_______.

（3）PCR技术的必需条件,除了模板、原料、酶之外,至少还有三个条件,即液体环境、适宜的__________和__________,前者由________自动调控,后者则靠________来维持.

（4）通过PCR技术使DNA分子大量复制,如果将一个用15N标记的DNA分子放入试管中,以14N标记的脱氧核苷酸为原料,连续复制四次之后,则15N标记的DNA分子占全部DNA分子总数的比例是________.

解析:

（1）PCR技术利用热变性原理使DNA双链之间的氢键断裂,称为解旋,而在细胞内是在解旋酶的作用下使氢键断裂.

（2）PCR分为三个基本反应步骤:

变性（95℃）、复性（55℃）、延伸（72℃）,其特异性依赖于与靶序列互补的引物,引物是两段与待扩增DNA序列互补的片段,两引物之间的距离决定扩增片段的长度.由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从引物的3′端延伸DNA链,则DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸.（3）PCR技术与细胞内的DNA复制不完全相同,除了需要模板、原料、酶以外,至少还需要液体环境（稳定的缓冲溶液）,每一个步骤需要适宜的温度和酸碱度等.（4）一个DNA分子连续复制四次之后,形成16个DNA分子,15N标记的DNA分子有2个,则15N标记的DNA分子占全部DNA分子总数的比例为1/8.

答案:

（1）氢　解旋　解旋　

（2）两　3′　从子链的5′端向3′端延伸　（3）温度　酸碱度　PCR仪　缓冲液　（4）1/8