2019年高中生物 多聚酶鏈式反應(yīng)擴增DNA片斷雙基限時練 新人教版選修1一、選擇題1DNA合成的方向總是從子鏈的哪端向哪端延伸( )A3端向5端 B5端向3端C3端向3端 D5端向5端解析 在構(gòu)成DNA的脫氧核苷酸鏈中，通常將DNA的羥基(OH)末端稱為3端，而磷酸基團末端稱為5端，在復制時，引物與DNA母鏈通過堿基配對結(jié)合后，DNA聚合酶從引物的3端開始延伸DNA鏈，因此DNA合成方向總是從子鏈的5端向3端延伸。答案 B2PCR含義是( )A親子代反應(yīng)技術(shù) B多聚酶鏈式反應(yīng)CDNA片斷復制 DDNA序列測定解析 PCR技術(shù)是指多聚酶鏈式反應(yīng)，是體外迅速擴增DNA片段的技術(shù)，該技術(shù)利用DNA熱變性原理，通過控制溫度來控制雙鏈的解聚與結(jié)合。答案 B3PCR過程中變性溫度為( )A94 B72 C50 D80 解析 在PCR過程中，當溫度上升到90 以上時，雙鏈DNA解聚為單鏈，稱為變性，下降至50 左右時，引物與單鏈DNA結(jié)合，溫度上升至72 左右時，合成新的DNA鏈。答案 A4DNA復制過程的前提條件是( )A獲得引物 B催化合成DNA子鏈C解旋 D四種脫氧核苷酸解析 DNA復制是以兩條母鏈為模板，按堿基互補配對原則進行，因此，首先要解旋，才能進行DNA復制的其他過程。答案 C5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端開始延伸DNA子鏈D提供模板解析 DNA復制過程中，引物與DNA母鏈結(jié)合，DNA聚合酶從引物3端開始延伸DNA，從而決定了DNA合成方向總是從子鏈的5端向3端延伸。答案 C6PCR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單鏈作模板時將( )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 由引物延伸合成的DNA子鏈，堿基序列與非模板鏈相同。第二輪循環(huán)時，應(yīng)與非模板鏈一樣，與引物結(jié)合，進行DNA子鏈的延伸。答案 B7TaqDNA聚合酶特點是( )A耐強酸 B耐強堿C耐高溫 D最適溫度37 解析 PCR技術(shù)中要在90 以上使DNA變性從而解開雙螺旋，因此需要在該反應(yīng)中的酶要能忍耐90 左右高溫，1966年，在美國黃石公園找到的水生耐熱細菌中分離出的耐高溫的TaqDNA聚合酶恰好滿足了該條件。答案 C8關(guān)于DNA復制，下列敘述正確的是( )ADNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從5端延伸DNA鏈BDNA復制不需要引物C引物與DNA母鏈通過堿基互補配對進行結(jié)合DDNA的合成方向總是從子鏈的3端向5端延伸解析 DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從引物的3端延伸DNA鏈，DNA合成方向為從子鏈5端3端。答案 C9DNA擴增過程中，DNA片段經(jīng)若干次擴增，與其數(shù)目的理論值變化相符的圖是( )解析 DNA擴增過程中，DNA以指數(shù)型增長。答案 C10PCR反應(yīng)的最大特點是具有較大擴增能力與極高的靈敏性，但令人頭痛的問題是易污染，極其微量的污染即可造成假陽性的產(chǎn)生。防止污染的辦法不包括( )A將樣品的處理、配制PCR反應(yīng)液、PCR循環(huán)擴增及PCR產(chǎn)物的鑒定等步驟分區(qū)或分室進行B吸樣槍吸樣要慢，吸樣時盡量一次性完成，槍頭小套、小離心管應(yīng)一次性使用，以免交叉污染C所有的PCR試劑都應(yīng)放置于大瓶分裝，以減少重復加樣次數(shù)，避免污染機會DPCR試劑、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解析 PCR試劑應(yīng)小瓶分裝，以避免多次取樣造成污染。答案 C11下列不屬于PCR技術(shù)的優(yōu)點的是( )A簡單，易于操作 B原理復雜C實用性強，靈敏度高 D快速、高效，并可自動化解析 PCR技術(shù)原理很復雜，但操作卻十分簡單，快速、高效、靈活和易于操作是PCR的突出優(yōu)點。答案 B12多聚酶鏈式反應(yīng)(PCR技術(shù))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(yīng)組成一個周期，循環(huán)進行，使目的DNA得以迅速擴增，其簡要過程如下圖所示。下列關(guān)于PCR技術(shù)敘述不正確的是( ) APCR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CPCR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 由于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 C13PCR技術(shù)的操作步驟依次是( )A高溫變性、中溫延伸、低溫復性B高溫變性、低溫復性、中溫延伸C中溫延伸、高溫變性、低溫復性D中溫延伸、低溫復性、高溫變性解析 PCR技術(shù)的操作步驟是高溫變性、低溫復性、中溫延伸。答案 B14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RNA DNA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 BC D解析 DNA的復制需要模板、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，但需要加入模擬細胞環(huán)境的緩沖液，故需要加入的是，A項正確。答案 A15PCR操作中，從第二輪循環(huán)開始擴增的DNA片段( )A固定長度 B一端固定C都不固定 D不能確定解析 進入第二輪循環(huán)后，引物除與原始模板結(jié)合外，還與新合成的模板鏈結(jié)合，由于新模板鏈的5端是固定的，新合成的子鏈的終點也就是固定的，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)，這正是需要擴增的特定片段。答案 A二、非選擇題16近十年來，PCR技術(shù)(多聚酶鏈式反應(yīng))成為分子生物學實驗室里的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA半保留復制，在試管中進行DNA的人工復制(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_，細胞中在_的作用下使此鍵斷裂。(2)當溫度降低時，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。(4)DNA的復制需要引物，其主要原因是_。A可加快DNA的復制速度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DDNA聚合酶只能從3端延伸DNA鏈解析 本題考查體內(nèi)DNA復制與PCR技術(shù)的原理以及基本條件，需將兩者比較分析后進行作答。(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與細胞內(nèi)DNA復制所需原料一樣，為腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸，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、適宜的溫度和酸堿度，適宜的溫度靠PCR儀自動調(diào)控，而酸堿度靠緩沖液來維持。(4)引物的作用是結(jié)合在模板DNA上，提供DNA延伸的起始位點，而DNA聚合酶的作用是從引物的3端開始催化DNA鏈的延伸，故選D。答案 (1)氫 變性 解旋酶(2)3 四種脫氧核苷酸 堿基互補配對原則(3)溫度 酸堿度 緩沖液(4)D17TaqDNA聚合酶是從一種嗜熱細菌中分離提取的，該菌是1966年從美國黃石國家森林公園的一處熱泉中發(fā)現(xiàn)的。實驗表明，PCR反應(yīng)時變性溫度為95 ，50個循環(huán)后，TaqDNA聚合酶仍有65%的活性。TaqDNA聚合酶的熱穩(wěn)定性是該酶用于PCR的前提條件，也是PCR技術(shù)能迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的原因。TaqDNA聚合酶還具有逆轉(zhuǎn)錄活性，其作用類似于逆轉(zhuǎn)錄酶。TaqDNA聚合酶表現(xiàn)為Mg2依賴，該酶的催化活性對Mg2濃度非常敏感。測定結(jié)果為MgCl2濃度在2.0 mmol/L時該酶催化活性最高，此濃度能最大限度地激活TaqDNA聚合酶的活性，Mg2過高就抑制酶活性，因而MgCl2的濃度在不同的反應(yīng)體系中應(yīng)適當調(diào)整，優(yōu)化濃度。TaqDNA聚合酶具有53聚合酶活性和53外切酶活性，而無35外切酶活性，它不具有校對活性。因而在PCR中如發(fā)生某些堿基的錯配，該酶是沒有校正功能的。TaqDNA聚合酶的堿基錯配幾率為2.1104。(1)TaqDNA聚合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。(2)影響PCR反應(yīng)的因素除引物、反應(yīng)溫度、時間和TaqDNA聚合酶濃度外，從材料中可知，還應(yīng)有_。(3)這種嗜熱細菌能夠在熱泉中生存，這是_的結(jié)果。(4)PCR中由堿基錯配引起的變異屬于_。假設(shè)對一個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，則擴增若干次后檢測所有DNA的擴增片段，與原DNA相應(yīng)片段相同的占_。解析 本題主要考查學生分析問題，獲取信息，解決問題的能力，TaqDNA聚合酶在PCR操作中溫度不會使之變性失活，從題中所給數(shù)據(jù)可知，Mg2對該酶活性有影響，進而影響PCR操作進程。答案 (1)一次性 不需要(2)Mg2濃度(3)長期自然選擇(4)基因突變 18Kornberg曾以噬菌體為引子，用四種脫氧核苷酸為原料，加入適量ATP和DNA聚合酶，在試管中把游離的脫氧核苷酸合成了噬菌體DNA，這種半人工合成的DNA也能夠在寄主(細菌)體內(nèi)繁殖。請據(jù)此回答下列問題：(1)該實驗說明的問題是_ _。(2)加入ATP的目的是_ _，說明該過程是_ _。加入DNA聚合酶的目的是_ _。(3)若DNA在細菌細胞內(nèi)合成，則其場所是_；若在真菌細胞內(nèi)合成，其場所可能是_；若在高等植物葉肉細胞內(nèi)合成，其場所可能是_。解析 本題主要考查DNA復制過程及條件。在解答時應(yīng)結(jié)合DNA復制條件、DNA復制過程的相關(guān)基礎(chǔ)知識，充分理解問題，作出正確的解答。答案 (1)在一定條件下，DNA具有自我復制的功能(2)為DNA復制提供能量 一個耗能過程 催化DNA子鏈的延伸(3)擬核 細胞核、線粒體 細胞核、線粒體、葉綠體19請回答PCR方面的有關(guān)問題：(1)引物是擴增過程中必須加入的物質(zhì)，從化學本質(zhì)上說，引物是一小段_。(2)引物是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)，如下圖。從理論上推測，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段所占DNA總數(shù)的比例為_。(3)設(shè)計引物是PCR技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。某同學設(shè)計的一組引物(只標注了部分堿基序列)不合理(如下圖)，請說明理由_。第1組引物第2組引物(4)在DNA聚合酶的作用下，兩條子鏈的延伸方向都是_。(5)假如引物都用3H標記，從理論上計算，所得DNA分子中含有3H標記的占_。(6)與體內(nèi)DNA復制相比，PCR反應(yīng)體系除引物外，還需加入哪種特別的物質(zhì)？_。解析 基因擴增中引物通常是一小段DNA或RNA片段，第四輪循環(huán)得16個DNA片段，其中有(162)個片段兩條脫氧核苷酸鏈等長，故兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段所占DNA總數(shù)的比例為7/8。該同學設(shè)計的引物間有互補的堿基，所以不合理，復制過程子鏈的合成方向是從子鏈的5端向3端延伸，PCR技術(shù)擴增DNA需加入特定的Taq酶。答案 (1)DNA或RNA(2)7/8(3)引物與引物會發(fā)生堿基互補配對失效；引物自身折疊后會出現(xiàn)局部堿基互補配對而失效(4)從子鏈的5端向3端延伸(5)100%(6)Taq酶