課題2多聚酶鏈式反應擴增DNA片段基礎鞏固1有關PCR技術,下列敘述不正確的是()A.用于PCR的引物長度通常為2030個核苷酸B.在用PCR技術擴增DNA時,DNA的復制過程與細胞內DNA的復制類似C. PCR反應只需一定的緩沖溶液和DNA模板以及四種脫氧核苷酸D.PCR一般經歷三十多次循環(huán),每次循環(huán)分為變性、復性、延伸解析:PCR反應中需要的條件有模板(DNA分子)、原料(四種脫氧核苷酸)、酶(耐高溫的Taq DNA聚合酶)、引物(小片段單鏈DNA或RNA)和一定的緩沖液等。答案:C2標準的PCR過程一般分為變性、復性、延伸三大步,這三大步需要的溫度依次是()A.95 、55 、72 B.72 、55 、95 C.55 、95 、72 D.80 、55 、72 解析:當溫度上升到90 (9096 )以上時,雙鏈DNA解聚為單鏈,稱之為變性;當溫度下降到50 左右(4060 )時,兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結合;當溫度上升到72 左右(7075 )時,溶液中的四種脫氧核苷酸(A、T、C、G)在耐高溫DNA聚合酶的作用下,根據(jù)堿基互補配對原則合成新的DNA鏈,稱為延伸。答案:A3使用PCR儀進行DNA擴增的具體實驗操作順序應為()設計好PCR儀的循環(huán)程序按配方準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反應離心使反應液集中在離心管底部A.B.C.D.解析:使用PCR儀進行DNA擴增時,首先按照PCR體系配方,依次將各組分加入微量離心管,離心使反應液集中于試管底部,然后再設計好PCR儀的循環(huán)程序進行PCR反應。答案:C4利用PCR技術擴增目的基因的過程中,需加入()A.耐高溫的解旋酶以保證DNA雙鏈完全解開B.2種已知核苷酸序列的引物以保證核苷酸鏈的延伸C.4種足量的核糖核苷酸以保證目的基因的擴增D.一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液以維持pH的穩(wěn)定解析:在PCR過程中解旋是通過加熱反應液到90 實現(xiàn)的,不需要加入解旋酶;PCR過程中以解開的DNA的兩條鏈為模板,因此需要2種已知序列的引物分別與兩條模板鏈結合(注意由于DNA分子的兩條鏈是反向的,2種引物會分別在DNA的兩端與互補的模板鏈結合);PCR的原料是4種脫氧核苷酸;反應溶液體系的pH依靠緩沖液維持穩(wěn)定。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,防止液體外溢C.用手輕彈離心管壁的目的是使反應液充分混合D.離心的目的是使反應液集中在離心管底部,提高反應效果解析: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,以確保實驗的準確性;離心管的蓋子一定要蓋嚴,防止實驗中脫落或液體外溢;離心的目的是使反應液集中在離心管底部,提高反應效果。答案:A6DNA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的兩條鏈是反向平行的,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復制需要引物。當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結合后,DNA聚合酶就能從引物的3'端開始延伸DNA鏈,因此DNA的合成方向總是從子鏈的5'端向3'端延伸。答案:D7變性作用是指核酸雙螺旋結構被破壞,雙鏈解開,但共價鍵并未斷裂。引起變性的因素很多,升高溫度、過酸、過堿以及加入變性劑等都能造成核酸變性。PCR的反應過程中,引起DNA變性的因素是()A.pH過高B.pH過低C.升高溫度D.加入酒精解析:各選項的條件均能導致DNA分子變性,但在PCR反應中,變性后還要進行復制和延伸等過程,過酸、過堿、酒精等能夠導致反應過程中的酶變性失活,使DNA擴增不能進行,而PCR反應中的DNA聚合酶是耐熱的,所以可選用升高溫度使DNA變性。答案:C8PCR技術擴增DNA的過程中,DNA片段經若干次擴增后,與其數(shù)目的理論值變化相符的圖是()解析:PCR反應中DNA的擴增與體內DNA復制是類似的,即1個DNA分子復制1次,產生2個DNA分子,復制2次產生4個DNA分子,呈指數(shù)擴增。1個DNA分子,經過n次復制后得到的DNA分子數(shù)量為2n,與C項曲線相符。答案:C9隨著研究的不斷深入,PCR方法被不斷改進。目前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)的基因發(fā)展到已能擴增長達幾十個kb的DNA片段。現(xiàn)在PCR已有十幾種之多,它不僅可用于基因分離、克隆和核酸序列分析等基礎研究,還可用于疾病的診斷等。PCR需要模板DNA、引物、脫氧核糖核苷酸和DNA聚合酶等條件,其簡要過程如下圖所示。請分析回答下列有關問題。(1)PCR技術能把某一DNA 片段進行擴增,依據(jù)的原理是。 (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子鏈復制的方向是,這是由于 。 解析:PCR又稱多聚酶鏈式反應,擴增過程中遵循的原理就是DNA復制。引物是一種單鏈DNA或RNA分子,它能與解開的DNA母鏈的3'端結合,為DNA聚合酶提供吸附位點,使DNA聚合酶從引物的3'端開始連接脫氧核苷酸,從而決定了DNA子鏈復制的方向是從5'端到3'端。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)。答案:(1)DNA復制(2)堿基互補配對原則(3)211-2(4)從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能力提升1下列有關PCR技術的說法,不正確的是()A.PCR技術是在細胞內完成的B.PCR技術是一項在生物體外復制特定DNA的核酸合成技術C.PCR技術的原理與DNA復制的原理相同D.PCR技術的前提是有一段已知的目的基因的核苷酸序列解析:PCR技術是在生物體外進行DNA復制的技術,其原理與DNA復制的原理相同,但前提是必須要有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根據(jù)核苷酸序列合成的引物。答案:A2PCR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:從第二輪循環(huán)開始,由引物延伸而成的DNA單鏈會與引物結合,進行DNA單鏈的延伸,這樣DNA聚合酶只能特異地擴增處于兩個引物之間的DNA序列。答案:A3下面關于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強B.溫度超過80 后DNA將變性,即使恢復到常溫,生物活性也不能恢復C.不同生物的DNA的“變性”溫度不一定相同D.深海熱泉附近生活的生物的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:超過80 后DNA將變性,恢復到常溫,其生物活性還能恢復;深海熱泉附近溫度很高,生活在那里的生物的DNA的穩(wěn)定性也應更高。G與C之間含有三個氫鍵,T與A之間含有兩個氫鍵,G、C含量越高,DNA分子越穩(wěn)定。答案:B4下圖a、b、c均為PCR擴增的DNA片段,下列有關說法正確的是()A.片段a、b、c的長度均相同B.片段a、b只是第一次循環(huán)的產物C.片段c最早出現(xiàn)在第二次循環(huán)的產物中D.經過30次循環(huán)后,片段c的數(shù)量為230解析:圖中片段a、b只有一種引物,是以原始DNA鏈為模板復制而來,其長度比片段c長,A項錯誤;由于原始模板在每次循環(huán)中均可作為模板,故每次循環(huán)都能產生圖中片段a、b,B項錯誤;由于第一次循環(huán)的產物只有一種引物,而圖中片段c有兩種引物,故最早出現(xiàn)在第二次循環(huán),C項正確;經過30次循環(huán)后,得到的DNA片段總數(shù)為230,這包括圖中的片段a、b、c,D項錯誤。答案:C5具有x個堿基對的一個DNA分子片段含有m個腺嘌呤,該片段利用PCR技術完成n次循環(huán)需要多少個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸?()A.(2n-1)(x-m)B.2n(x-m)C.(2n-1)(x/2-m)D.2n(x/2-m)解析:該DNA片段具有x個堿基對,則有2x個堿基;m個腺嘌呤對應著m個胸腺嘧啶,則每個DNA分子含胞嘧啶脫氧核苷酸(x-m)個。如果完成n次循環(huán),則產生DNA分子2n個,除去模板DNA分子上的胞嘧啶,還需要(2n-1)(x-m)個。答案:A6在PCR實驗中,加入一種提取物(一種模板DNA片段),但實驗得到的產物卻有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.溫度過高答案:C7聚合酶鏈式反應(PCR)是一種體外迅速擴增DNA片段的技術。PCR過程一般經歷下述循環(huán)30多次:95 下使模板DNA變性、解鏈55 下復性(引物與DNA模板鏈結合)72 下引物鏈延伸(形成新的脫氧核苷酸鏈)。下列有關PCR過程的敘述,不正確的是()A.95 高溫破壞的是DNA分子內堿基對之間的氫鍵B.復性過程中引物與DNA模板鏈的結合是依靠堿基互補配對完成的C.延伸過程中需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶和四種脫氧核苷酸D.引物為一小段RNA解析:DNA分子在高溫下解鏈就是兩條脫氧核苷酸鏈之間的氫鍵發(fā)生斷裂,A項正確;引物是一小段DNA或RNA,因此引物與DNA模板鏈的結合是依靠堿基互補配對完成的,B項正確,D項錯誤;PCR技術的原理是DNA分子的復制,區(qū)別是PCR技術是在高溫條件下進行的,需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶和四種脫氧核苷酸,C項正確。答案:D8下圖表示DNA變性和復性示意圖,下列相關說法正確的是()A.向右的過程為加熱(80100 )變性的過程B.向左的過程是在迅速降溫的條件下DNA雙鏈復性C.變性與在生物體內解旋過程的條件、實質都相同D.圖中該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性;變性與在生物體內解旋過程的條件不同、實質相同;一個DNA片段有2個游離的磷酸基和2個3'端。答案:A9在進行DNA親子鑒定時,需大量的DNA。PCR(多聚酶鏈式反應)可以使樣品DNA擴增,獲得大量DNA分子。該技術的原理是利用DNA的半保留復制,在試管中進行DNA的人工復制(如下圖,圖中黑色長方形是引物)。利用PCR技術可在很短的時間內將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PCR反應中的DNA模板為P,第一輪循環(huán)的產物2個子代DNA為N1,第二輪的產物4個子代DNA為N2,N1、N2中含有原始模板DNA單鏈的DNA分別有個、個。若繼續(xù)循環(huán),該DNA模板經過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,若經5次循環(huán),至少需要向試管中加入個腺嘌呤脫氧核苷酸。(不考慮引物所對應的片段) (4)若右上圖為第一輪循環(huán)產生的產物。請繪出以a鏈和b鏈為模板經PCR擴增的產物。解析:(1)變性的實質是DNA雙鏈解旋;延伸的實質是以DNA單鏈為模板,按照堿基互補配對原則合成子鏈。(2)由于PCR原理為DNA復制,其特點是半保留復制,所以無論復制幾次,原始模板鏈一直存在于2個DNA分子中。DNA復制的數(shù)量變化是指數(shù)式增長。(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A的數(shù)量為3 000×2×(1/6)=1 000(個),5次循環(huán)獲得的DNA分子數(shù)為32個,所以以原料合成的DNA分子數(shù)相當于32-1=31(個),至少需加入腺嘌呤脫氧核苷酸31×1 000=31 000(個)。(4)畫圖的關鍵是注意引物A、B的位置和所對應的模板鏈。答案:(1)模板DNA雙鏈解旋形成單鏈在DNA聚合酶的作用下,脫氧核苷酸連接在引物上,形成新的DNA鏈(2)22230(3)31 000(4)如下圖