2024-2025学年高中生物限时训练13多聚酶链式反应扩增DNA片段含解析新人教版选修1

PAGEPAGE8多聚酶链式反应扩增DNA片段1.关于DNA聚合酶催化合成DNA子链的说法,正确的是()A.以DNA为模板,使DNA子链从5′端延长到3′端的一种酶B.TaqDNA聚合酶必需在每次高温变性处理后再添加C.DNA聚合酶能特异性地复制整个DNA的全部序列D.TaqDNA聚合酶是从深海生态系统中发觉的答案A解析DNA聚合酶不能从头起先催化合成DNA,而只能从引物的3′端延长子链,即DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延长；TaqDNA聚合酶能耐高温,所以在反应体系中可反复利用,无须另外再添加；PCR扩增的是引物之间的固定长度的DNA序列；TaqDNA聚合酶是1966年从美国黄石公园的一个热泉中发觉的。2.符合PCR反应条件的一项是()①稳定的缓冲溶液环境 ②DNA模板③合成的引物 ④四种脱氧核苷酸⑤DNA聚合酶 ⑥解旋酶⑦温控设备A.①②③④⑤⑥ B.①②③④⑤⑥⑦C.③④⑤⑥⑦ D.①②③④⑤⑦答案D解析在PCR反应中,解旋是通过DNA热变性实现的,解旋酶不是PCR反应条件之一,其他各项都是PCR反应必需的条件。3.如图所示为DNA变性和复性示意图,相关说法正确的是()A.向左的过程为加热(80～100℃)变性的过程B.向右的过程是DNA双链快速制冷复性C.变性与在生物体内解旋过程的实质相同D.图中左侧DNA片段共有4个游离的磷酸基团、4个3′端答案C解析DNA体外的变性和体内的解旋,其实质是相同的,都是使氢键断裂,DNA双螺旋打开,只是体内解旋须要解旋酶,体外变性需高温条件。4.DNA扩增过程中DNA片段经若干次扩增,其数目理论值改变应与下图中曲线相符的是()答案C解析DNA在扩增过程中呈指数式增长,即一个DNA分子连续扩增n次,理论上所产生的DNA分子数为2n个。5.以下为形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图。据图分析,下列说法正确的是()A.催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶,都能耐高温B.催化①过程的酶是RNA聚合酶C.④过程发生的改变是引物与单链DNA结合D.假如RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%,则一个双链DNA中,A与U之和也占该DNA碱基含量的40%答案C解析图中②⑤过程为DNA复制,这两个过程都须要DNA聚合酶的催化,其中催化⑤过程的DNA聚合酶能耐高温,但催化②过程的酶不耐高温,A项错误；①为逆转录过程,该过程须要逆转录酶的催化,B项错误；④为复性过程,发生的改变是引物与互补DNA链结合,C项正确；依据碱基互补配对原则,假如RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%,则一个双链DNA中,A与T之和也占该DNA碱基含量的40%,DNA分子中不含碱基U,D项错误。6.多聚酶链式反应(PCR)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法,其简要过程如图所示。下列关于PCR技术的叙述错误的是()A.PCR技术是在试验室中以少量DNA制备大量DNA的技术B.PCR反应中上一轮循环合成的DNA可以作为下一轮反应的模板C.PCR反应体系中需添加从受体细胞中提取的解旋酶和DNA聚合酶D.应用PCR技术与DNA分子杂交技术可以检测基因突变答案C解析PCR技术是一项在生物体外快速扩增特定DNA片段的技术；PCR技术须要模板DNA,且反应中上一轮合成的DNA可以作为下一轮反应的模板；PCR过程中利用高温使DNA解旋,不须要解旋酶解旋,但需耐高温的DNA聚合酶催化合成子代DNA；应用PCR技术与DNA分子杂交技术可以检测基因突变。7.下列有关DNA含量测定的叙述,错误的是()A.可利用DNA在260nm的紫外线波段有一剧烈的汲取峰这一特点来进行DNA含量的测定B.测定时通常须要对样品进行稀释C.干脆将样品放在波长260nm处,测定其光汲取值D.可利用“DNA含量＝50×光汲取值×稀释倍数”来计算样品中的DNA含量答案C解析对样品进行测定前要以蒸馏水作为空白比照,在波长260nm处,将紫外分光光度计的读数调整至零,而不能干脆测定样品的光汲取值。8.PCR技术是把DNA片段在体外酶的作用下,合成许很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要求的目的基因或DNA分子片段,它的基本过程如下图所示：注：图中短线表示每次扩增过程中须要的引物。每个引物约含20个脱氧核苷酸,并分别与两条单链DNA结合,其作用是引导合成DNA子链。(1)PCR与体内DNA复制的不同之处主要表现在温度上,在PCR中先用95℃高温处理的目的是____________________；而这一过程在细胞内是通过________实现的。(2)DNA子链复制的方向是____________,这是由于________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在PCR技术中所须要的引物实质上是一种___________________。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。(4)假定DNA片段含200对脱氧核苷酸,经3次扩增,从理论上计算须要________个游离的脱氧核苷酸。答案(1)使DNA变性(或使DNA的两条链解开)解旋酶(2)从5′端到3′端DNA聚合酶只能从引物的3′端连接单个脱氧核苷酸分子(3)单链DNA或RNA分子211－2(4)2800解析在PCR中先用95℃高温处理DNA的目的是使DNA分子中的氢键断裂,两条链解开,使DNA分子解旋,形成单链。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聚合酶供应结合位点,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子链的5′端向3′端延长。在DNA分子扩增时,须要2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,若将1个DNA分子复制10次,则须要的引物为2×210－2＝211－2个。DNA扩增3次一共形成23＝8个子代DNA片段,需游离的脱氧核苷酸数为(8－1)×200×2＝2800个。9.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外快速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经验下述30多次循环：95℃下使模板DNA变性、解聚→55℃下复性(引物与DNA模板链结合)→72℃下引物链延长(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述中,不正确的是()A.变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现B.复性过程中引物与DNA模板链的结合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复制相比所须要酶的最适温度较高答案C解析体外解旋通过加热破坏氢键,而体内解旋过程依靠于解旋酶；体内外的DNA复制均遵循相同的碱基互补配对原则；PCR的前提是已知待扩增DNA的一小段序列,以便合成引物,PCR只能扩增一对引物之间的DNA序列。PCR反应的产物是DNA,因此该过程须要的原料是四种脱氧核苷酸,不是核糖核苷酸。10.在PCR扩增DNA的试验中,依据设计,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。出现该现象的缘由可能是()①循环次数不够②TaqDNA聚合酶活力不够或其活性受到抑制③引物不能与亲链结合④系统设计欠妥A.①②③ B.①②④C.①③④ D.②③④答案B解析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会导致扩增效率低,得到的产物比预期的少；③假如引物设计不合理,则无法进行扩增；④PCR系统设置欠妥,将达不到预期的效果。11.复性温度是影响PCR特异性的较重要的因素。变性后温度快速冷却至40～60℃,可使引物与模板发生结合。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,缘由不包括()A.模板DNA比引物困难得多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行能再次结合答案D解析DNA双链变性解旋后是可以再次结合的,只不过是在PCR中,引物量较多,与DNA模板链结合机会大,而原来两条母链再次结合的机会小。12.如图中PCR其次轮产物a、b、c、d分别是以PCR第一轮产物的哪一条单链DNA为模板复制产生的()A.②①③④ B.①③④②C.①②④③ D.①②③④答案D解析以①链为模板复制而来的DNA应只含有引物Ⅰ(a),以④链为模板复制而来的DNA应只含有引物Ⅱ(d),b、c是以②③为模板复制而来的。13.如图为细胞内DNA复制过程示意图,该过程在体外也可进行,以获得大量相同的DNA片段,该项技术被称为PCR技术,又称为多聚酶链式反应,请分析回答下列问题：(1)PCR过程与细胞内DNA复制相比,主要不同点是________________________________________________________________________。(2)PCR技术过程的三个步骤是：________、________、________。(3)假设PCR过程中,只用一个DNA片段作为模板,30次循环后,理论上反应物中有________个这样的DNA片段。(4)PCR技术能在几小时内将微量的DNA片段特异性地扩增上百万倍,从而解决了样品中DNA含量低,难以分别的难题,试举两例,说明PCR技术的应用：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)PCR过程是高温变性解旋,不须要解旋酶(2)变性复性延长(3)230(4)刑侦破案、亲子鉴定、疑难疾病的诊断、基因序列分析(答出两点即可)解析(1)PCR过程与细胞内DNA复制相比,主要不同点是：PCR过程是高温变性解旋,不须要解旋酶。(2)PCR的每次循环可以分为变性、复性和延长三个步骤。(3)由于一个DNA片段作为模板,一次循环能产生2个DNA片段,所以30次循环后,反应物中大约有230个这样的DNA片段。(4)PCR技术有广泛的应用,可以用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、亲子鉴定、基因序列分析等方面。14.在遗传病及刑事案件侦破中常须要对样品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探讨的问题。据图回答相关问题：(1)在相应的横线上写出引物Ⅱ结构,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反应过程的前提条件是________,PCR技术利用DNA的________原理解决了这个问题。(5)在对样品DNA进行分析的过程中发觉,DNA掺杂着一些组蛋白,要去除这些组蛋白可加入的物质是________。答案(1)5′—G—A—OH(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)蛋白酶解析(1)DNA聚合酶不能从头起先合成DNA,只能从3′端延长DNA链,所以子链延长方向为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,复性结果见答案。(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4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中各有一条链含32P,若复制n次,共产生2n个DNA分子,其中只有DNA母链不含32P,则循环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2/(2n×2)＝1/2n。(4)DNA复制是以两条母链为模板,依据碱基互补配对原则进行的。因此,PCR反应过程的前提条件是DNA解旋,使两条母链的碱基暴露出来,才能依据碱基互补配对原则把相应的碱基一个个地连接起来形成子链。DNA分子在80～100℃的温度范围内变性,双链解聚成单链,当温度渐渐降低时,又能重新结合形成双链。(5)DNA中杂质蛋白的去除可利用酶的专一性,即加入蛋白酶除去。15.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a、b为单链DNA样品片段,它是子链合成延长的基础。请回答有关问题：(1)PCR扩增起先前,须要向离心管中加入的物质除了DNA样品、TaqDNA聚合酶,以及缓冲液之外,还须要加入______________和________。(2)A、B、C中属于复性的步骤是________,A过程的目的是______________。(3)C步骤温度为72℃时发挥作用的酶是__________________。(4)从理论上分析,PCR技术利用DNA分子的________复制的方式扩增,一个样品DNA分子经n次循环共需消耗引物a的数量为________。(5)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(引物对B只标注了部分碱基序列)都不