2019-2020年高中生物 5.2多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段同步練習(xí)（含解析）新人教版選修1.doc

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2019-2020年高中生物 5.2多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段同步練習(xí)（含解析）新人教版選修1 1.PCR過程與細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制過程相比,主要有兩點(diǎn)不同,它們是(　　)。 ①PCR過程需要的引物是人工合成的單鏈DNA或RNA?、赑CR過程不需要DNA聚合酶?、跴CR過程中DNA的解旋不依靠解旋酶,而是通過對反應(yīng)溫度的控制來實(shí)現(xiàn)的?、躊CR過程中,DNA不需要解旋,直接以雙鏈DNA為模板進(jìn)行復(fù)制 A.③④　　　　　　　　　　B.①② C.①③ D.②④ 解析:PCR過程與細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制過程相比較,主要有兩點(diǎn)不同:(1)PCR過程需要的引物是人工合成的單鏈DNA或RNA,長度通常為20~30個核苷酸。(2)PCR 過程中,DNA解旋不依賴解旋酶,而是通過對反應(yīng)溫度的控制來實(shí)現(xiàn)的。 答案:C 2.PCR技術(shù)中,引物的作用是(　　)。 A.打開DNA雙鏈 B.催化合成DNA子鏈 C.使DNA聚合酶能夠從引物的3端開始復(fù)制 D.提供模板 解析:DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA,而只能從3端延伸DNA鏈,引物的作用就在于此。 答案:C 3.下圖表示PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物,請分析它是哪次循環(huán)的產(chǎn)物?(　　) A.第一次循環(huán) B.第二次循環(huán) C.第三次循環(huán) D.第四次循環(huán) 解析:在PCR反應(yīng)中,以引物為標(biāo)記,第一次循環(huán)時,以加入的DNA為模板,兩條DNA鏈可分別由引物Ⅰ和引物Ⅱ與其結(jié)合并在DNA聚合酶的作用下延伸,所以形成的每個子DNA中只有一種引物;從第二次循環(huán)開始,上次產(chǎn)生的DNA分子又可作為模板參與反應(yīng),所以會形成DNA分子兩端均含有引物的情況。因此題干中所出現(xiàn)的情況是第一次循環(huán)的產(chǎn)物。 答案:A 4.下列關(guān)于DNA雙鏈的敘述,錯誤的是(　　)。 A.通常將DNA的羥基末端稱為5端,而磷酸基團(tuán)的末端稱為3端 B.通常將DNA的羥基末端稱為3端,而磷酸基團(tuán)的末端稱為5端 C.通常DNA聚合酶只能從3端延伸DNA鏈 D.通常DNA聚合酶不能從5端延伸DNA鏈 解析:為了明確DNA分子的方向,通常將DNA的羥基末端稱為3端,而磷酸基團(tuán)的末端稱為5端。 答案:A 5.下列有關(guān)PCR的描述,不正確的是(　　)。 A.PCR技術(shù)的原理是DNA復(fù)制 B.用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA是一個酶促反應(yīng),需耐高溫的解旋酶和DNA聚合酶 C.一個DNA片段經(jīng)PCR擴(kuò)增,可形成2n個DNA片段(n代表循環(huán)次數(shù)) D. PCR利用了DNA的熱變性來控制DNA的解旋與結(jié)合 解析:PCR是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù),它以極少量的DNA為模板,以四種脫氧核苷酸為原料,在引物作用下使DNA聚合酶從引物的3端連接脫氧核苷酸,短時間內(nèi)迅速復(fù)制上百萬份的DNA拷貝。PCR利用DNA在不同溫度下變性解聚或復(fù)性的特性來解旋并結(jié)合引物,不用解旋酶解旋。 答案:B 6.下列有關(guān)PCR過程的敘述,不正確的是(　　)。 A.變性過程中破壞的是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.復(fù)性過程中引物與DNA模板鏈的結(jié)合是依靠堿基互補(bǔ)配對原則完成的 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,其所需要酶的最適溫度較高 解析:變性是破壞堿基之間的氫鍵,解旋酶與高溫都可起到相同的作用,A項正確;復(fù)性過程引物與模板DNA結(jié)合過程遵循堿基互補(bǔ)配對原則,B項正確;延伸過程需要DNA聚合酶和四種脫氧核糖核苷酸,PCR是體外操作的,不需要ATP供能,C項錯誤;PCR所需酶為耐高溫的Taq DNA聚合酶,D項正確。 答案:C 7.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 8.小鼠雜交瘤細(xì)胞表達(dá)的單克隆抗體用于人體試驗時易引起過敏反應(yīng),為了克服這個缺陷,可選擇性擴(kuò)增抗體的可變區(qū)基因(目的基因)后再重組表達(dá)。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)。 A.設(shè)計擴(kuò)增目的基因的引物時不必考慮表達(dá)載體的序列 B.用PCR方法擴(kuò)增目的基因時必須知道基因的全部序列 C.PCR體系中一定要添加從受體細(xì)胞中提取的DNA聚合酶 D.一定要根據(jù)目的基因編碼產(chǎn)物的特性選擇合適的受體細(xì)胞 解析:本題考查PCR技術(shù)。A項中,設(shè)計擴(kuò)增目的基因的引物時,要考慮擴(kuò)增的目的基因與載體兩端序列堿基互補(bǔ)配對,故錯誤。B項中,DNA復(fù)制沿著模板進(jìn)行,不必知道基因的全部序列,故錯誤。C項中,PCR技術(shù)中的DNA聚合酶是耐高溫的DNA聚合酶,不是從受體細(xì)胞中提取的DNA聚合酶,故錯誤。D項中,目的基因編碼產(chǎn)物不同,相應(yīng)的受體細(xì)胞不同,故正確。 答案:D 9.在PCR擴(kuò)增的實(shí)驗中,加入一種提取物(一種模板DNA片段),但實(shí)驗得到的產(chǎn)物卻有兩種DNA。其原因可能是(　　)。 A.基因突變 B.Taq DNA聚合酶發(fā)生變異 C.基因污染 D.溫度過高 解析:發(fā)生題述狀況的原因是基因污染。因此,在PCR實(shí)驗中,一定要做到隔離操作區(qū)、分裝試劑、簡化操作程序、使用一次性吸液槍頭等,盡量避免基因污染。 答案:C 10.PCR技術(shù)(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))是一項在生物體外復(fù)制特定的DNA片段的核酸合成技術(shù),如圖表示合成過程。下列說法錯誤的是(　　)。 A.A過程高溫使DNA變性解旋,該過程不需要解旋酶的作用 B.C過程要用到的酶在高溫下失活,因此在PCR擴(kuò)增時需要再添加 C.如果把模板DNA的兩條鏈用15N標(biāo)記,游離的脫氧核苷酸不標(biāo)記,控制“94 ℃~55 ℃~72 ℃”溫度循環(huán)3次,則在形成的子代DNA中含有15N標(biāo)記的DNA占25% D.PCR中由堿基錯配引起的變異屬于基因突變 解析:PCR技術(shù)中用的Taq DNA聚合酶是耐高溫的,在72 ℃時不會失活,因此在PCR擴(kuò)增時不需添加。 答案:B 11.一個有15N標(biāo)記的DNA分子,放在沒有15N標(biāo)記的環(huán)境中培養(yǎng),利用PCR循環(huán)5次后15N標(biāo)記的DNA分子占總數(shù)的(　　)。 A.1/10 B.1/5 C.1/16 D.1/25 解析:一個DNA分子復(fù)制n次后產(chǎn)生的DNA分子數(shù)目為2n。在沒有15N標(biāo)記的環(huán)境中培養(yǎng),不論經(jīng)過多少次復(fù)制,得到的DNA分子中只有2個DNA分子被15N標(biāo)記,則經(jīng)過5次循環(huán)后,標(biāo)記的DNA分子占總數(shù)的2/25,即1/16。 答案:C 12.在PCR擴(kuò)增DNA的實(shí)驗中,預(yù)計一個DNA分子經(jīng)過30次循環(huán)后,應(yīng)該得到230個DNA分子,但是結(jié)果只有約210個DNA分子,那么出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因不可能是(　　)。 A.Taq DNA聚合酶的活力不夠,或活性受到抑制 B.系統(tǒng)設(shè)計欠妥 C.循環(huán)次數(shù)不夠 D.引物不能與親鏈結(jié)合 解析:如果Taq DNA聚合酶活力不夠,或活性受到抑制,則導(dǎo)致催化效率降低,得到的產(chǎn)物比預(yù)期的少,則A項正確。如果PCR系統(tǒng)設(shè)置欠妥,達(dá)不到預(yù)期的結(jié)果,則B項正確。如果循環(huán)次數(shù)過少,產(chǎn)物的量比預(yù)期的少,則C項正確。如果引物設(shè)計不合理,也許不能與模板DNA結(jié)合,造成無法進(jìn)行擴(kuò)增,則D項錯誤。 答案:D 13.在進(jìn)行DNA親子鑒定時,需大量的DNA。PCR技術(shù)(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))可以使樣品DNA擴(kuò)增,獲得大量DNA克隆分子。該技術(shù)的原理是利用DNA的半保留復(fù)制,在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如下圖,圖中短粗線是引物)。在很短的時間內(nèi)將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍,使實(shí)驗室所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。 (1)圖中的變性、延伸分別是指　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)假設(shè)PCR反應(yīng)中的DNA模板為P,第一輪循環(huán)的產(chǎn)物2個子代DNA為N1,第二輪的產(chǎn)物4個子代DNA為N2,N1、N2中分別含有模板DNA單鏈的DNA分別有　　　　個、　　　　個。若繼續(xù)循環(huán),該DNA片段共經(jīng)過30次循環(huán)后能形成　　　個DNA片段。 (3)某樣品的一個DNA分子中共含3 000個堿基對,堿基數(shù)量滿足:(A+T)/(G+C)=1/2,若經(jīng)5次循環(huán),至少需要向試管中加入　　　　　　　　　個腺嘌呤脫氧核苷酸。(不考慮引物所對應(yīng)的片段) (4)若下圖為第一輪循環(huán)產(chǎn)生的產(chǎn)物,請繪出以a鏈和b鏈為模板經(jīng)PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物。 解析:(1)變性的實(shí)質(zhì)是DNA雙鏈解旋;延伸的實(shí)質(zhì)是以DNA單鏈為模板,按堿基互補(bǔ)配對原則合成子鏈的過程。 (2)由于PCR原理為DNA雙鏈復(fù)制,其特點(diǎn)是半保留復(fù)制,所以無論復(fù)制幾次,模板鏈一直存在于2個DNA分子中。DNA復(fù)制的數(shù)量變化是指數(shù)式增長方式。 (3)由(A+T)/(G+C)=1/2可知A∶T∶G∶C=1∶1∶2∶2,所以A的比例為1/6,在一個DNA分子中的數(shù)量為3 0002(1/6)=1 000個,5次循環(huán)形成的DNA數(shù)為32個,所以由原料合成的DNA數(shù)相當(dāng)于32-1=31個,至少需腺嘌呤脫氧核苷酸為311 000=31 000個。 (4)畫圖的關(guān)鍵是注意引物A、B的位置和所對應(yīng)的模板鏈。 答案:(1)模板DNA雙鏈解旋形成單鏈　在DNA聚合酶的作用下,原料脫氧核苷酸聚合形成新的DNA鏈　 (2)2　2　230　 (3)31 000　 (4)如圖 14.近10年來,PCR技術(shù)(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))成為分子生物學(xué)實(shí)驗室的一種常規(guī)手段,其原理是利用DNA半保留復(fù)制,在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如下圖所示)。 (1)加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開　　　　鍵,稱為　　　　,在細(xì)胞中是在　　　　酶的作用下進(jìn)行的。 (2)當(dāng)溫度降低時,引物與模板末端結(jié)合,在DNA聚合酶的作用下,引物沿模板延伸,最終合成兩條DNA分子,此過程中原料是　　　　　,遵循　　　　。 (3)PCR技術(shù)的必需條件,除了模板、原料、　　　　酶以外,至少還有三個條件,即:液體環(huán)境、適宜的　　　　和　　　　。 (4)通過PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,若將一個用15N標(biāo)記的DNA分子放入試管中,以含有14N的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復(fù)制4次之后,則15N標(biāo)記的DNA分子占全部DNA總數(shù)的比例為　　　　。 (5)現(xiàn)有一段DNA序列:5CAAGGATCC3 3 G T T C C T A G G 5。如果它的引物1為5GGA—OH,則引物2為　　　　。 解析:DNA兩條鏈之間的堿基通過氫鍵形成堿基對,從而將兩條鏈連接起來。因而,要想打開DNA雙鏈,必須打開氫鍵,這一過程在細(xì)胞內(nèi)是在解旋酶作用下完成的,在細(xì)胞外(PCR)則是通過高溫實(shí)現(xiàn)的。合成DNA時,所用的原料是4種游離的脫氧核苷酸,復(fù)制過程遵循堿基互補(bǔ)配對原則。PCR技術(shù)的條件除了模板、原料、酶以外,還要有適宜的溫度和酸堿度以及液體環(huán)境;用含15N標(biāo)記的DNA分子作為模板,連續(xù)復(fù)制4次,共得到DNA分子數(shù)為24=16個,其中含有15N標(biāo)記的有兩個,占全部DNA分子總數(shù)的1/8。 答案:(1)氫　解旋　解旋 (2)4種脫氧核苷酸　堿基互補(bǔ)配對原則 (3)Taq DNA聚合　溫度　pH (4)1/8 (5)5CAA—OH 15.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DNA片段作為模板,請計算在5次循環(huán)后,反應(yīng)物中大約有　　　　個這樣的DNA片段。 (4)請用簡圖表示出一個DNA片段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:(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已經(jīng)存在的核酸的3羥基上,與DNA母鏈結(jié)合的RNA引物就提供這個羥基。(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。(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) (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。