2019-2020年高中生物 課時訓(xùn)練13 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴增DNA片段 新人教版選修11.PCR過程與細胞內(nèi)的DNA復(fù)制過程相比,主要有兩點不同,它們是()。PCR過程需要的引物是人工合成的單鏈DNA或RNAPCR過程不需要DNA聚合酶PCR過程中DNA的解旋不依靠解旋酶,而是通過對反應(yīng)溫度的控制來實現(xiàn)的PCR過程中,DNA不需要解旋,直接以雙鏈DNA為模板進行復(fù)制A.B.C.D.解析:PCR過程與細胞內(nèi)的DNA復(fù)制過程相比較,主要有兩點不同:(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2030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)溫度的控制來實現(xiàn)的。答案:C2.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:C3.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,而磷酸基團的末端稱為5端。答案:A4.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:B5.在PCR實驗操作中,下列說法不正確的是()。A.在微量離心管中添加各種試劑時,只需一個槍頭B.離心管的蓋子一定要蓋嚴(yán),防止液體外溢C.用手輕彈離心管壁的目的是使反應(yīng)液充分混合D.離心的目的是使反應(yīng)液集中在離心管底部,提高反應(yīng)效果解析:在微量離心管中添加各種試劑時,每吸取一種試劑后,移液器上的槍頭必須更換,確保實驗的準(zhǔn)確性;離心管的蓋子一定要蓋嚴(yán),防止實驗中脫落或液體外溢;離心10 s的目的是使反應(yīng)液集中在離心管底部,提高反應(yīng)效果。答案:A6.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擴增。不同樣品DNA的擴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:A7.下面關(guān)于DNA光吸收特點或DNA含量計算的敘述正確的是()。A.DNA主要吸收藍紫光B.DNA主要吸收紅橙光C.可根據(jù)DNA在260 nm紫外線波段光吸收值的多少推算DNA的含量D.計算DNA含量的公式可表示為“50紫外分光光度計260 nm的讀數(shù)”解析:DNA主要吸收波長為260 nm的紫外線,可據(jù)光吸收量的多少推算DNA的含量,公式可表示為“DNA含量(g/mL)=50(紫外分光光度計260 nm的讀數(shù))稀釋倍數(shù)”。答案:C8.在PCR擴增的實驗中,加入一種提取物(一種模板DNA片段),但實驗得到的產(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:C9.在進行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擴增幾百萬倍甚至幾十億倍,使實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擴增的產(chǎn)物。解析:(1)變性的實質(zhì)是DNA雙鏈解旋;延伸的實質(zhì)是以DNA單鏈為模板,按堿基互補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ATGC=1122,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)22230(3)31 000(4)如圖10.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,在細胞中是在酶的作用下進行的。(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:5CAAGGATCC33GTTCCTAGG5。如果它的引物1為5GGAOH,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,這一過程在細胞內(nèi)是在解旋酶作用下完成的,在細胞外(PCR)則是通過高溫實現(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配對原則(3)TaqDNA聚合溫度pH(4)1/8(5)5CAAOH11.多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種體外迅速擴增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?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的兩條鏈不帶有引物。(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。