高中生物苏教版生物技术实践第四章生物化学与分子生物学技术实践 第4章第2节

第四章第二节一、选择题1．DNA的复制需要引物，其主要原因是()A．可加快DNA的复制速度B．引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合C．引物的5′端有助于DNA聚合酶延伸DNA链D．DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链解析：DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基(—OH)末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链。因此，DNA复制需要引物。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3′端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。答案：D2．如图表示DNA变性和复性示意图，下列相关说法正确的是()A．向右的过程为加热(80～100℃B．向左的过程是DNA双链迅速致冷复性C．变性与在生物体内解旋过程的条件、实质都相同D．图中DNA片段共有4个游离的磷酸基、4个3′端解析：本题主要考查PCR的原理、过程及DNA的结构。向左的过程是当温度缓慢降低后，两条彼此分离的DNA链又会重新结合成双链；变性需80～100℃温度，而体内解旋需解旋酶的作用，两者条件不同；图中DNA片段有两条脱氧核苷酸链，故有2个游离的磷酸基，2个3′端。答案：A3．下面关于DNA对高温的耐受性的说法不正确的是()A．DNA对高温的耐受性一般要比蛋白质强B．超过80℃后DNA将变性，即使恢复到常温C．不同生物的DNA的“变性”温度不一定相同D．深海热泉附近生活的生物的DNA对高温的耐受性更强，其DNA中鸟嘌呤所占的比例更高解析：80答案：B4．关于PCR技术的应用，错误的一项是()A．古生物学、刑侦破案、DNA序列测定B．诊断遗传疾病、基因克隆、古生物学C．DNA序列测定、基因克隆、刑侦破案D．诊断遗传疾病、合成核苷酸、DNA序列测定解析：PCR技术是目前所有生物技术中发展最迅速、最成熟、应用最广泛的一项技术。有效地解决了因为样品中DNA含量低而难以对样品进行分析研究的问题，被广泛应用于遗传病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆、DNA测序、亲子鉴定等各方面，而不能用于合成核苷酸。答案：D5．PCR仪实质上是一台自动调控温度的仪器，下列关于它调控不同温度的目的叙述错误的是()A．95℃，使DNA分子变性B．55℃，使DNA分子恢复双螺旋结构C．72℃，使DNA分子开始复制D．72℃，使DNA分子恢复双螺旋结构答案：D6．下列关于PCR技术的说法，不正确的是()A．PCR仪能够自动调控温度B．PCR反应需要适宜的pH条件，并需要在一定的缓冲液中进行C．PCR反应需要的酶与人体内DNA复制所需要的酶一样D．PCR技术利用了DNA分子的热变性原理答案：C7．PCR的材料即待扩增的DNA片段，不需变性解旋可直接作模板用于扩增的是()A．以病毒T2噬菌体中提取DNAB．以RNA逆转录形成的cDNAC．从原核细胞中直接提取D．从氨基酸的排列顺序中获取信息人工合成的双链DNA解析：用来PCR的DNA需经高温变性解旋为单链后才可作模板。但不需要高度纯化，因为反应的特异性由寡聚核苷酸引物决定的，甚至把细胞煮沸，不经纯化，直接释放出的DNA分子也可作为PCR的模板。从原核细胞中直接提取或从氨基酸的排列顺序中获取信息人工合成的DNA都是双链，病毒T2噬菌体的遗传物质也是双链的DNA。因此以RNA逆转录形成的cDNA可直接作模板。答案：B8．关于DNA片段PCR扩增实验的描述不正确的是()A．加入的TaqDNA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．扩增区域由两种引物来决定答案：C9．符合PCR反应条件的一项是()①稳定的缓冲液环境②DNA模板③合成引物④四种脱氧核苷酸⑤DNA聚合酶⑥DNA解旋酶⑦限制性内切酶⑧温控设备A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑤⑥⑦⑧C．③④⑤⑥⑦⑧ D．①②③④⑤⑧答案：D10．某考古学家在西伯利亚泰加林地区的冰中，发现了一种冰冻的已灭绝的巨大动物的肌肉。他想了解该大型动物的DNA与现今印度大象的DNA的相似性，于是做了如下检测工作，其中正确的操作步骤及顺序是()①降低温度，检测处理后的杂合DNA双链②通过PCR技术扩增巨型动物和印度大象的DNA③把巨型动物的DNA导入印度大象的细胞中④在一定温度条件下，将巨型动物和印度大象的DNA水浴共热A．②④③ B．②④③①C．③④① D．②④①解析：通过PCR技术扩增巨型动物和印度大象的DNA，然后利用DNA分子在高温时解螺旋的特点，将巨型动物和印度大象的DNA水浴共热，再降低温度。检测处理后的杂合DNA双链。答案：D11．在PCR扩增实验中，引物是很重要的。下列属于引物特点的是()①引物长度一般是80～100个碱基对(bp)为宜②DNA聚合酶能从引物的5′端开始延伸DNA链③引物是一小段DNA或RNA④引物能与DNA母链的一段碱基序列互补配对A．①② B．③④C．①③ D．②④解析：引物长度一般以20～30个碱基对(bp)为宜，包括引物Ⅰ和引物Ⅱ两种。引物太短或太长，都可能降低产物的特异性。引物是一小段DNA或RNA，它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对；DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链，当引物与DNA母链结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链。答案：B12．在PCR扩增DNA的实验中，根据设计，一分子DNA经30次循环后，应得到约230个DNA分子，但结果只有约210个DNA分子。出现该现象的原因可能是()①循环次数不够②TaqDNA聚合酶活力不够或其活性受到抑制③引物不能与母链结合④系统设计欠妥A．①②③ B．①②④C．①③④ D．②③④解析：解答本题应从PCR扩增过程的条件进行分析：①循环次数过少，产物的量比预期的少；②TaqDNA聚合酶活力不够或其活性受到抑制导致催化效率降低，得到的产物比预期的少；③如果引物设计不合理，则无法进行扩增；④PCR系统设置不妥，达不到预期的效果。答案：B13．复性温度是影响PCR特异性的较重要因素。变性后温度快速冷却至40～60℃，可使引物和模板发生结合。PCR的结果可不考虑原来解旋开的两个DNA模板链的重新结合，A．由于模板DNA比引物复杂得多B．引物和模板之间的碰撞结合机会远远高于模板互补链之间的碰撞C．加入引物的量足够多而模板链数量少D．模板链加热解旋已经变性不可能再次结合解析：DNA分子在80～100℃的温度范围内双螺旋结构解体，双链打开，在DNA分子复制时提供模板，这个过程称为变性。当温度缓慢降低到50答案：D二、非选择题14．DNA扩增技术即将单个基因用DNA酶切割成小片段，混合后进行PCR扩增，以获得大量的随机组合的新基因，再进一步筛选，可获得有意义的新基因。此项技术已广泛应用于育种。具体过程如图所示，请据下图回答下列问题：(1)图中①过程所用的酶作用于________键。(2)图中②③④相当于PCR技术的____________________等三个阶段。(3)图示的PCR与常规的PCR不同之处在于，此PCR无引物且不需______________酶，不需要__________________作为合成材料。(4)该过程最终产生的新基因与原基因相比，不同之处在于__________________________________。所以从本质上看该基因发生了________________。解析：题中的酶是指限制性内切酶，它可将DNA序列随机切成许多DNA小片段，其作用的化学键为磷酸二酯键；PCR过程包括变性、复性、延伸三个阶段，图示中②属变性、③属复性、④属延伸阶段；图示的PCR不需要引物，也不需要DNA聚合酶使DNA链延伸，也不需要游离的脱氧核苷酸做原料，仅是原有的DNA小片段的随机组合；由于是随机组合，与原基因相比，核苷酸的排列顺序发生变化，属于基因突变。答案：(1)磷酸二酯(2)变性、复性、延伸(3)DNA聚合游离的脱氧核苷酸(4)脱氧核苷酸的排列顺序不同突变15．美国科学家莫里斯发明了PCR技术。PCR技术是一种DNA分子“复印机”，它可以在数小时内将一个DNA分子复制出l千亿个，解决了检测样本扩增的难题。在人类基因组计划实施中，PCR技术使每个核苷酸的识别成本降低至5～10美元。莫里斯因发明PCR技术而荣获了诺贝尔奖。(1)DNA复制时需要大量的________作原料，在DNA聚合酶的催化下以解旋后的单链为________进行生物合成。(2)在DNA分子解旋时必需加热，普通的酶容易________，莫里斯从温泉中找到了耐95℃高温的________，解决了酶重复使用的难题，(3)高温酶的发现及应用说明了地球生物________的重要性，大自然的________库是人类的宝贵财富。解析：本题结合实际考查PCR技术的原理，及生物多样性等问题，属于学科内综合题。DNA复制的模板是DNA分子的第一条链，并以脱氧核苷酸为原料，在DNA聚合酶的作用下进行复制。由于在体外打开双螺旋结构，需要加热处理，因此，选用的DNA聚合酶必须能耐高温，而耐高温的酶的发现，进一步体现了生物多样性的使用价值。答案：(1)脱氧核苷酸模板(2)变性(失活)Taq聚合酶(3)多样性基因16．在遗传病及刑侦破案中常需要对样品DNA进行分析，PCR技术能快速扩增DNA片段，在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝，有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题。据图回答相关问题：a链5′—G—G……T—C—3′5′—G—G—OH(引物Ⅰ)b链3′—C—C……A—G—5′_____________(引物Ⅱ)95℃5′—G—G……T—C—3′3′—C—C……A—G—5′555′—G—G……T—C—3′3′—C—C……A—G—5′72℃↓5′______________________________________(1)在相应的横线上写出引物Ⅱ，并在复性这一步骤中将引物Ⅱ置于合适的位置。(2)在相应的横线上写出循环一次后生成的DNA分子。(3)若将作为原料的四种脱氧核苷酸用32P标记，请分析循环一次后生成的DNA分子的特点是__________________，循环n次后生成的DNA分子中不含放射性的单链占总单链的比例为________。解析：(1)DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链，所以引物就提供了3′端，子链延伸方向为5′→3′，引物Ⅰ与b链部分碱基互补，引物Ⅱ则与a链部分碱基互补，且连接到a链的3′端，故引物Ⅱ的结构为5′—G—A—OH，复性结果为：HO—A—G—5′5′—G—G……T—C—3′。(2)经过一次循环后，产生的两个DNA分子分别含有引物Ⅰ和引物Ⅱ。(3)由于作为原料的四种脱氧核苷酸被32P标记，所以新合成的子链均含有放射性，一次循环后的两个DNA各有一条链含32P，若复制n次，产生子链共2n×2，其中只有亲本的两条母链不含32P，则其所占比例为2/(2n·2)＝1/2n。答案：(1)5′—G—A—OHOH—A—G—5′5′—G—G……T—C—3′3′—C—C……A—G—5′5′—G—G—OH↓72(2)3′—C—C……A—G—5′3′—C—C……A—G—5′5′—G—G……T—C—3′5′—G—G……T—C—3′(3)每个DNA分子各有一条链含32P标记1/2n17．PCR技术(DNA聚合酶链式反应技术)成为分子生物实验的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制的特性，在试管中进行DNA的人工复制(如下图)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使分子生物实验所需的遗传物质不再受限于活的生物体。请据图回答：(1)加热至95℃的目的是使DNA样品的________键断裂，这一过程在生物体细胞内是通过________酶的________作用来完成的。通过分析得出新合成的DNA分子中，A＝T，C＝G，这个事实说明DNA分子的合成遵循________________________(2)新合成的DNA分子与模板DNA分子完全相同的原因是______________________和__________________________。(3)通过PCR技术使DNA分子大量复制时，若将一个用15N标记的模板DNA分子(第一代)放入试管中，以14N标记的脱氧核苷酸为原料，经4次复制后，含15N标记的DNA分子单链数占全部DNA总单链数的比例为________。(4)PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利，而且改进了检测细菌和病毒的方法。若要检测一个人是否感染了H1N1病毒，你认为可以用PCR扩增血液中的()A．白细胞DNA B．病毒蛋白质C．血浆抗体 D．病毒核酸答案：(1)氢解旋解旋碱基互补配对原则(2)DNA分子中独特的双螺旋结构(或以模板DNA分子的一条链为模板进行半保留复制)复制过程中严格遵循碱基互补配对原则(3)1/16(4)D18．PCR技术是把某一DNA片段在体外酶的作用下，合成许许多多相同片段的一种方法，利用它能快速而特异地扩增任何