2024高中生物專題5DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)課題2多聚酶鏈式反應(yīng)擴增DNA片段課堂演練含解析新人教版選修1

PAGE7-課題2多聚酶鏈式反應(yīng)擴增DNA片段1．PCR技術(shù)限制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，當溫度漸漸降低時，又能重新結(jié)合形成雙鏈。答案：C2．下圖表示PCR擴增的產(chǎn)物，請分析它是哪次循環(huán)的產(chǎn)物()A．第一次循環(huán) B．其次次循環(huán)C．第三次循環(huán) D．第四次循環(huán)解析：在PCR反應(yīng)中以引物為標記，第一次循環(huán)時，以加入的DNA為模板，兩條DNA鏈分別由引物Ⅰ和引物Ⅱ與其結(jié)合，并在DNA聚合酶的作用下延長，所以，形成的每個子代DNA中只有一種引物。答案：A3．PCR一般要經(jīng)過三十多次循環(huán)，從其次輪循環(huán)起先，上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參加反應(yīng)，由引物Ⅰ延長而成的DNA單鏈作模板時將()A．仍與引物Ⅰ結(jié)合進行DNA子鏈的延長B．與引物Ⅱ結(jié)合進行DNA子鏈的延長C．同時與引物Ⅰ和引物Ⅱ結(jié)合進行子鏈延長D．無需與引物結(jié)合，在酶的作用下從頭合成子鏈解析：當由引物Ⅰ延長而成的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(yīng)從另一端起先合成，即由引物Ⅱ結(jié)合延長DNA的子鏈。答案：B4．下列關(guān)于DNA對高溫的耐受性的說法，不正確的是()A．DNA對高溫的耐受性一般要比蛋白質(zhì)強B．溫度超過80℃后DNA將變性，即使復(fù)原到常溫，生物活性也不能復(fù)原C．不同生物的DNA的“變性”溫度不肯定相同D．深海熱泉旁邊生活的生物的DNA對高溫的耐受性更強，其DNA中鳥嘌呤所占的比例更高解析：溫度超過80℃后DNA變性，溫度降低，DNA分子會復(fù)性，B錯誤。G、C堿基對占比越高，DNA分子熱穩(wěn)定性越高，D正確。答案：B5．隨著探討的不斷深化，PCR技術(shù)被不斷改進，從原先只能擴增幾個kb(千堿基對)的基因到目前已能擴增長達幾十個kb的DNA片段。PCR的簡要過程如下圖所示，請分析回答下列有關(guān)問題：(1)通過分析得出新合成的DNA分子中，A＝T，C＝G，這個事實說明DNA分子的合成遵循________。(2)若將1個DNA分子拷貝10次，則須要在緩沖液中至少加入________個引物。(3)DNA子鏈復(fù)制的方向是________，這是由于____________。解析：(1)分析得出新合成的DNA分子中，A＝T，C＝G，這個事實說明DNA分子的合成遵循堿基互補配對原則。(2)在DNA分子擴增時，須要兩種引物，由于新合成的子鏈都須要引物作為復(fù)制的起點，故所需的引物數(shù)目等于新合成的DNA子鏈數(shù)目，即2×210－2＝(211－2)個。(3)引物是一種單鏈DNA或RNA分子，它能與解開的DNA母鏈的3′端結(jié)合，為DNA聚合酶供應(yīng)延長位點，使DNA聚合酶從引物的3′端起先連接脫氧核苷酸，從而確定了DNA子鏈復(fù)制的方向是從5′端到3′端。答案：(1)堿基互補配對原則(2)211－2(3)5′端到3′端DNA聚合酶只能從引物的3′端拼接單個脫氧核苷酸分子A級基礎(chǔ)鞏固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，也可利用解旋酶實現(xiàn)B．引物與單鏈相應(yīng)互補序列結(jié)合是依靠堿基互補配對原則完成C．延長過程中須要DNA聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸D．PCR與細胞內(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)互補序列結(jié)合是依靠堿基互補配對原則完成，B正確；延長過程中須要熱穩(wěn)定DNA聚合酶、ATP、四種脫氧核糖核苷酸，C錯誤；PCR技術(shù)須要高溫解成單鏈，故PCR與細胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需酶的最適溫度較高，D正確。答案：C2．PCR技術(shù)最突出的優(yōu)點是()A．原理簡潔B．原料易找C．TaqDNA聚合酶有耐熱性D．快速、高效、敏捷、易于操作答案：D3．PCR技術(shù)的操作步驟依次是()A．高溫變性、中溫延長、低溫復(fù)性B．高溫變性、低溫復(fù)性、中溫延長C．中溫延長、高溫變性、低溫復(fù)性D．中溫延長、低溫復(fù)性、高溫變性答案：B4．利用PCR技術(shù)擴增目的基因，其原理與細胞內(nèi)DNA復(fù)制類似(如圖所示)。圖中引物為單鏈DNA片段，它是子鏈合成延長的基礎(chǔ)。下列有關(guān)PCR過程的敘述中，正確的是()A．PCR是一項在生物體外復(fù)制特定的完整的DNA分子的核酸合成技術(shù)B．PCR過程中只須要兩個引物分子C．Taq酶的作用是將單個的脫氧核苷酸連接到雙鏈DNA片段上D．在第三輪循環(huán)產(chǎn)物中起先出現(xiàn)兩條核苷酸鏈等長的DNA片段解析：PCR是一項在生物體外復(fù)制特定的DNA分子片段的技術(shù)，A錯誤；PCR過程中須要兩種引物分子，B錯誤；Taq酶的作用是將單個的脫氧核苷酸連接到延長的單鏈DNA片段上，C錯誤；由于引物A和引物B均不在該片段的端點，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，其次輪中亦不會出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段，所以在第三輪循環(huán)產(chǎn)物中起先出現(xiàn)兩條核苷酸鏈等長的DNA片段，D正確。答案：D5．PCR技術(shù)擴增DNA的過程中，DNA片段經(jīng)若干次擴增后，其數(shù)目的理論值改變曲線是()解析：PCR反應(yīng)中DNA的擴增與體內(nèi)DNA復(fù)制是類似的，即1個DNA分子復(fù)制1次，產(chǎn)生2個DNA分子，復(fù)制2次產(chǎn)生4個DNA分子，呈指數(shù)擴增。1個DNA分子，經(jīng)過n次復(fù)制后得到的DNA分子數(shù)量為2n，與C項曲線相符。答案：C6．在PCR擴增DNA的試驗中，預(yù)料一個DNA分子經(jīng)過30次循環(huán)后，應(yīng)當?shù)玫?30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)象的緣由不行能是()A．TaqDNA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．引物不能與母鏈結(jié)合解析：假如TaqDNA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，A正確。假如PCR系統(tǒng)設(shè)計欠妥，則達不到預(yù)期的結(jié)果，B正確。假如循環(huán)次數(shù)過少，產(chǎn)物的量比預(yù)期的少，C正確。假如引物設(shè)計不合理，若不能與模板DNA結(jié)合，將造成無法進行擴增，而結(jié)果得到了210個DNA分子，D錯誤。答案：DB級實力訓(xùn)練7．PCR技術(shù)有效地解決了因為樣品中DNA含量太低而難以對樣品進行探討的問題，被廣泛應(yīng)用。此過程須要一種TaqDNA聚合酶。請回答有關(guān)問題：(1)體內(nèi)DNA復(fù)制過程中用解旋酶打開雙鏈DNA，而PCR技術(shù)中應(yīng)用_______________________________________________。(2)TaqDNA聚合酶是從水生耐熱細菌Taq中分別的。①為什么Taq細菌能從熱泉中被篩選出來呢？___________________________________________________________________。②TaqDNA聚合酶的功能是____________________________。③為了使TaqDNA聚合酶能夠多次反復(fù)利用，可采納________技術(shù)，常用的方法為___________________________________。(3)與體內(nèi)DNA復(fù)制相比，PCR反應(yīng)要在________中才能進行，并且要嚴格限制________條件。(4)PCR中加入的引物有________種，加入引物的作用是_____________________________________________________。答案：(1)高溫使雙鏈DNA分子解聚為單鏈(2)①熱泉70～80℃的高溫條件淘汰了絕大多數(shù)微生物②催化脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵③固定化酶化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法(3)肯定的緩沖溶液溫度(4)2作為DNA復(fù)制的起點8．H7N9型禽流感是全球首次發(fā)覺的新亞型RNA流感病毒，目前最為快速有效的檢測手段是RT－PCR核酸檢測。RT－PCR的過程包括反轉(zhuǎn)錄作用從RNA合成cDNA，再以cDNA為模板進行擴增，過程如下圖所示。據(jù)此分析下列問題：(1)傳統(tǒng)PCR技術(shù)的原理是________，過程中低溫退火的含義是_________________________________________________________。(2)在RT－PCR中每一步都有酶的參加，上圖中過程1中的關(guān)鍵酶是________；PCR中的關(guān)鍵酶是________，該酶的作用特點是________、__________________。(3)在對病毒核酸進行檢測時，主要通過RT－PCR擴增其關(guān)鍵的基因序列，這時引物的設(shè)計就特別關(guān)鍵，依據(jù)下圖分析，請你選擇合適的引物：________。答案：(1)DNA復(fù)制引物與模板鏈互補配對(2)反轉(zhuǎn)錄酶TaqDNA聚合酶(DNA聚合酶)耐高溫不能從頭合成DNA，只能從3′端延長DNA鏈(3)引物Ⅰ和引物Ⅱ9．多聚酶鏈式反應(yīng)(PCR)是一種體外快速擴增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的兩條鏈是反向平行的，通常將__________的末端稱為5′端，當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的__________起先延長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80年頭，科學(xué)家從一種Taq細菌中分別到____________________，它的發(fā)覺和應(yīng)用解決了上述問題。要將Taq細菌從其他一般的微生物中分別出來，所用的培育基叫__________。(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片段在PCR反應(yīng)中其次輪的產(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。用選擇培育基可將Taq細菌從其他一般的微生物中分別出來。(3)DNA復(fù)制兩條鏈均作為模板，進行半保留復(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分子進行擴增，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3′端(2)耐高溫的TaqDNA聚合酶選擇培育基(3)變性、復(fù)性和延長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10．近20年來，PCR技術(shù)(多聚酶鏈式反應(yīng))成為分子生物學(xué)試驗室的一種常規(guī)試驗手段，其原理是利用DNA半保留復(fù)制，在試管中進行DNA的人工復(fù)制(如下圖)，在短時間內(nèi)，將DNA擴增幾百萬倍甚至幾十億倍，從而使試驗室所須要的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。(1)加熱使DNA雙鏈間的________鍵完全打開，稱為________；而在細胞中是在________酶的作用下進行的。(2)假如只須要大量克隆模板DNA中間的某個特定區(qū)段，應(yīng)當加入________種特定的引物。當溫度降低至55℃時，引物與兩條“伸展”的模板鏈的特定位置結(jié)合，在DNA聚合酶的作用下，只能在引物的______端連接脫氧核苷酸，兩條子鏈的延長方向都是_______。(3)PCR技術(shù)的必需條件，除了模板、原料、酶之外，至少還有三個條件，即液體環(huán)境、相宜的__________和__________，前者由________自動調(diào)控，后者則靠________來維持。(4)通過PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制，假如將一個用15N標記的DNA分子放入試管中，以14N標記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制四次之后，則15N標記的DNA分子占全部DNA分子總數(shù)的比例是________。解析：(1)PCR技術(shù)利用熱變性原理使DNA雙鏈之間的氫鍵斷裂，稱為解旋，而在細胞內(nèi)是在解旋酶的作用下使氫鍵斷裂。(2)PCR分為三個基本反應(yīng)步驟：變性(95℃)、復(fù)性(55℃)、延長(72℃)，其特異性依靠于與靶序列互補的引物，引物是兩段與待擴增DNA序列互補的片段，兩引物之間的距離確定擴增片段的長度。由于