2024-2025学年高中生物专题5DNA和蛋白质技术2多聚酶链式反应扩增DNA片段课时评价含解析新人教版选修1

PAGE6-多聚酶链式反应扩增DNA片段(30分钟100分)一、选择题(共4小题,每小题9分,共36分)1.下列有关PCR技术的叙述,正确的是 ()A.作为模板的DNA序列必需不断地加进每一次的扩增当中B.作为引物的脱氧核苷酸序列必需不断地加进每一次的扩增当中C.反应须要的DNA聚合酶必需不断地加进反应当中D.反应须要的DNA连接酶必需不断地加进反应当中【解析】选B。模板DNA只须要加入一次,A项错误;引物在合成过程中不断被利用,须要不断加入,B项正确;DNA聚合酶可反复运用,C项错误;PCR技术中用到耐热的DNA聚合酶,D项错误。2.PCR技术又称为多聚酶链式反应,现在已经成为分子生物学试验室的一种常规手段,它可以在体外很短的时间内将DNA大量扩增。你认为下列符合在体外进行PCR反应条件的一组是 ()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限制性核酸内切酶⑧温控设备A.①②③④⑤⑥B.①②③④⑤⑥⑦⑧C.③④⑤⑥⑧D.①②③④⑤⑧【解析】选D。在PCR技术中,须要的条件有模板、引物、四种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶,此外还须要相宜的温度和pH,故D正确。3.下列对PCR操作过程的叙述,错误的是 ()A.PCR反应中运用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在运用前必需进行高压灭菌B.PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份,并在-20℃储存C.PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后,快速溶化D.在微量离心管中添加反应成分时,每吸取一种试剂后,移液器上的吸液枪头都必需更换【解析】选C。为了避开外源DNA等因素的污染,PCR反应中运用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在运用前必需进行高压灭菌;PCR所用的缓冲液及酶应分装成小份保存,并运用一次性吸液枪头。在冰箱中放置的缓冲液和酶取出后应放在冰块上缓慢溶化,而不能快速溶化。4.下列关于PCR引物的说法,不正确的是 ()A.引物是PCR过程中与模板DNA部分序列互补,并能引导模板DNA的互补链合成的核苷酸序列B.引物常依据须要扩增的目标DNA的碱基序列用化学合成的方法获得C.PCR过程中须要一种引物或两种引物D.引物的3′端具有游离的—OH【解析】选C。由于DNA聚合酶不能从头合成DNA链,因此引物是PCR过程中与模板DNA部分序列互补,并能引导模板DNA的互补链合成的核苷酸序列,A项正确。PCR扩增的DNA片段取决于两种引物的结合位点,因此所用的引物通常是依据须要扩增的目标DNA的碱基序列用化学合成的方法获得,B项正确,C项不正确。引物的3′端具有游离的—OH,D项正确。二、非选择题(共4小题,共64分)5.(12分)在进行DNA亲子鉴定时,需利用PCR技术(多聚酶链式反应)使样品DNA扩增,获得大量DNA克隆分子。该技术的原理是利用DNA的半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制(如图,图中黑色短线是引物)。回答下列问题:(1)图中的变性、延长分别是指______________________________、

____________________。

(2)假设PCR反应中的DNA模板为P,第一轮循环的产物2个子代DNA为N1,其次轮循环的产物4个子代DNA为N2,N1、N2中分别含有模板DNA单链的DNA有______个、______个。若接着循环,该DNA片段经过30次循环后能形成________个DNA片段。

(3)某样品DNA分子中引物之间的序列共含3000个碱基对,碱基数量满意,若经过5次循环,至少须要向试管中加入________个腺嘌呤脱氧核苷酸。(不考虑引物所对应的片段)

【解析】(1)PCR技术中DNA变性是指作为模板的DNA双链解旋形成单链。延长是指在DNA聚合酶的作用下,原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链。(2)由于DNA为半保留复制方式,因此不管复制几次,子代中始终有2个DNA含有模板DNA单链。DNA复制,子代以指数形式“2n”增长,n=复制次数,故复制30次形成230个DNA片段。(3)在双链DNA分子中,A=T,G=C,由推出,所以C=2A①;A+C=碱基总数②,将①式代入②式得A=1000。1个DNA分子复制5次,增加了25-1=31(个)DNA分子,故至少须要1000×31=31000个腺嘌呤脱氧核苷酸。答案:(1)模板DNA双链解旋形成单链在DNA聚合酶的作用下,原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链(2)22230(3)310006.(14分)多聚酶链式反应(PCR)是一种体外快速扩增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________起先延长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年头,科学家从一种Taq细菌中分别到________________,它的发觉和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他一般的微生物中分别出来,所用的培育基叫________________。

(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。

【解析】(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3′羟基上,与DNA母链结合的RNA引物就供应这个羟基。(2)因为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。用选择培育基可将Taq细菌从其他一般的微生物中分别出来。(3)DNA复制时两条链均作为模板,进行半保留复制,所以复制5次后得到的子代DNA分子数为25=32个。答案:(1)磷酸基团3′端(2)耐高温的TaqDNA聚合酶选择培育基(3)变性、复性和延长327.(18分)如图表示PCR的反应过程,请据图回答相关问题。(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4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:____________________,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____________。

(4)PCR反应过程的首要条件是____________,PCR技术利用DNA的__________原理解决了这个问题。

(5)在对样品DNA分析过程中发觉,DNA掺杂着一些组蛋白,要去除这些组蛋白可加入的物质是________________。

【解析】(1)引物的作用是供应DNA聚合酶的起点3′端,引物Ⅰ与b链相应的碱基配对,引物Ⅱ应与a链相应的碱基配对,留意引物与母链是反向的。(2)DNA体外扩增同细胞内DNA复制一样都是半保留复制,DNA分子的两条母链分别作为模板,合成新的DNA链。(3)因为新合成的DNA分子是一条母链与一条子链结合,因此每个DNA分子一条链(子链)有32P,另一条链(母链)有31P。循环n次后得到2n个DNA分子,共2n+1条单链,其中第一代的两条DNA链都是31P,不含放射性的单链占总链的1/2n。(4)PCR反应首先须要DNA解旋,体外DNA解旋利用了DNA热变性的原理。(5)加入蛋白酶可水解组蛋白,而DNA不受影响,这利用了酶的专一性原理。答案:(1)5′—G—A—OHHO-A-G-5′5′-G-G……T-C-3′(2)3′—C—C……A—G—5′5′—G—G……T—C—3′5′—G—G……T—C—3′3′—C—C……A—G—5′(3)每个DNA分子各有一条链含32P1/2n(4)DNA解旋热变性(5)蛋白酶8.(20分)PCR技术是基因工程中获得目的基因的常用方法,请分析回答下列有关问题:(1)利用PCR技术扩增目的基因,其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链DNA片段,它是子链合成延长的基础。①从理论上推想,第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为__________________。

②在第________________轮循环产物中起先出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。

(2)设计引物是PCR技术的关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如图),请分别说明理由。①第1组:____________________________________________;

②第2组:____________________________________________。

(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶,下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能,这是因为____________________________________________________________________________。

【解析】(1)①以原来的每条母链为模板合成的两个新DNA分子中,只含有引物A或引物B,而以新合成的子链为模板合成的新DNA分子中,两种引物都含有,故第四轮循环共产生16个DNA分子,其中只含有引物A、引物B的DNA分子各1个。同时含有引物A和引物B的DNA分子有14个,因此含有引物A的分子是15个,占15/16。②第一、二个循环合成的子链长度均不同,依据半保留复制特点可知,前两次循环产生的四个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均不等长,第三个循环产生的DNA分子存在等长的两条脱氧核苷酸链。(2)在第1组引物中,引物Ⅰ的部分碱基序列是CAGGCT,引物Ⅱ的部分碱基序列是AGCCTG,若利用这两个引物进行DNA扩增,会因其中部分碱基发生碱基互补配对而使该组引物失效。在第2组引物中,引物Ⅰ′的部分碱基序列是AACTG和CAG