2024高中生物专题5DNA和蛋白质技术课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段课堂演练含解析新人教版选修1

PAGE7-课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段1．PCR技术限制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80～100℃的温度范围内变性，双链解开成单链，当温度渐渐降低时，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．其次次循环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Ⅰ和引物Ⅱ与其结合，并在DNA聚合酶的作用下延长，所以，形成的每个子代DNA中只有一种引物。答案：A3．PCR一般要经过三十多次循环，从其次轮循环起先，上一次循环的产物也作为模板参加反应，由引物Ⅰ延长而成的DNA单链作模板时将()A．仍与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延长B．与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延长C．同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链延长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Ⅰ延长而成的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起先合成，即由引物Ⅱ结合延长DNA的子链。答案：B4．下列关于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．温度超过80℃后DNA将变性，即使复原到常温，生物活性也不能复原C．不同生物的DNA的“变性”温度不肯定相同D．深海热泉旁边生活的生物的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：温度超过80℃后DNA变性，温度降低，DNA分子会复性，B错误。G、C碱基对占比越高，DNA分子热稳定性越高，D正确。答案：B5．随着探讨的不断深化，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，A＝T，C＝G，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，则须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，A＝T，C＝G，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，须要两种引物，由于新合成的子链都须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2×210－2＝(211－2)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聚合酶供应延长位点，使DNA聚合酶从引物的3′端起先连接脱氧核苷酸，从而确定了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)211－2(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．延长过程中须要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸D．PCR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；延长过程中须要热稳定DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核糖核苷酸，C错误；PCR技术须要高温解成单链，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：C2．PCR技术最突出的优点是()A．原理简洁B．原料易找C．TaqDNA聚合酶有耐热性D．快速、高效、敏捷、易于操作答案：D3．PCR技术的操作步骤依次是()A．高温变性、中温延长、低温复性B．高温变性、低温复性、中温延长C．中温延长、高温变性、低温复性D．中温延长、低温复性、高温变性答案：B4．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。下列有关PCR过程的叙述中，正确的是()A．PCR是一项在生物体外复制特定的完整的DNA分子的核酸合成技术B．PCR过程中只须要两个引物分子C．Taq酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连接到双链DNA片段上D．在第三轮循环产物中起先出现两条核苷酸链等长的DNA片段解析：PCR是一项在生物体外复制特定的DNA分子片段的技术，A错误；PCR过程中须要两种引物分子，B错误；Taq酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连接到延长的单链DNA片段上，C错误；由于引物A和引物B均不在该片段的端点，因此第一轮循环后，得到的两DNA片段中两条脱氧核苷酸链都不等长；通过绘图可推知，其次轮中亦不会出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段，所以在第三轮循环产物中起先出现两条核苷酸链等长的DNA片段，D正确。答案：D5．PCR技术扩增DNA的过程中，DNA片段经若干次扩增后，其数目的理论值改变曲线是()解析：PCR反应中DNA的扩增与体内DNA复制是类似的，即1个DNA分子复制1次，产生2个DNA分子，复制2次产生4个DNA分子，呈指数扩增。1个DNA分子，经过n次复制后得到的DNA分子数量为2n，与C项曲线相符。答案：C6．在PCR扩增DNA的试验中，预料一个DNA分子经过30次循环后，应当得到230个DNA分子，但是结果只有约210个DNA分子，那么出现该现象的缘由不行能是()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．引物不能与母链结合解析：假如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。假如PCR系统设计欠妥，则达不到预期的结果，B正确。假如循环次数过少，产物的量比预期的少，C正确。假如引物设计不合理，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级实力训练7．PCR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探讨的问题，被广泛应用。此过程须要一种TaqDNA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)TaqDNA聚合酶是从水生耐热细菌Taq中分别的。①为什么Taq细菌能从热泉中被筛选出来呢？___________________________________________________________________。②TaqDNA聚合酶的功能是____________________________。③为了使TaqDNA聚合酶能够多次反复利用，可采纳________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，并且要严格限制________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)①热泉70～80℃的高温条件淘汰了绝大多数微生物②催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键③固定化酶化学结合法、物理吸附法(3)肯定的缓冲溶液温度(4)2作为DNA复制的起点8．H7N9型禽流感是全球首次发觉的新亚型RNA流感病毒，目前最为快速有效的检测手段是RT－PCR核酸检测。RT－PCR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RT－PCR中每一步都有酶的参加，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RT－PCR扩增其关键的基因序列，这时引物的设计就特别关键，依据下图分析，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TaqDNA聚合酶(DNA聚合酶)耐高温不能从头合成DNA，只能从3′端延长DNA链(3)引物Ⅰ和引物Ⅱ9．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。(4)请用简图表示出一个DNA片段在PCR反应中其次轮的产物。(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。(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TaqDNA聚合酶选择培育基(3)变性、复性和延长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)成为分子生物学试验室的一种常规试验手段，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，从而使试验室所须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)假如只须要大量克隆模板DNA中间的某个特定区段，应当加入________种特定的引物。当温度降低至55℃时，引物与两条“伸展”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，两条子链的延长方向都是_______。(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、相宜的__________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，假如将一个用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℃)、延长(72℃)，其特异性依靠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，两引物之间的距离确定扩增片段的长度。由于