2019-2020年高中生物 專題5 課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴增DNA片段課后習(xí)題（含解析）新人教版選修1課時演練促提升1.PCR技術(shù)擴增DNA,需要的條件是()目的基因引物4種脫氧核苷酸DNA聚合酶mRNA核糖體A.B.C.D.解析:PCR技術(shù)需要目的基因作為擴增的模板,耐高溫的DNA聚合酶催化反應(yīng)的進行,而引物的作用是使DNA聚合酶從其3端開始連接脫氧核苷酸,4種脫氧核苷酸是該過程的原料。答案:C2.DNA的合成方向總是延伸()A.從DNA分子的左端向右端B.從DNA分子的右端向左端C.從子鏈的5端向3端延伸D.從子鏈的3端向5端延伸解析:DNA的合成方向是從子鏈的5端向3端延伸。答案:C3.DNA的復(fù)制需要引物,其主要原因是()A.可加快DNA的復(fù)制速度B.引物可與DNA母鏈通過堿基互補配對結(jié)合C.引物的5端有助于DNA聚合酶延伸DNA鏈D.DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA,只能從3端延伸DNA鏈解析:DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?為了明確地表示DNA的方向,通常將DNA的羥基(OH)末端稱為3端,而磷酸基團的末端稱為5端。DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA,而只能從3端延伸DNA鏈。因此,DNA復(fù)制需要引物。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3端開始延伸DNA鏈,DNA的合成方向總是從子鏈的5端向3端延伸。答案:D4.下圖表示DNA變性和復(fù)性示意圖,下列相關(guān)說法正確的是()A.向右表示熱(80100 )變性的過程B.向左的過程是DNA雙鏈迅速降溫復(fù)性C.變性與在生物體內(nèi)解旋過程的條件、實質(zhì)都相同D.圖中DNA片段共有4個游離的磷酸基、4個3端解析: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、實質(zhì)相同;任一DNA片段都有兩個游離的磷酸基(5端)和兩個3端。答案:A5.PCR一般要經(jīng)過三十多次循環(huán),從第二輪循環(huán)開始,上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與反應(yīng),由引物延伸而成的DNA單鏈作模板時()A.仍與引物結(jié)合進行DNA子鏈的延伸B.與引物結(jié)合進行DNA子鏈的延伸C.同時與引物和引物結(jié)合進行子鏈的延伸D.無需與引物結(jié)合,在酶的作用下從頭合成子鏈解析:考查對PCR反應(yīng)中的變性、復(fù)性、延伸的實質(zhì)是否理解。當(dāng)由引物延伸而成的DNA單鏈作模板時,此單鏈引物固定端為5端,因此與它互補的子鏈應(yīng)從另一端開始合成,即與引物結(jié)合延伸DNA子鏈。答案:B6.PCR實驗中使用的微量離心管、緩沖溶液以及蒸餾水在使用前必須進行的關(guān)鍵步驟是()A.反復(fù)洗滌B.用酒精擦洗C.高壓滅菌D.在-20 儲存解析:在PCR實驗中要嚴(yán)防外源DNA污染,要對使用的各種儀器、藥品嚴(yán)格消毒滅菌,操作要迅速,注意無菌操作。答案:C7.在PCR擴增前,需要將下列哪些物質(zhì)加入微量離心管中?()模板DNA模板RNADNA解旋酶耐高溫的DNA聚合酶引物PCR緩沖液脫氧核苷酸貯備液核苷酸貯備液A.B.C.D.解析:DNA的復(fù)制需要模板、原料、能量和酶,在外界擴增DNA時不需要加入解旋酶,因高溫能使氫鍵斷裂,但需要加入模擬細(xì)胞環(huán)境的緩沖液,故需要加入的是,A項正確。答案:A8.PCR操作中,從第二輪循環(huán)開始擴增的DNA片段()A.長度固定B.一端固定C.都不固定D.不能確定解析:PCR擴增產(chǎn)物可分為長產(chǎn)物片段和短產(chǎn)物片段兩部分。短產(chǎn)物片段的長度嚴(yán)格地限制在兩個引物鏈5端之間,是需要擴增的特定片段。進入第二輪循環(huán)后,引物除與原始模板結(jié)合外,還要同新合成的鏈(即“長產(chǎn)物片段”)結(jié)合,引物在與新鏈結(jié)合時,由于新鏈模板的5端序列是固定的,這就等于這次延伸的片段3端被固定了終點,保證了新片段的起點和終點都限定于引物擴增序列以內(nèi),形成長短一致的“短產(chǎn)物片段”。答案:A9.使用PCR儀的具體實驗操作順序應(yīng)為()設(shè)計好PCR儀的循環(huán)程序按配方準(zhǔn)備好各組分用微量移液器在微量離心管中依次加入各組分進行PCR反應(yīng)離心使反應(yīng)液集中在離心管底部A.B.C.D.解析:使用PCR儀進行DNA擴增前,首先按照PCR體系配方,依次將各組分加入微量離心管離心,使反應(yīng)液集中于試管底部,然后再設(shè)計好PCR儀的循環(huán)程序進行PCR反應(yīng)。答案:C10.下列關(guān)于PCR技術(shù)的敘述,不正確的是()A.PCR技術(shù)是在實驗室中以少量DNA制備大量DNA的技術(shù)B.反應(yīng)中新合成的DNA又可以作為下一輪反應(yīng)的模板C.PCR技術(shù)中以核糖核苷酸為原料,以指數(shù)方式擴增D.應(yīng)用PCR技術(shù)與探針雜交技術(shù)可以檢測基因突變解析:PCR技術(shù)就是體外大量擴增DNA的技術(shù),即以少量DNA制備大量DNA的技術(shù),A項正確。PCR技術(shù)的原理就是DNA復(fù)制,反應(yīng)中新合成的DNA又可以作為下一輪反應(yīng)的模板,所需原料是脫氧核苷酸,并以指數(shù)方式擴增,B項正確,C項錯誤。應(yīng)用PCR技術(shù)與探針雜交技術(shù)可以檢測基因突變,D項正確。答案:C11.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2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:此現(xiàn)象屬于PCR技術(shù)中的假陽性現(xiàn)象,其原因是靶基因污染。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、用一次性吸頭等,盡量避免靶基因污染。答案:C12.在PCR擴增DNA的實驗中,根據(jù)設(shè)計,一分子DNA經(jīng)30次循環(huán)后,應(yīng)得到230個DNA分子,但結(jié)果只有210個DNA分子。出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是()循環(huán)次數(shù)不夠TaqDNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制引物不能與親鏈結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計欠妥A.B.C.D.解析:TaqDNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制,得到的產(chǎn)物少;引物設(shè)計不合理,可能不能與模板DNA結(jié)合,導(dǎo)致無法進行擴增;PCR系統(tǒng)設(shè)置不妥,達不到預(yù)期的效果。答案:B13.近十年來,PCR技術(shù)(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))成為分子生物學(xué)實驗室里的一種常規(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(如圖),在很短的時間內(nèi),將DNA擴增幾百萬倍甚至幾十億倍,使實驗室所需要的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。(1)加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開鍵,稱為,細(xì)胞中在的作用下使此鍵斷裂。(2)當(dāng)溫度降低時,引物與模板端結(jié)合,在DNA聚合酶的作用下,引物沿模板延伸,最終合成2個DNA分子,此過程中原料是,遵循的原則是。(3)PCR技術(shù)的必要條件,除了模板、原料、ATP、酶以外,至少還需要三個條件,即:液體環(huán)境、適宜的和。前者靠PCR儀自動調(diào)控,后者由維持。解析:(1)PCR技術(shù)利用熱變性原理使DNA雙鏈間的氫鍵斷裂,稱為變性。(2)PCR技術(shù)擴增DNA與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制所需原料一樣,為4種脫氧核苷酸,遵循的原則是堿基互補配對原則。引物與模板的3端結(jié)合后,DNA聚合酶才發(fā)揮作用。(3)PCR技術(shù)與體內(nèi)DNA復(fù)制不完全相同,除了需要模板、原料、ATP、酶以外,至少還需要液體環(huán)境、適宜的溫度和pH,適宜的溫度靠PCR儀自動調(diào)控,而pH靠緩沖液來維持。答案:(1)氫變性解旋酶(2)34種脫氧核苷酸堿基互補配對原則(3)溫度pH緩沖液14.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)。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模板只有1個,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)的DNA數(shù)為32個,所以就原料合成的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的位置和兩引物所對應(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,原料脫氧核苷酸合成新的DNA鏈(2)22230(3)31 000(4)如圖15.隨著研究的不斷深入,PCR方法被不斷改進。它從一種定性的分析方法發(fā)展到定量測定;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技術(shù)不僅可用于基因分離、克隆和核酸序列分析等基礎(chǔ)研究,還可用于疾病的診斷等。PCR需要模板DNA、引物、脫氧核苷酸和DNA聚合酶、ATP等條件,其簡要過程如下圖所示。請分析回答下列有關(guān)問題。(1)PCR技術(shù)能把某一DNA片段進行擴增,依據(jù)的原理是。PCR與體內(nèi)DNA復(fù)制的不同之處主要表現(xiàn)在環(huán)境溫度的不同,在PCR中先用94 高溫處理的目的是,而這一過程中在細(xì)胞內(nèi)是通過實現(xiàn)的。(2)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。(3)若將1個DNA分子拷貝10次,則需要在緩沖液中至少加入個引物。(4)DNA子鏈復(fù)制的方向是,這是由于。(5)PCR技術(shù)不僅為遺傳病的診斷帶來了便利,而且改進了檢測細(xì)菌和病毒的方法。若要檢測一個人是否感染了艾滋病病毒,你認(rèn)為可以用PCR擴增血液中的。解析:PCR技術(shù)又稱多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng),擴增過程中遵循的原理就是DNA復(fù)制。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分子的合成遵循堿基互補配對原則;在PCR中選用94 高溫處理的目的是將DNA分子中的氫鍵斷裂,兩條鏈解開,使DNA分子變性。在DNA分子擴增時,需要兩種引物,由于新合成的子鏈都需要引物作為復(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2210-2=211-2(個)。PCR可擴增DNA,因此若要檢測一個人是否感染了艾滋病病毒,可以用PCR擴增血液中的核酸。答案:(1)DNA復(fù)制使DNA變性(使DNA的兩條鏈解開)解旋酶的催化(2)堿基互補配對原則(3)211-2(4)5端到3端DNA聚合酶只能從引物的3端連接單個脫氧核苷酸分子(5)病毒核酸