生物（人教版选修1）练习专题5课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段

专题五课题二一、选择题1．下列不属于PCR技术的优点的是()A．简单，易于操作 B．可以完全无限制扩增C．实用性强，灵敏度高 D．快速、高效，并可自动化解析：PCR技术要设计引物，因此扩增具有特异性，灵敏度很高。而应用TaqDNA聚合酶的PCR仪可自动化，操作简单。PCR技术能在体外迅速扩增DNA片段，快速高效，往往被误认为可以无限制扩增，其实PCR的循环次数一般以25～35次循环为宜，当反应超过35次循环时，PCR产物也不再增加。答案：B2．关于DNA复制，下列叙述正确的是()A．DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从5′端延伸DNA链B．DNA复制不需要引物C．引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合D．DNA的合成方向总是从子链的3′端向5′端延伸解析：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。模板链首先复制的是3′端即复制方向为3′→5′；由于DNA分子是反向平行的，子链是依据碱基互补配对原则，在DNA聚合酶作用下合成的，其合成方向从子链5′→3′。答案：C3．使用PCR仪具体实验操作顺序应为()①设计好PCR仪的循环程序②按配方准备好各组分③用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分④进行PCR反应⑤离心使反应液集中在离心管底部A．②③⑤④① B．①⑤③②④C．②③⑤①④ D．④②⑤③①解析：使用PCR仪进行DNA扩增前，首先按照PCR体系配方的各组分，依次将各组分加入微量离心管离心，使反应液集中于试管底部，然后再设计好PCR仪的循环程序进行PCR反应。答案：C4．引物的作用是()A．打开DNA双链B．催化合成DNA子链C．使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始复制D．提供模板解析：DNA分子的复制具有方向性，即只能从引物的3′端开始，从子链的5′端向3′端延伸。引物的作用是与DNA聚合酶结合促使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始复制。答案：C5．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：B6．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技术能以极少量的DNA为模板，在几小时内复制出上百万份的DNA拷贝。这项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分析研究的问题，被广泛应用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等各方面，而不能用于合成核苷酸。答案：D7．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：变性后的DNA在缓慢降温后才会复性；变性与在生物体内解旋过程的条件不同、实质相同；任一DNA片段都有2个游离的磷酸基和2个3′端。答案：A8．在实验室内模拟生物体内的DNA复制，需要哪些条件()①酶②游离的脱氧核苷酸③ATP④DNA分子⑤引物⑥tRNA⑦适宜的温度⑧适宜的酸碱度A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑤⑥⑦C．②③④⑤⑦⑧ D．①②④⑤⑦⑧解析：在实验室内模拟DNA复制时，需要DNA聚合酶催化合成DNA子链；四种脱氧核苷酸为合成子链的原料；DNA母链为DNA复制的模板；还需要引物、较高的温度、适宜的酸碱度等。答案：D9．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℃，C．72℃，使DNA分子开始复制，D．72℃，使DNA分子恢复双螺旋结构，解析：PCR利用DNA热变性的原理，当温度上升到90℃以上时，双链DNA解旋为单链，A项正确；当温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对原则与两条单链DNA结合，恢复活性，B项正确；当温度上升到答案：D10．DNA扩增过程中，DNA片段经若干次扩增，与其数目的理论值变化相符的图是()解析：PCR反应中DNA的扩增数目和生物体内的DNA复制是类似的，即1个DNA分子复制一次，产生2个DNA分子，复制2次，产生4个DNA分子，呈指数扩增，开始有一个DNA分子为模板，经过n次复制后得到的DNA分子的数量为2n，与曲线C相符合。答案：C11．关于DNA片段PCR扩增实验的描述中不正确的是()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解析：PCR扩增实验是在较高温度下进行的，故需要耐高温的TaqDNA聚合酶，但不需要DNA连接酶，A项正确，C项错误。因为不同大小的DNA带有不同数量的电荷，所以在电场中迁移速率不同，B项正确。PCR扩增需要两种引物，分别与DNA的两条模板链互补，故D项正确。答案：C12．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可能是(多选)()A．TaqDNA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．引物不能与亲链结合解析：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项正确。如果PCR系统设置不妥，达不到预期的结果，则B项正确。如果循环次数过少，产物的量比预期的少，则C项正确。如果引物设计不合理，也许不能与模板DNA结合，造成无法进行扩增，而结果得到了210个DNA分子，则D项错误。答案：ABC二、非选择题13．下图为某一次循环的产物，请据图回答问题。(1)PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可分为__________、__________、__________三个步骤。(2)DNA的羟基(—OH)末端称为__________，图中表示羟基末端的为__________。(填字母)(3)PCR技术与细胞内DNA复制在解旋时原理不同：细胞内复制利用__________使双链间氢键断裂，而PCR技术利用__________________原理，使双链氢键断裂。以引物为标识，可判断出此产物为第__________次循环的产物。解析：(1)PCR的每一轮循环包括变性、复性和延伸三步，从第二轮循环开始，每次循环的产物也作模板参与反应。(2)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聚合酶不能从头合成DNA，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。由另一条新合成的DNA可知，A端为3′端，B端为5′端，C端为5′端，D端为3′端。(3)DNA分子在细胞内复制或转录时，在解旋酶的作用下使氢键断裂，而在体外，DNA在80～100°C的温度范围内变性，即双链解开成为单链；当温度慢慢降低后，两条彼此分离的单链又会重新结合形成双链。在PCR反应中，以引物为标识，第一次循环时，以加入的DNA为模板，两条DNA链可分别与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以形成的每个子DNA中只有一种引物；从第二次循环开始，上次产生的DNA分子又可作为模板参与反应，所以会出现DNA分子两端均含引物的情况，如图所示，因此题干中所出现的情况是第一次循环的产物。答案：(1)变性复性延伸(2)3′端A、D(3)解旋酶DNA在80～100°C的温度范围内变性一14．美国科学家莫里斯发明的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1千亿个，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至5～10美元。莫里斯因发明PCR技术荣获了诺贝尔奖。(1)DNA分子在复制时需要大量的________________做原料，在DNA聚合酶的催化下，以解旋后的单链DNA为__________，进行生物合成。(2)在DNA分子解旋时必须加热，普通的酶容易__________________，耐93℃左右高温的TaqDNA聚合酶的发现，解决了酶重复使用的难题，使链式反应成为可能(3)高温酶的发现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：本题结合实际考查了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分子的每一条链，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(或失去活性)(3)多样性基因15．多聚酶链式反应(PCR技术)是在实验室中以少量样品DNA制备大量DNA的生化技术，反应系统中包括微量样品DNA、DNA聚合酶、引物、足量的4种脱氧核苷酸等。反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板，故DNA数以指数方式扩增，其简要过程如图所示。(1)某个DNA样品有1000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，则经过PCR仪五次循环后，将产生__________个DNA分子，其中需要提供胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量至少是__________个。(2)分别以不同生物的DNA样品为模板合成的各个新DNA之间存在差异，这些差异是__________。(3)由于DNA分子上的“遗传因子”基本都是符合孟德尔的遗传规律的，因此人类可以利用PCR技术合成的DNA进行亲子鉴定，其原理是：首先获取被测试者的DNA，并进行PCR扩增，取其中一样本DNA用限制性核酸内切酶切成特定的小片段，放进凝胶内，用电泳推动DNA小片段分离，再使用特别的“探针”去寻找基因。相同的基因会凝聚在一起，然后利用特别的染料在X光下，便会显示由DNA探针凝聚于一起的黑色条码。每个人的条码一半与其母亲的条码吻合，另一半与其父亲的条码吻合。①限制性核酸内切酶能将DNA样品切成特定的小片段，这主要体现了酶的__________。A．专一性 B．高效性C．多样性 D．作用条件温和②2002年6月，我国第一张18位点的“基因身份证明”在湖北武汉诞生。人的“基因身份证明”是否终身有效？__________，理由是___________________________________。(4)请指出PCR技术与转录过程的三个不同之处：①________________________________________；②________________________________________；③________________________________________。解析：本题考查了PCR技术的应用及相关计算与识图能力。(1)该DNA样品复制5次，产生DNA分子数为25＝32个，DNA样品中T＝A＝200个，则样品复制5次，需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量至少为200×(25－1)＝6200个。(2)不同生物的DNA样品中，脱氧核苷酸(碱基)数目、比例和排列顺序不同，故各个新DNA之间也存在差异。(3)限制性核酸内切酶能识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并在特定部位进行切割，这就说明酶具有专一性；人的“基因身份证明”是根据DNA上的遗传信息制成的，而每个人的DNA在不同生长发育阶段和不同组织细胞中是基本相同的。(4)PC