2024-2025學(xué)年高中生物專題5DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)課題2多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段精練含解析新人教版選修1

PAGEPAGE7課題2多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段一、選擇題1．(2024·雙鴨山期末)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(gè)酶促反應(yīng)，須要用到耐高溫的解旋酶和DNA聚合酶C．一個(gè)DNA片段經(jīng)PCR擴(kuò)增n次，可形成2n個(gè)DNA片段D．PCR利用DNA的熱變性來限制DNA的解聚與結(jié)合解析：選BPCR是一種體外快速擴(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(shí)間內(nèi)快速復(fù)制上百萬份的DNA。PCR利用DNA在不同溫度下變性或復(fù)性的特性來解旋并結(jié)合引物，不須要解旋酶。2．下列有關(guān)PCR技術(shù)的敘述，錯(cuò)誤的是()A．PCR技術(shù)利用了DNA的熱變性來限制DNA的解聚與結(jié)合，不須要解旋酶B．DNA聚合酶不能從頭起先合成DNA，而只能從引物的3′端延長DNA鏈C．PCR的引物的基本單位是肯定脫氧核苷酸D．?dāng)U增DNA時(shí)，須要加入兩種引物解析：選CPCR擴(kuò)增中雙鏈DNA解開不須要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動解開，A正確；DNA聚合酶不能從頭起先合成DNA，而只能從引物的3′端延長DNA鏈，B正確；引物是一段單鏈DNA或RNA，因此其基本單位是脫氧核苷酸或核糖核苷酸，C錯(cuò)誤；采納PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA時(shí)，須要加入兩種引物，D正確。3．PCR利用了DNA的熱變性原理，PCR儀事實(shí)上也是一種能自動調(diào)控溫度的儀器。下列對PCR過程中“溫度的限制”的說法，錯(cuò)誤的是()A．PCR反應(yīng)須要高溫，這是為了確保模板是單鏈B．延長的溫度必需高于復(fù)性溫度，而低于變性溫度C．要用耐高溫的DNA聚合酶D．須要耐高溫的解旋酶解析：選DPCR是體外DNA擴(kuò)增技術(shù)，DNA雙鏈的解開不須要解旋酶，高溫可使其變性解聚。延長是在耐高溫的TaqDNA聚合酶的作用下依據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則合成新的DNA，延長的溫度要高于復(fù)性溫度但低于變性溫度。4．(2024·重慶八中期中)關(guān)于PCR技術(shù)的應(yīng)用，錯(cuò)誤的一項(xiàng)是()A．古生物學(xué)、刑偵破案、DNA序列測定B．診斷遺傳疾病、基因克隆、古生物學(xué)C．DNA序列測定、基因克隆、刑偵破案D．診斷遺傳疾病、合成核苷酸、DNA序列測定解析：選DPCR技術(shù)是體外擴(kuò)增DNA的技術(shù)，用來在體外合成大量DNA，供各種探討或診斷須要。本技術(shù)以脫氧核苷酸作為原料，但這個(gè)過程無法合成核苷酸。5．下列關(guān)于PCR操作過程的敘述，錯(cuò)誤的是()A．PCR試驗(yàn)中運(yùn)用的微量離心管、槍頭、緩沖液以及蒸餾水等在運(yùn)用前必需進(jìn)行高壓滅菌B．PCR所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在－20℃儲存C．PCR所用的緩沖液和酶從冰箱拿出之后，放在高溫環(huán)境中快速溶化D．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需更換解析：選C為了避開外源DNA等因素的影響，PCR試驗(yàn)中運(yùn)用的微量離心管、槍頭、緩沖液以及蒸餾水等在運(yùn)用前必需進(jìn)行高壓滅菌，A正確；PCR所用的緩沖液和酶一般須要分裝成小份，并在－20℃儲存，B正確；PCR所用的緩沖液和酶從冰箱拿出之后，放在冰塊上緩慢溶化，C錯(cuò)誤；為避開液體的交叉污染，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需更換，D正確。6．(2024·大連期末)PCR反應(yīng)的最大特點(diǎn)是具有較強(qiáng)的擴(kuò)增實(shí)力與極高的靈敏性，但令人頭痛的問題是易污染，下列關(guān)于防止污染的方法不正確的是()A．將樣品的處理、PCR反應(yīng)液的配制、PCR反應(yīng)及PCR產(chǎn)物的鑒定等步驟分區(qū)或分室進(jìn)行B．用移液器吸樣時(shí)要慢，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必需更換C．全部的PCR試劑都應(yīng)用大瓶分裝，以削減重復(fù)加樣次數(shù)，避開污染D．PCR反應(yīng)液應(yīng)與樣品及PCR產(chǎn)物分開保存，不應(yīng)放于同一冰盒或同一冰箱中解析：選CPCR所用的緩沖液和酶等應(yīng)分裝成小份，并在－20℃儲存。運(yùn)用前，將所需試劑從冰箱拿出，放在冰塊上緩慢溶化。7．(2024·西安期中)科學(xué)家分別出真核細(xì)胞中某種結(jié)構(gòu)的各種成分，對分別的成分用雙縮脲試劑和二苯胺試劑進(jìn)行檢測，發(fā)覺能夠使雙縮脲試劑呈現(xiàn)紫色反應(yīng)，使二苯胺試劑呈現(xiàn)藍(lán)色反應(yīng)。則該細(xì)胞結(jié)構(gòu)不行能是()A．葉綠體 B．線粒體C．細(xì)胞壁 D．染色體解析：選C能夠使雙縮脲試劑呈現(xiàn)紫色反應(yīng)的是蛋白質(zhì)，使二苯胺試劑呈現(xiàn)藍(lán)色反應(yīng)的是DNA，所以該細(xì)胞結(jié)構(gòu)既含有蛋白質(zhì)，又含有DNA，選項(xiàng)中滿意這兩個(gè)條件的結(jié)構(gòu)有葉綠體、線粒體和染色體。8．運(yùn)用PCR儀的詳細(xì)操作依次應(yīng)為()①設(shè)計(jì)好PCR儀的循環(huán)程序②按配方打算好各組分③用微量移液器在微量離心管中依次加入各組分④進(jìn)行PCR反應(yīng)⑤離心使反應(yīng)液集中在離心管底部A．②③①④⑤ B．①⑤③②④C．②③⑤①④ D．④②⑤③①解析：選C運(yùn)用PCR儀的操作步驟一般分為打算→移液→混合→離心→反應(yīng)。PCR儀是一種自動限制溫度的儀器，設(shè)計(jì)好循環(huán)程序就可以進(jìn)行反應(yīng)了。9．在PCR過程中，雙鏈DNA解聚為單鏈、引物與單鏈結(jié)合以及形成新的子鏈所須要的大致溫度依次是()A．72℃、50℃、90℃ B．90℃、50℃、72℃C．50℃、72℃、90℃ D．50℃、90℃、72℃解析：選B雙鏈DNA的解旋，須要高溫(一般須要90℃左右)來破壞氫鍵。溫度下降到50℃左右，兩種引物通過堿基互補(bǔ)配對與兩條單鏈DNA結(jié)合，此過程為復(fù)性。溫度上升到72℃左右時(shí)，在DNA聚合酶的作用下，以四種脫氧核苷酸為原料合成新的DNA鏈，此過程為延長。10．(2024·臨川期中)PCR一般要經(jīng)過三十多次循環(huán)，從其次次循環(huán)起先，上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參加反應(yīng)，下列相關(guān)敘述正確的是()A．由引物Ⅰ延長而成的DNA單鏈作模板時(shí)，仍與引物Ⅰ結(jié)合進(jìn)行DNA子鏈的延長B．由引物Ⅰ延長而成的DNA單鏈作模板時(shí)，無需與引物結(jié)合，干脆在酶的作用下從頭合成子鏈C．若只有1個(gè)DNA片段作為模板，經(jīng)過5次循環(huán)，會含有這樣的DNA片段32個(gè)D．若只有1個(gè)DNA片段作為模板，經(jīng)過2次循環(huán)，含引物Ⅰ的DNA單鏈占DNA總鏈數(shù)的1/4解析：選C當(dāng)由引物Ⅰ延長而成的DNA單鏈作模板時(shí)，此單鏈引物固定端為5′端，因此與它互補(bǔ)的子鏈應(yīng)從另一端起先合成，即與引物Ⅱ結(jié)合延長DNA子鏈，A、B錯(cuò)誤；若只有1個(gè)DNA片段作為模板，經(jīng)過5次循環(huán)，DNA復(fù)制了5次，可以得到的DNA分子數(shù)是25＝32(個(gè))，C正確；若只有1個(gè)DNA片段作為模板，經(jīng)過2次循環(huán)，會形成4個(gè)DNA片段，8條單鏈，其中含有原始模板鏈(不含引物)2條，另外6條單鏈中含有引物Ⅰ的有3條單鏈，含有引物Ⅱ的有3條單鏈，即含有引物Ⅰ的DNA單鏈占DNA總鏈數(shù)的3/8，D錯(cuò)誤。11．如圖表示PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物，請分析它是第幾次循環(huán)的產(chǎn)物()A．第一次 B．其次次C．第三次 D．第四次解析：選A在PCR反應(yīng)中，以引物為標(biāo)記，第一次循環(huán)時(shí)，以加入的DNA為模板，兩條DNA鏈可分別由引物Ⅰ和引物Ⅱ與模板鏈結(jié)合并在DNA聚合酶的作用下延長，所以形成的每個(gè)子DNA中只有一種引物；從其次次循環(huán)起先，上次產(chǎn)生的DNA分子又可作為模板參加反應(yīng)，所以會形成DNA分子兩端均含有引物的狀況。因此題圖中所出現(xiàn)的狀況是第一次循環(huán)的產(chǎn)物。12．(2024·成都期中)如圖表示DNA的變性和復(fù)性，下列相關(guān)說法正確的是()A．由左向右的過程表示熱(80～100℃)變性的過程B．由右向左的過程為DNA雙鏈快速制冷復(fù)性C．變性與在生物體內(nèi)解旋過程的條件、實(shí)質(zhì)都相同D．圖中DNA片段共有4個(gè)游離的磷酸基團(tuán)、4個(gè)3′端解析：選A變性后的DNA在緩慢降溫后才會復(fù)性；變性與在生物體內(nèi)解旋過程的條件不同、實(shí)質(zhì)相同；任一DNA片段都有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)(5′端)和兩個(gè)3′端。二、非選擇題13．(2024·洛陽模擬)PCR是一種體外快速擴(kuò)增DNA的方法，用于擴(kuò)增特定的DNA片段，數(shù)小時(shí)內(nèi)可使目的基因片段擴(kuò)增到數(shù)百萬個(gè)。PCR須要模板DNA、引物、四種脫氧核苷酸和耐熱的DNA聚合酶等條件。如圖為模板DNA分子及2種引物，請據(jù)圖回答相關(guān)問題：(1)PCR與體內(nèi)DNA復(fù)制的不同之處主要表現(xiàn)在溫度環(huán)境的不同，在PCR技術(shù)中先用95℃高溫處理的目的是____________________________，而這一過程在細(xì)胞內(nèi)是通過________________實(shí)現(xiàn)的。(2)在PCR技術(shù)中所須要的引物實(shí)質(zhì)上是一小段__________________。請?jiān)趫D中繪出引物結(jié)合的位置。(3)若將1個(gè)DNA分子拷貝10次，則須要在緩沖液中至少加入________個(gè)引物。(4)DNA子鏈延長的方向是_________，這是由于____________________。解析：(1)在PCR技術(shù)中，用95℃高溫處理的目的是使DNA分子中的氫鍵斷裂，兩條鏈解開，即使DNA分子變性。(2)引物是一小段單鏈DNA或RNA分子。(3)在DNA分子擴(kuò)增時(shí)，須要2種引物，由于新合成的子鏈都須要引物作為復(fù)制的起點(diǎn)，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(gè))。(4)引物能與解開的DNA母鏈的3′端結(jié)合，為DNA聚合酶供應(yīng)吸附位點(diǎn)，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子鏈延長的方向是從5′端到3′端。答案：(1)使DNA變性(使DNA的兩條鏈解開)解旋酶的催化(2)單鏈DNA或RNA分子如圖所示(3)211－2(4)從5′端到3′端DNA聚合酶只能從引物的3′端起先連接單個(gè)脫氧核苷酸分子14．PCR技術(shù)廣泛用于對少量DNA樣品的大量擴(kuò)增過程中，尤其在法醫(yī)鑒定中有重要的意義。PCR擴(kuò)增過程示意圖如圖，請回答下列問題：(1)PCR技術(shù)的原理是____________。PCR反應(yīng)中須要加入緩沖液、引物、DNA模板、________、________。(2)圖中步驟1代表________，步驟2代表________，步驟3代表延長，這三個(gè)步驟組成一輪循環(huán)。(3)引物1和引物2的堿基序列________(填“相同”或“不同”)。若一個(gè)DNA分子在PCR中經(jīng)驗(yàn)n輪循環(huán)，理論上須要消耗________個(gè)引物，由引物形成子鏈的延長方向是________________________。(4)PCR擴(kuò)增時(shí)，退火溫度的設(shè)定是成敗的關(guān)鍵，退火溫度過高會破壞________之間的堿基配對。退火溫度的設(shè)定與引物長度、堿基組成有關(guān)，長度相同但G—C含量高的引物須要設(shè)定________(填“更高”或“更低”)的退火溫度。(5)假如PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物，則可以實(shí)行的改進(jìn)措施有________(填序號)。①上升退火溫度②降低退火溫度③重新設(shè)計(jì)引物解析：(1)PCR技術(shù)的原理是DNA的半保留復(fù)制。PCR反應(yīng)中須要加入緩沖液、引物、DNA模板、四種脫氧核苷酸、耐熱的DNA聚合酶。(2)圖中步驟1、2、3分別代表變性、復(fù)性、延長，這三個(gè)步驟組成一輪循環(huán)。(3)引物1和引物2的堿基序列不同。若一個(gè)DNA分子在PCR中經(jīng)驗(yàn)n輪循環(huán)，理論上須要消耗2n＋1－2個(gè)引物，由引物形成子鏈的延長方向是由5′→3′。(4)退火表示引物與模板相連，若退火溫度過高會破壞引物與模板的堿基配對，由于G—C之間有三個(gè)氫鍵A—T之間有兩個(gè)氫鍵，所以G—C含量越高的引物，退火溫度越高。(5)PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物，可能是退火溫度過高，導(dǎo)致引物與模板不能相連；或引物間相互配對，引物自連，不能與模板相連，因此，可通過降低退火溫度或重新設(shè)計(jì)引物進(jìn)行改進(jìn)。答案：(1)DNA的半保留復(fù)制四種脫氧核苷酸耐熱的DNA聚合酶(2)變性復(fù)性(3)不同2n＋1－2由5′→3′(4)引物與模板更高(5)②③15.在進(jìn)行DNA親子鑒定時(shí)，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(如圖中黑色長方形是引物)。在很短的時(shí)間內(nèi)將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，使試驗(yàn)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、延長分別是指_______________、_____________。(2)某樣品DNA分子中共含3000個(gè)堿基對，堿基數(shù)量滿意：(A＋T)/(G＋C)＝1/2，若經(jīng)五次循環(huán)，至少須要向試管中加入________個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸。(不考慮引物所對應(yīng)的片段)(3)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；延長是以DNA單鏈為模板