高中生物 專題5 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增dna片段練習(xí) 新人教版選修1

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課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段 1．PCR技術(shù)控制DNA的解聚與結(jié)合是利用DNA的(　　) A．特異性　　　　 B．穩(wěn)定性 C．熱變性 D．多樣性 解析：DNA分子在80～100 ℃的溫度范圍內(nèi)變性，雙鏈解開成單鏈，當(dāng)溫度慢慢降低時(shí)，又能重新結(jié)合形成雙鏈。 答案：C 2．關(guān)于DNA片段PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)的描述中不正確的是(　　) A．加入的Taq聚合酶耐高溫 B．不同大小DNA在電場中遷移速率不同 C．此過程需要DNA連接酶 D．?dāng)U增區(qū)域由2個(gè)引物來決定 解析：PCR是體外DNA擴(kuò)增技術(shù)，該技術(shù)是在高溫條件下進(jìn)行的，因此需要耐高溫Taq聚合酶，故A正確；DNA大小不同，在電場中的遷移速率不同，故B正確；PCR不需要DNA連接酶，但需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶，故C錯誤；PCR技術(shù)需要一定的條件，其中一對引物就是條件之一，故D正確。 答案：C 3．PCR一般要經(jīng)過三十多次循環(huán)，從第二輪循環(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)行子鏈延伸 D．無需與引物結(jié)合，在酶的作用下從頭合成子鏈 解析：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，即由引物Ⅱ結(jié)合延伸DNA的子鏈。 答案：B 4．下列有關(guān)PCR描述，不正確的是(　　) A．是一種酶促反應(yīng) B．引物決定了擴(kuò)增的特異性 C．?dāng)U增對象是DNA序列 D．?dāng)U增對象是氨基酸序列 解析：PCR是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，故D錯。 答案：D 5．根據(jù)教材知識，回答下列問題： (1)在________的溫度范圍內(nèi)，DNA的________解體，________分開，這個(gè)過程稱為________。 (2)PCR反應(yīng)需要的條件：緩沖溶液、DNA模板、引物、四種脫氧核苷酸、耐熱的DNA聚合酶，其原因是_______________________。 (3)在PCR反應(yīng)中與解旋酶作用相同的操作是________。 (4)PCR一般要經(jīng)過三十多次循環(huán)，每次循環(huán)可分為________、________和________三步。 (5)若擴(kuò)增30次，產(chǎn)生DNA片段________條。 解析：PCR技術(shù)中，一般不采用解旋酶處理，而是采用DNA熱變性處理；在95 ℃左右(80～100 ℃)DNA變性，氫鍵斷裂，雙螺旋打開，類似于生物體內(nèi)解旋酶的作用；產(chǎn)生單鏈后，DNA單鏈與引物結(jié)合，然后利用四種脫氧核苷酸，經(jīng)過延伸，完成DNA擴(kuò)增的一次循環(huán)。 答案： (1)80～100 ℃　雙螺旋結(jié)構(gòu)　雙鏈　變性 (2)PCR反應(yīng)本質(zhì)是DNA復(fù)制，其需要條件類似于生物體內(nèi)DNA的復(fù)制 (3)94 ℃左右DNA變性 (4)變性　復(fù)性　延伸 (5)230 1．下列有關(guān)PCR過程的敘述中不正確的是(　　) A．受熱變性破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵，也可利用解旋酶實(shí)現(xiàn) B．引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合是依靠堿基互補(bǔ)配對原則完成 C．延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸 D．PCR與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需酶的最適溫度較高 解析：DNA解成單鏈可用熱變性方法或解旋酶處理，受熱變性破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵，A正確；引物為一段DNA序列，引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合是依靠堿基互補(bǔ)配對原則完成，B正確；延伸過程中需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶、ATP、四種脫氧核糖核苷酸，C錯誤；PCR技術(shù)需要高溫解成單鏈，故PCR與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需酶的最適溫度較高，D正確。 答案：C 2．PCR技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是(　　) A．原理簡單 B．原料易找 C．Taq DNA聚合酶有耐熱性 D．快速、高效、靈活、易于操作 答案：D 3．PCR技術(shù)的操作步驟依次是(　　) A．高溫變性、中溫延伸、低溫復(fù)性 B．高溫變性、低溫復(fù)性、中溫延伸 C．中溫延伸、高溫變性、低溫復(fù)性 D．中溫延伸、低溫復(fù)性、高溫變性 答案：B 4．聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR技術(shù))是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法，由高溫變性、低溫退火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，其簡要過程如下圖所示。下列關(guān)于PCR技術(shù)的敘述，不正確的是(　　) A．PCR技術(shù)是在實(shí)驗(yàn)室中以少量DNA制備大量DNA的技 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)與探針雜交技術(shù)可以檢測基因突變 解析：PCR技術(shù)是人工合成DNA的方法，原料是脫氧核苷酸，不是核糖核苷酸。 答案：C 5．PCR實(shí)驗(yàn)室中使用的微量離心管、緩沖溶液以及蒸餾水使用前必須進(jìn)行的關(guān)鍵步驟是(　　) A．反復(fù)洗滌　　　　 B．用酒精擦洗 C．高壓滅菌 D．在－20 ℃下儲存 解析：為了避免外源DNA等因素的污染，PCR實(shí)驗(yàn)室中使用的微量離心管、槍頭、緩沖液以及蒸餾水等在使用前必須進(jìn)行高壓滅菌。PCR所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在－20 ℃儲存。使用前，將所需的試劑從冰箱內(nèi)拿出，放在冰塊上緩慢融化。 答案：C 6．如圖表示利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的部分過程，其原理與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制類似。下列敘述錯誤的是(　　) A．從理論上推測，第二輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段占3/4 B．在第二輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段 C．引物之間或引物自身發(fā)生堿基互補(bǔ)配對則不能擴(kuò)增目的基因 D．耐熱的DNA聚合酶總將游離的脫氧核苷酸連接到3′端 解析：基因擴(kuò)增中引物通常是一小段DNA或RNA片段，從理論上推測，第二輪中含引物A的比例為3/4，第三輪中占7/8，A正確；由于題圖中的引物A和引物B均不在該片段的端點(diǎn)，因此第一輪循環(huán)后，得到的兩DNA片段中兩條脫氧核苷酸鏈都不等長；通過繪圖可推知，第二輪中亦不會出現(xiàn)等長的引物，所以在第二輪循環(huán)產(chǎn)物中不會出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段，B錯誤；引物A和引物B必須與目的基因配對，如果引物之間或引物自身發(fā)生堿基互補(bǔ)配對則不能擴(kuò)增目的基因，C正確；由于復(fù)制過程子鏈的合成方向是從子鏈的5′端向3′端延伸，所以耐熱的DNA聚合酶總將游離的脫氧核苷酸連接到3′端，D正確。 答案：B 7．如圖是cDNA形成過程和PCR擴(kuò)增過程示意圖。下列相關(guān)分析正確的是(　　) A．PCR技術(shù)利用了RNA雙鏈復(fù)制的原理 B．催化①過程的酶是RNA聚合酶 C．催化②⑤過程的酶都是DNA聚合酶，都能耐高溫 D．④過程發(fā)生的變化是引物與互補(bǔ)DNA鏈結(jié)合 解析：PCR技術(shù)利用了DNA雙鏈復(fù)制的原理，A錯誤；①過程為逆轉(zhuǎn)錄過程，故催化①過程的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶，B錯誤；催化②過程(DNA復(fù)制)需要的酶是DNA聚合酶，催化⑤過程(DNA單鏈延伸)的酶也是DNA聚合酶，⑤過程進(jìn)行的溫度是70 ℃，因此催化⑤過程的DNA聚合酶耐高溫，C錯誤；④為復(fù)性過程，發(fā)生的變化是引物與互補(bǔ)DNA鏈結(jié)合，D正確。 答案：D 8．DNA檢測技術(shù)可應(yīng)用于親子鑒定、遺傳病檢測等領(lǐng)域。DNA檢測離不開對樣品DNA的PCR擴(kuò)增。不同樣品DNA的擴(kuò)增過程或條件不同的是(　　) A．引物 B．DNA聚合酶 C．四種脫氧核苷酸 D．預(yù)變性的溫度 解析：不同的樣品DNA有不同的核苷酸序列，由于引物能與模板DNA(樣品DNA)按照堿基互補(bǔ)配對原則結(jié)合，因此不同樣品DNA所需的引物有不同的核苷酸序列。 答案：A 9．引物一般不是指(　　) A．引物是指一小段DNA或RNA B．它能與DNA母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對 C．PCR的引物長度通常為20～30個(gè)核苷酸 D．合成子鏈的原料 答案：D 10．PCR利用了DNA的熱變性原理，PCR儀實(shí)際上也是一種能自動調(diào)控溫度的儀器。下列對PCR過程中“溫度的控制”的說法，錯誤的是(　　) A．PCR反應(yīng)需要高溫，是為了確保模板是單鏈 B．延伸的溫度必須大于復(fù)性溫度，而小于變性溫度 C．要用耐高溫的DNA聚合酶 D．需要耐高溫的解旋酶 答案：D 11．多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)。請回答下列有關(guān)PCR技術(shù)的基本原理及應(yīng)用問題。 (1)DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，通常將__________的末端稱為5′端，當(dāng)引物與DNA母鏈通過堿基互補(bǔ)配對結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的__________開始延伸DNA鏈。 (2)PCR利用DNA的熱變性原理解決了打開DNA雙鏈的問題，但又導(dǎo)致了DNA聚合酶失活的新問題。到20世紀(jì)80年代，科學(xué)家從一種Taq細(xì)菌中分離到____________________，它的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用解決了上述問題。要將Taq細(xì)菌從其他普通的微生物中分離出來，所用的培養(yǎng)基叫__________。 (3)PCR的每次循環(huán)可以分為__________三步。假設(shè)在PCR反應(yīng)中，只有一個(gè)DNA片段作為模板，請計(jì)算在5次循環(huán)后，反應(yīng)物中大約有__________個(gè)這樣的DNA片段。 (4)請用簡圖表示出一個(gè)DNA片段在PCR反應(yīng)中第二輪的產(chǎn)物。 (5)簡述PCR技術(shù)的主要應(yīng)用。 解析：(2)因PCR利用了DNA的熱變性原理解決了打開DNA雙鏈的問題，所以用于催化DNA復(fù)制過程的DNA聚合酶要具有耐高溫的特性。用選擇培養(yǎng)基可將Taq細(xì)菌從其他普通的微生物中分離出來。(3)DNA復(fù)制兩條鏈均作為模板，進(jìn)行半保留復(fù)制，所以復(fù)制5次后得到的子代DNA分子數(shù)為25＝32個(gè)。(4)新合成的DNA鏈帶有引物，而最初的模板DNA的兩條鏈中只有一條帶有引物。(5)PCR技術(shù)可以對DNA分子進(jìn)行擴(kuò)增，所以可用于遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學(xué)、基因克隆和DNA序列測定等方面。 答案：(1)磷酸基團(tuán)　3′端 (2)耐高溫的Taq DNA聚合酶　選擇培養(yǎng)基 (3)變性、復(fù)性和延伸　32　(4)如圖所示： (5)遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學(xué)、基因克隆和DNA序列測定等。 12．PCR技術(shù)是將某一特定DNA片段在體外酶的作用下，復(fù)制出許許多多相同片段的一種方法，利用它能快速而特異地?cái)U(kuò)增任何要求的目的基因或DNA分子片段。它的基本過程如下： 注：圖中“▄”表示每次擴(kuò)增過程中需要的引物(用P代表)。每個(gè)引物含20個(gè)脫氧核苷酸，并分別與DNA片段兩端堿基互補(bǔ)，其作用是引導(dǎo)合成DNA子鏈 請據(jù)圖分析回答： (1)PCR技術(shù)的原理是模擬生物體內(nèi)________________的過程。 (2)PCR擴(kuò)增過程中對DNA片段進(jìn)行高溫加熱處理，其目的是_______________________，其作用相當(dāng)于細(xì)胞內(nèi)________酶的作用。 (3)在③適溫延伸過程中，必需加一特定的DNA聚合酶，從圖示中可判斷，該酶與一般人體細(xì)胞中的DNA聚合酶相比，最主要的特點(diǎn)是_____________________________________________________。 (4)假如引物都用3H標(biāo)記，從理論上計(jì)算，DNA片段經(jīng)3次擴(kuò)增所得的8個(gè)DNA分子中，含有3H 標(biāo)記的DNA分子占________%。 (5)假定DNA片段含200對脫氧核苷酸，經(jīng)3次擴(kuò)增，從理論上計(jì)算，除需要引物14個(gè)外，還需要游離的脫氧核苷酸________個(gè)。 解析：PCR技術(shù)是一種在體外模擬生物細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的過程，在這一過程中存在DNA分子變性(高溫使雙鏈解旋)、復(fù)性(低溫引物與單鏈結(jié)合)、延伸(中溫復(fù)制延伸)，其中高溫下雙鏈解旋相當(dāng)于解旋酶的作用。PCR過程中所使用的DNA聚合酶必須要能夠耐高溫。由于每一個(gè)DNA分子都要和引物結(jié)合，所以每一個(gè)DNA分子中都要含有引物；每個(gè)DNA都含有400個(gè)脫氧核苷酸，則計(jì)算式為：4008－400－2014＝2 520。 答案：(1)DNA復(fù)制　(2)使DNA雙鏈解開成為單鏈　解旋 (3)耐高溫　(4)100　(5)2 520