2022-2023学年高中生物 专题5 DNA和蛋白质技术 课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段练习 新人教版选修1

2022-2023学年高中生物 专题5 DNA和蛋白质技术 课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段练习 新人教版选修1 1PCR技术控制DNA的解聚与结合是利用DNA的()A特异性B稳定性C热变性 D多样性解析：DNA分子在80100 的温度范围内变性，双链解开成单链，当温度慢慢降低时，又能重新结合形成双链。答案：C2下图表示PCR扩增的产物，请分析它是哪次循环的产物()A第一次循环 B第二次循环C第三次循环 D第四次循环解析：在PCR反应中以引物为标记，第一次循环时，以加入的DNA为模板，两条DNA链分别由引物和引物与其结合，并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以，形成的每个子代DNA中只有一种引物。答案：A3PCR一般要经过三十多次循环，从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，由引物延伸而成的DNA单链作模板时将()A仍与引物结合进行DNA子链的延伸B与引物结合进行DNA子链的延伸C同时与引物和引物结合进行子链延伸D无需与引物结合，在酶的作用下从头合成子链解析：当由引物延伸而成的DNA单链作模板时，此单链引物端为5端，因此与它互补的子链应从另一端开始合成，即由引物结合延伸DNA的子链。答案：B4关于DNA片段PCR扩增实验的描述中不正确的是()A加入的Taq DNA聚合酶耐高温B不同大小DNA在电场中迁移速率不同C此过程需要DNA连接酶D扩增区域由2个引物来决定解析：PCR是体外DNA扩增技术，该技术是在高温条件下进行的，因此需要耐高温Taq DNA聚合酶，故A正确；DNA大小不同，在电场中的迁移速率不同，故B正确；PCR不需要DNA连接酶，但需要热稳定DNA聚合酶，故C错误；PCR技术需要一定的条件，其中一对引物就是条件之一，故D正确。答案：C5随着研究的不断深入，PCR技术被不断改进，从原先只能扩增几个kb(千碱基对)的基因到目前已能扩增长达几十个kb的DNA片段。PCR的简要过程如下图所示，请分析回答下列有关问题：(1)通过分析得出新合成的DNA分子中，AT，CG，这个事实说明DNA分子的合成遵循_。(2)若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲液中至少加入_个引物。(3)DNA子链复制的方向是_，这是由于_。解析：(1)分析得出新合成的DNA分子中，AT，CG，这个事实说明DNA分子的合成遵循碱基互补配对原则。(2)在DNA分子扩增时，需要两种引物，由于新合成的子链都需要引物作为复制的起点，故所需的引物数目等于新合成的DNA子链数目，即22102(2112)个。(3)引物是一种单链DNA或RNA分子，它能与解开的DNA母链的3端结合，为DNA聚合酶提供延伸位点，使DNA聚合酶从引物的3端开始连接脱氧核苷酸，从而决定了DNA子链复制的方向是从5端到3端。答案：(1)碱基互补配对原则(2)2112(3)5端到3端DNA聚合酶只能从引物的3端拼接单个脱氧核苷酸分子A级基础巩固1下列有关PCR过程的叙述中不正确的是()A受热变性破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现B引物与单链相应互补序列结合是依靠碱基互补配对原则完成C延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸DPCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高解析：DNA解成单链可用热变性方法或解旋酶处理，受热变性破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，A正确；引物为一段DNA序列，引物与单链相应互补序列结合是依靠碱基互补配对原则完成，B正确；延伸过程中需要热稳定DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核糖核苷酸，C错误；PCR技术需要高温解成单链，故PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高，D正确。答案：C2PCR技术最突出的优点是()A原理简单B原料易找CTaq DNA聚合酶有耐热性D快速、高效、灵活、易于操作答案：D3PCR技术的操作步骤依次是()A高温变性、中温延伸、低温复性B高温变性、低温复性、中温延伸C中温延伸、高温变性、低温复性D中温延伸、低温复性、高温变性答案：B4聚合酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，其简要过程如下图所示。下列关于PCR技术的叙述，不正确的是()APCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术B反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板CPCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增D应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变解析：PCR技术是人工合成DNA的方法，原料是脱氧核苷酸，不是核糖核苷酸。答案：C5“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”，需在PCR反应中加入两种引物(注：引物的作用是与模板链形成双链后在DNA聚合酶的作用下就可以继续链的延伸)，两种引物及其与模板链的结合位置如图甲所示。经4轮循环后产物中有五种不同的DNA分子，如图乙所示，其中第种DNA分子有几个()A8B6C4D2解析：由图分析可知：X基因第一次复制得到2个两种DNA分子：和；X基因第二次复制得到4个四种DNA分子：复制得和，复制得和；X基因第三次复制得到8个五种DNA分子：复制得和，复制得和，复制得和，复制得和；X基因第四次复制得到16个五种DNA分子：复制得和，复制得和，2个复制得2个和2个，2个复制得2个和2个，2个得到4个。从上面的推测可知，第四轮循环产物中有8个。答案：A6在PCR扩增DNA的实验中，预计一个DNA分子经过30次循环后，应该得到230个DNA分子，但是结果只有约210个DNA分子，那么出现该现象的原因不可能是()ATaq DNA聚合酶的活力不够，或活性受到抑制B系统设计欠妥C循环次数不够D引物不能与母链结合解析：如果TaqDNA聚合酶活力不够或活性受到抑制，则导致催化效率降低，得到的产物比预期的少，A正确。如果PCR系统设计欠妥，则达不到预期的结果，B正确。如果循环次数过少，产物的量比预期的少，C正确。如果引物设计不合理，若不能与模板DNA结合，将造成无法进行扩增，而结果得到了210个DNA分子，D错误。答案：DB级能力训练7PCR技术有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行研究的问题，被广泛应用。此过程需要一种Taq DNA聚合酶。请回答有关问题：(1)体内DNA复制过程中用解旋酶打开双链DNA，而PCR技术中应用_。(2)Taq DNA聚合酶是从水生耐热细菌Taq中分离的。为什么Taq细菌能从热泉中被筛选出来呢？_。Taq DNA聚合酶的功能是_。为了使Taq DNA聚合酶能够多次反复利用，可采用_技术，常用的方法为_。(3)与体内DNA复制相比，PCR反应要在_中才能进行，并且要严格控制_条件。(4)PCR中加入的引物有_种，加入引物的作用是_。答案：(1)高温使双链DNA分子解聚为单链(2)热泉7080 的高温条件淘汰了绝大多数微生物催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键固定化酶化学结合法、物理吸附法(3)一定的缓冲溶液温度(4)2作为DNA复制的起点8H7N9型禽流感是全球首次发现的新亚型RNA流感病毒，目前最为快速有效的检测手段是RTPCR核酸检测。RTPCR的过程包括反转录作用从RNA合成cDNA，再以cDNA为模板进行扩增，过程如下图所示。据此分析下列问题：(1)传统PCR技术的原理是_，过程中低温退火的含义是_。(2)在RTPCR中每一步都有酶的参与，上图中过程1中的关键酶是_；PCR中的关键酶是_，该酶的作用特点是_、_。(3)在对病毒核酸进行检测时，主要通过RTPCR扩增其关键的基因序列，这时引物的设计就非常关键，根据下图分析，请你选择合适的引物：_。答案：(1)DNA复制引物与模板链互补配对(2)反转录酶Taq DNA聚合酶(DNA聚合酶)耐高温不能从头合成DNA，只能从3端延伸DNA链(3)引物和引物9多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题。(1)DNA的两条链是反向平行的，通常将_的末端称为5端，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的_开始延伸DNA链。(2)PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到_，它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫_。(3)PCR的每次循环可以分为_三步。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有_个这样的DNA片段。(4)请用简图表示出一个DNA片段在PCR反应中第二轮的产物。(5)简述PCR技术的主要应用。解析：(2)因PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。(3)DNA复制两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制5次后得到的子代DNA分子数为2532个。(4)新合成的DNA链带有引物，而最初的模板DNA的两条链中只有一条带有引物。(5)PCR技术可以对DNA分子进行扩增，所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。答案：(1)磷酸基团3端(2)耐高温的Taq DNA聚合酶选择培养基(3)变性、复性和延伸32(4)如图所示：(5)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等。10近20年来，PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室的一种常规实验手段，其原理是利用DNA半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如下图)，在短时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，从而使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)加热使DNA双链间的_键完全打开，称为_；而在细胞中是在_酶的作用下进行的。(2)如果只需要大量克隆模板DNA中间的某个特定区段，应该加入_种特定的引物。当温度降低至55 时，引物与两条“舒展”的模板链的特定位置结合，在DNA聚合酶的作用下，只能在引物的_端连接脱氧核苷酸，两条子链的延伸方向都是_。(3)PCR技术的必需条件，除了模板、原料、酶之外，至少还有三个条件，即液体环境、适宜的_和_，前者由_自动调控，后者则靠_来维持。(4)通过PCR技术使DNA分子大量复制，如果将一个用15N标记的DNA分子放入试管中，以14N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制四次之后，则15N标记的DNA分子占全部DNA分子总数的比例是_。解析：(1)PCR技术利用热变性原理使DNA双链之间的氢键断裂，称为解旋，而在细胞内是在解旋酶的作用下使氢键断裂。(2)PCR分为三个基本反应步骤：变性(95 )、复性(55 )、延伸(72 )，其特异性依赖于与靶序列互补的引物，引物是两段与待扩增DNA序列互补的片段，两引物之间的距离决定扩增片段的长度。由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3端延伸DNA链，则DNA的合成方向总是从子链的5端向3端延伸。(3)PCR技术与细胞内的DNA复制不完全相同，除了需要模板、原料、酶以外，至少还需要液体环境(稳定的缓冲溶液)，每一个步骤需要适宜的温度和酸碱度等。(4)一个DNA分子连续复制四次之后，形成16个DNA分子，15N标记的DNA分子有2个，则15N标记的DNA分子占全部DNA分子总数的比例为1/8。答案：(1)氢解旋解旋(2)两3从子链的5端向3端延伸(3)温度酸碱度PCR仪缓冲液(4)1/8