2018-2019學(xué)年高中生物 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十三）多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段（含解析）新人教版選修1 .doc

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多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段 一、選擇題 1．關(guān)于PCR的說法，錯(cuò)誤的是(　　) A．PCR是體外復(fù)制DNA的技術(shù) B．PCR過程中只需要一個(gè)模板DNA、兩個(gè)引物分子、大量脫氧核苷酸原料 C．Taq DNA聚合酶是一種熱穩(wěn)定的DNA聚合酶 D．PCR利用的是DNA雙鏈復(fù)制原理 解析：選B　PCR技術(shù)是一種在體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)；PCR過程除需要DNA分子雙鏈作為模板、兩種引物分子、大量脫氧核苷酸原料外，還需要酶等條件；Taq DNA聚合酶是一種耐熱的DNA聚合酶；PCR技術(shù)的原理和DNA的復(fù)制原理是一樣的，都是半保留復(fù)制。 2．關(guān)于DNA聚合酶催化合成DNA子鏈的說法，正確的是(　　) A．Taq DNA聚合酶是從深海生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的 B．DNA聚合酶能特異性地復(fù)制整個(gè)DNA的全部序列 C．Taq DNA聚合酶必須在每次高溫變性處理后再添加 D．DNA聚合酶是以DNA為模板，使DNA子鏈從5′端延伸到3′端的一種酶 解析：選D　Taq DNA聚合酶是在熱泉中發(fā)現(xiàn)的。PCR擴(kuò)增的是引物之間的固定長(zhǎng)度的DNA序列。Taq DNA聚合酶能耐高溫，所以在反應(yīng)體系中可反復(fù)利用而不用另外再添加。DNA聚合酶不能從頭開始催化合成DNA，而只能從DNA單鏈的3′端延伸子鏈。 3．多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法，由高溫變性、低溫復(fù)性及適溫延伸等幾步反應(yīng)組成一個(gè)周期，循環(huán)進(jìn)行，使目的DNA得以迅速擴(kuò)增，其簡(jiǎn)要過程如圖所示。下列關(guān)于PCR技術(shù)的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．PCR技術(shù)是在實(shí)驗(yàn)室中以少量DNA制備大量DNA的技術(shù) B．反應(yīng)中新合成的DNA又可以作為下一輪反應(yīng)的模板 C．PCR技術(shù)中以核糖核苷酸為原料，以指數(shù)方式擴(kuò)增 D．應(yīng)用PCR技術(shù)與DNA分子雜交技術(shù)可以檢測(cè)基因突變 解析：選C　PCR技術(shù)是體外大量擴(kuò)增DNA的技術(shù)，即以少量DNA制備大量DNA的技術(shù)；PCR技術(shù)的原理是DNA復(fù)制，反應(yīng)中新合成的DNA又可以作為下一輪反應(yīng)的模板，所需原料是脫氧核苷酸，以指數(shù)方式擴(kuò)增；應(yīng)用PCR技術(shù)與DNA分子雜交技術(shù)可以檢測(cè)基因突變。 4．PCR一般要經(jīng)過三十多次循環(huán)，從第二次循環(huán)開始，上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與反應(yīng)，由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時(shí)將(　　) A．仍與引物Ⅰ結(jié)合進(jìn)行DNA子鏈的延伸 B．與引物Ⅱ結(jié)合進(jìn)行DNA子鏈的延伸 C．同時(shí)與引物Ⅰ和引物Ⅱ結(jié)合進(jìn)行子鏈的延伸 D．無須與引物結(jié)合，在酶的作用下從頭合成子鏈 解析：選B　當(dāng)由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時(shí)，此單鏈引物端為5′端，因此與它互補(bǔ)的子鏈應(yīng)從另一端開始合成，即與引物Ⅱ結(jié)合延伸DNA的子鏈。 5．在PCR擴(kuò)增DNA的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)設(shè)計(jì)，一分子DNA經(jīng)30次循環(huán)后，應(yīng)得到約230個(gè)DNA分子，但結(jié)果只有約210個(gè)DNA分子。出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是(　　) ①循環(huán)次數(shù)不夠　②Taq DNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制?、垡锊荒芘c親鏈結(jié)合?、芟到y(tǒng)設(shè)計(jì)欠妥 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 解析：選B　①循環(huán)次數(shù)過少，產(chǎn)物的量比預(yù)期的少；②Taq DNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)增效率低，得到的產(chǎn)物比預(yù)期的少；③如果引物設(shè)計(jì)不合理，則無法進(jìn)行擴(kuò)增；④PCR系統(tǒng)設(shè)置不妥，將達(dá)不到預(yù)期的效果。 6．下列關(guān)于PCR技術(shù)的敘述，正確的是(　　) A．PCR技術(shù)建立在對(duì)擴(kuò)增的目的基因序列完全已知的基礎(chǔ)上 B．該技術(shù)需要解旋酶和熱穩(wěn)定的DNA聚合酶 C．該技術(shù)需要一對(duì)特異性的引物，要求一對(duì)引物的序列是互補(bǔ)的 D．該技術(shù)應(yīng)用體內(nèi)DNA雙鏈復(fù)制原理，也需要模板、原料、酶等條件 解析：選D　PCR技術(shù)不必知道目的基因的全部序列，只需知道部分序列，就可根據(jù)已知序列合成引物。PCR技術(shù)不需要解旋酶。PCR技術(shù)需要引物，但引物的序列不能是互補(bǔ)的，否則，在復(fù)性時(shí)，兩種引物通過堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合而失去作用。 7．下列有關(guān)PCR的敘述，正確的是(　　) A．PCR所需要的引物只能是RNA B．PCR所需要的原料是核糖核苷酸 C．PCR所需要的酶在60 ℃會(huì)變性 D．PCR需要在一定的緩沖液中進(jìn)行 解析：選D　PCR所需的引物是一小段DNA或RNA。PCR所需要的原料是脫氧核苷酸。PCR所需要的酶是耐高溫的Taq DNA聚合酶。 8．在PCR的實(shí)驗(yàn)操作中，下列說法正確的是(　　) ①在微量離心管中添加各種試劑時(shí)，只需要一個(gè)槍頭 ②離心管的蓋子一定要蓋嚴(yán) ③用手指輕彈離心管壁 ④離心的目的是使反應(yīng)液集中在離心管的底部 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④ 解析：選C　在微量離心管中添加反應(yīng)成分時(shí)，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必須更換，以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性；蓋嚴(yán)離心管口的蓋子，防止實(shí)驗(yàn)中外源DNA污染；用手指輕輕彈擊離心管的側(cè)壁，使反應(yīng)液混合均勻；離心的目的是使反應(yīng)液集中在離心管的底部，提高反應(yīng)效果。 9．復(fù)性溫度是影響PCR特異性的較重要的因素。變性后溫度快速冷卻至40～60 ℃，可使引物與模板發(fā)生結(jié)合。PCR的結(jié)果可不考慮原來解旋開的兩個(gè)DNA模板鏈的重新結(jié)合，原因不包括(　　) A．由于模板DNA比引物復(fù)雜得多 B．引物和模板之間的碰撞結(jié)合機(jī)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模板互補(bǔ)鏈之間的碰撞 C．加入引物的量足夠多而模板鏈數(shù)量少 D．模板鏈加熱解旋已經(jīng)變性不可能再次結(jié)合 解析：選D　DNA雙鏈變性解旋后是可以再次結(jié)合的，只不過是在PCR中，引物量較多，與DNA模板鏈結(jié)合機(jī)會(huì)大，而原來兩條母鏈再次結(jié)合的機(jī)會(huì)小。 10．如圖中PCR第二輪產(chǎn)物a、b、c、d分別是以PCR第一輪產(chǎn)物的哪一條單鏈DNA為模板復(fù)制產(chǎn)生的(　　) A．②①③④ B．①③④② C．①②④③ D．①②③④ 解析：選D　因?yàn)镻CR的反應(yīng)過程需要引物，在第二輪循環(huán)的產(chǎn)物中，a、d的引物分別為Ⅰ、Ⅱ，無引物的為模板鏈(即①、④)，則b、c的模板鏈分別為②、③。 二、非選擇題 11．PCR技術(shù)是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定的DNA片段的核酸合成技術(shù)，下圖表示合成過程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答： (1)A過程高溫使DNA變性解旋，對(duì)該過程的敘述，正確的是(　　) A．該過程用到耐高溫的解旋酶破壞氫鍵 B．該過程用到限制酶破壞磷酸二酯鍵 C．該過程不需要解旋酶的作用 D．該過程與人體細(xì)胞的過程完全相同 (2)C過程要用到的酶是________________。這種酶在高溫下仍保持活性，因此在PCR擴(kuò)增時(shí)可以______加入，________(填“需要”或“不需要”)再添加。PCR反應(yīng)除提供酶外，還需要滿足的基本條件有__________________________________________________。 (3)如果模板DNA分子共有a個(gè)堿基對(duì)，其中含有胞嘧啶m個(gè)，則該DNA復(fù)制10次，需要加入胸腺嘧啶脫氧核苷酸____________________個(gè)。 (4)PCR中由堿基錯(cuò)配引起的變異屬于_____________________________________。假設(shè)對(duì)一個(gè)DNA進(jìn)行擴(kuò)增，第一次循環(huán)時(shí)一條模板鏈上發(fā)生堿基錯(cuò)配，之后正常配對(duì)，則擴(kuò)增若干次后檢測(cè)所有DNA的擴(kuò)增片段，與原DNA相應(yīng)片段相同的占________________________________________________________________________。 解析：(1)高溫所起的作用類似于解旋酶，使雙鏈DNA變?yōu)閱捂湣?2)C過程是PCR技術(shù)的延伸階段，當(dāng)系統(tǒng)溫度上升至72 ℃左右時(shí)，溶液中的四種脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成新的DNA鏈。Taq DNA聚合酶具有耐高溫的特性，所以一次性加入即可。(3)在一個(gè)雙鏈DNA分子中，C＋T占?jí)A基總數(shù)的一半，則T的數(shù)目為(a－m)個(gè)，復(fù)制10次，新增加了(210－1)個(gè)DNA分子，故需補(bǔ)充胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目為(210－1)(a－m)個(gè)。(4)基因中堿基對(duì)的改變屬于基因突變。以一個(gè)DNA進(jìn)行擴(kuò)增，第一次循環(huán)時(shí)某一條模板鏈上發(fā)生堿基錯(cuò)配，以后按正常配對(duì)方式進(jìn)行擴(kuò)增，以錯(cuò)配鏈作為模板擴(kuò)增的都是錯(cuò)誤的DNA分子，原正常鏈擴(kuò)增得到的DNA分子都是正常的DNA分子，故若干次后檢測(cè)所有DNA的擴(kuò)增片段，與原DNA相應(yīng)片段相同的占3/4。 答案：(1)C　(2)Taq DNA聚合酶　一次　不需要　DNA模板、分別與兩條模板鏈相結(jié)合的兩種引物、四種脫氧核苷酸，同時(shí)通過控制溫度使DNA復(fù)制在體外反復(fù)進(jìn)行　(3)(210－1)(a－m)　(4)基因突變　75% (或3/4) 12．請(qǐng)回答基因工程方面的有關(guān)問題： (1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，其原理與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制類似(如下圖所示)。 圖中引物為單鏈DNA片段，它是子鏈合成、延伸的基礎(chǔ)。①從理論上推測(cè)，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段所占的比例為____________。 ②在第________輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長(zhǎng)的DNA片段。 (2)設(shè)計(jì)引物是PCR技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。某同學(xué)設(shè)計(jì)的兩組引物(只標(biāo)注了部分堿基序列)都不合理(如下圖)，請(qǐng)分別說明理由。 ①第1組：______________________________________________________； ②第2組：________________________________________________________________。 (3)PCR反應(yīng)體系中含有熱穩(wěn)定DNA聚合酶，下面的表達(dá)式不能正確反映DNA聚合酶的功能，這是因?yàn)開_____________________________________________________。 解析：(1)①從理論上推測(cè)，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段所占的比例為15/16。②在第三輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長(zhǎng)的DNA片段。(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)的兩組引物(只標(biāo)注了部分堿基序列)都不合理，原因：①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效；②引物 Ⅰ′自身折疊后會(huì)出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效。(3)DNA聚合酶只能將單個(gè)脫氧核苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上。 答案：(1)①15/16?、谌? (2)①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效 ②引物 Ⅰ′自身折疊后會(huì)出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效 (3)DNA聚合酶只能將單個(gè)脫氧核苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上 13．如圖為細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制過程示意圖，該過程在體外也可進(jìn)行，以獲得大量相同的DNA片段，該項(xiàng)技術(shù)被稱為PCR技術(shù)，又稱多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，請(qǐng)分析回答： (1)PCR過程與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比，主要不同點(diǎn)是 ________________________________________________________________________。 (2)PCR技術(shù)過程的三個(gè)步驟是：________、________、________。 (3)假設(shè)PCR過程中，只用一個(gè)DNA片段作為模板，30次循環(huán)后，理論上反應(yīng)物中有________個(gè)這樣的DNA片段。 (4)PCR技術(shù)能在幾小時(shí)內(nèi)將微量的DNA片段特異性地?cái)U(kuò)增上百萬倍，從而解決了樣品中DNA含量低，難以分離的難題，試舉兩例，說明PCR技術(shù)的應(yīng)用：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)PCR過程與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比，主要不同點(diǎn)是：PCR過程是高溫變性解旋，不需要解旋酶。(2)PCR的每次循環(huán)可以分為變性、復(fù)性和延伸三個(gè)步驟。(3)由于一個(gè)DNA片段作為模板，一次循環(huán)能產(chǎn)生2個(gè)DNA片段，所以30次循環(huán)后，反應(yīng)物中大約有230個(gè)這樣的DNA片段。(4)PCR技術(shù)有廣泛的應(yīng)用，可以用于遺傳疾病的診斷、刑偵破案、親子鑒定等方面。 答案：(1)PCR過程是高溫變性解旋，不需要解旋酶　(2)變性　復(fù)性　延伸　(3)230　(4)刑偵破案、親子鑒定、疑難疾病的診斷、基因序列分析等