2018-2019學年高中生物 課時跟蹤檢測（十三）多聚酶鏈式反應擴增DNA片段（含解析）新人教版選修1 .doc

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多聚酶鏈式反應擴增DNA片段 一、選擇題 1．關于PCR的說法，錯誤的是(　　) A．PCR是體外復制DNA的技術 B．PCR過程中只需要一個模板DNA、兩個引物分子、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雙鏈復制原理 解析：選B　PCR技術是一種在體外迅速擴增DNA片段的技術；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技術的原理和DNA的復制原理是一樣的，都是半保留復制。 2．關于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制整個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擴增的是引物之間的固定長度的DNA序列。Taq DNA聚合酶能耐高溫，所以在反應體系中可反復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．多聚酶鏈式反應是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法，由高溫變性、低溫復性及適溫延伸等幾步反應組成一個周期，循環(huán)進行，使目的DNA得以迅速擴增，其簡要過程如圖所示。下列關于PCR技術的敘述錯誤的是(　　) A．PCR技術是在實驗室中以少量DNA制備大量DNA的技術 B．反應中新合成的DNA又可以作為下一輪反應的模板 C．PCR技術中以核糖核苷酸為原料，以指數(shù)方式擴增 D．應用PCR技術與DNA分子雜交技術可以檢測基因突變 解析：選C　PCR技術是體外大量擴增DNA的技術，即以少量DNA制備大量DNA的技術；PCR技術的原理是DNA復制，反應中新合成的DNA又可以作為下一輪反應的模板，所需原料是脫氧核苷酸，以指數(shù)方式擴增；應用PCR技術與DNA分子雜交技術可以檢測基因突變。 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，由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時將(　　) A．仍與引物Ⅰ結合進行DNA子鏈的延伸 B．與引物Ⅱ結合進行DNA子鏈的延伸 C．同時與引物Ⅰ和引物Ⅱ結合進行子鏈的延伸 D．無須與引物結合，在酶的作用下從頭合成子鏈 解析：選B　當由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時，此單鏈引物端為5′端，因此與它互補的子鏈應從另一端開始合成，即與引物Ⅱ結合延伸DNA的子鏈。 5．在PCR擴增DNA的實驗中，根據(jù)設計，一分子DNA經(jīng)30次循環(huán)后，應得到約230個DNA分子，但結果只有約210個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?、赥aq DNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制?、垡锊荒芘c親鏈結合　④系統(tǒng)設計欠妥 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 解析：選B?、傺h(huán)次數(shù)過少，產(chǎn)物的量比預期的少；②Taq DNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制會導致擴增效率低，得到的產(chǎn)物比預期的少；③如果引物設計不合理，則無法進行擴增；④PCR系統(tǒng)設置不妥，將達不到預期的效果。 6．下列關于PCR技術的敘述，正確的是(　　) A．PCR技術建立在對擴增的目的基因序列完全已知的基礎上 B．該技術需要解旋酶和熱穩(wěn)定的DNA聚合酶 C．該技術需要一對特異性的引物，要求一對引物的序列是互補的 D．該技術應用體內DNA雙鏈復制原理，也需要模板、原料、酶等條件 解析：選D　PCR技術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技術不需要解旋酶。PCR技術需要引物，但引物的序列不能是互補的，否則，在復性時，兩種引物通過堿基互補配對結合而失去作用。 7．下列有關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 ℃會變性 D．PCR需要在一定的緩沖液中進行 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的實驗操作中，下列說法正確的是(　　) ①在微量離心管中添加各種試劑時，只需要一個槍頭 ②離心管的蓋子一定要蓋嚴 ③用手指輕彈離心管壁 ④離心的目的是使反應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成分時，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必須更換，以確保實驗的準確性；蓋嚴離心管口的蓋子，防止實驗中外源DNA污染；用手指輕輕彈擊離心管的側壁，使反應液混合均勻；離心的目的是使反應液集中在離心管的底部，提高反應效果。 9．復性溫度是影響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)生結合。PCR的結果可不考慮原來解旋開的兩個DNA模板鏈的重新結合，原因不包括(　　) A．由于模板DNA比引物復雜得多 B．引物和模板之間的碰撞結合機會遠遠高于模板互補鏈之間的碰撞 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)變性不可能再次結合 解析：選D　DNA雙鏈變性解旋后是可以再次結合的，只不過是在PCR中，引物量較多，與DNA模板鏈結合機會大，而原來兩條母鏈再次結合的機會小。 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為模板復制產(chǎn)生的(　　) A．②①③④ B．①③④② C．①②④③ D．①②③④ 解析：選D　因為PCR的反應過程需要引物，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技術是一項在生物體外復制特定的DNA片段的核酸合成技術，下圖表示合成過程，請據(jù)圖分析回答： (1)A過程高溫使DNA變性解旋，對該過程的敘述，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擴增時可以______加入，________(填“需要”或“不需要”)再添加。PCR反應除提供酶外，還需要滿足的基本條件有__________________________________________________。 (3)如果模板DNA分子共有a個堿基對，其中含有胞嘧啶m個，則該DNA復制10次，需要加入胸腺嘧啶脫氧核苷酸____________________個。 (4)PCR中由堿基錯配引起的變異屬于_____________________________________。假設對一個DNA進行擴增，第一次循環(huán)時一條模板鏈上發(fā)生堿基錯配，之后正常配對，則擴增若干次后檢測所有DNA的擴增片段，與原DNA相應片段相同的占________________________________________________________________________。 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技術的延伸階段，當系統(tǒng)溫度上升至72 ℃左右時，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)在一個雙鏈DNA分子中，C＋T占堿基總數(shù)的一半，則T的數(shù)目為(a－m)個，復制10次，新增加了(210－1)個DNA分子，故需補充胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目為(210－1)(a－m)個。(4)基因中堿基對的改變屬于基因突變。以一個DNA進行擴增，第一次循環(huán)時某一條模板鏈上發(fā)生堿基錯配，以后按正常配對方式進行擴增，以錯配鏈作為模板擴增的都是錯誤的DNA分子，原正常鏈擴增得到的DNA分子都是正常的DNA分子，故若干次后檢測所有DNA的擴增片段，與原DNA相應片段相同的占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合的兩種引物、四種脫氧核苷酸，同時通過控制溫度使DNA復制在體外反復進行　(3)(210－1)(a－m)　(4)基因突變　75% (或3/4) 12．請回答基因工程方面的有關問題： (1)利用PCR技術擴增目的基因，其原理與細胞內DNA復制類似(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。①從理論上推測，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的DNA片段。 (2)設計引物是PCR技術關鍵步驟之一。某同學設計的兩組引物(只標注了部分堿基序列)都不合理(如下圖)，請分別說明理由。 ①第1組：______________________________________________________； ②第2組：________________________________________________________________。 (3)PCR反應體系中含有熱穩(wěn)定DNA聚合酶，下面的表達式不能正確反映DNA聚合酶的功能，這是因為______________________________________________________。 解析：(1)①從理論上推測，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的DNA片段。(2)某同學設計的兩組引物(只標注了部分堿基序列)都不合理，原因：①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部發(fā)生堿基互補配對而失效；②引物 Ⅰ′自身折疊后會出現(xiàn)局部堿基互補配對而失效。(3)DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸連續(xù)結合到雙鏈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)生堿基互補配對而失效 ②引物 Ⅰ′自身折疊后會出現(xiàn)局部堿基互補配對而失效 (3)DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸連續(xù)結合到雙鏈DNA片段的引物鏈上 13．如圖為細胞內DNA復制過程示意圖，該過程在體外也可進行，以獲得大量相同的DNA片段，該項技術被稱為PCR技術，又稱多聚酶鏈式反應，請分析回答： (1)PCR過程與細胞內DNA復制相比，主要不同點是 ________________________________________________________________________。 (2)PCR技術過程的三個步驟是：________、________、________。 (3)假設PCR過程中，只用一個DNA片段作為模板，30次循環(huán)后，理論上反應物中有________個這樣的DNA片段。 (4)PCR技術能在幾小時內將微量的DNA片段特異性地擴增上百萬倍，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技術的應用：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)PCR過程與細胞內DNA復制相比，主要不同點是：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、復性和延伸三個步驟。(3)由于一個DNA片段作為模板，一次循環(huán)能產(chǎn)生2個DNA片段，所以30次循環(huán)后，反應物中大約有230個這樣的DNA片段。(4)PCR技術有廣泛的應用，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