【生物】2019届一轮复习人教版专题80PCR技术教案 9页

‎1．PCR原理 ‎（1）细胞内DNA复制条件 条件 组分 作用 模板 DNA的两条单链 提供复制的模板 原料[来源:学§科§网Z§X§X§K]‎ 四种脱氧核苷酸 合成DNA子链的原料 酶 解旋酶 DNA聚合酶 xxk.Com][来源:学科打开DNA双螺旋 催化合成DNA子链 能量 Z ATP 为解螺旋和合成子链供能 引物 RNA 为DNA聚合酶提供合成的3’端起点 ‎（2）细胞内DNA复制过程 ①DNA的两条链是反向平行的，通常将DNA的羟基末端称为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。DNA的合成方向总是从子链的5’端向3’端延伸。‎ ②在DNA的复制过程中，复制的前提是双链解开。在体外可通过控制温度来实现。在80~100 ℃的温度范围内，DNA的双螺旋结构将解体，双链分开，这个过程称为变性。PCR利用了DNA的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合。由于PCR过程的温度高，导致DNA聚合酶失活，后来耐高温的DNA聚合酶的发现和应用，大大增加了PCR的效率。‎ ③PCR反应需要在一定的缓冲溶液中进行，需提供：DNA模板，分别与两条模板链相结合的两种引物，四种脱氧核苷酸，耐热的DNA聚合酶，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。‎ ‎2．PCR的反应过程 PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性、复性和延伸三步。从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，并且由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链会与引物Ⅱ结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列成指数扩增。‎ ‎3．实验操作 ‎（1）PCR反应体系：缓冲液、DNA模板，四种脱氧核苷酸原料、热稳定的DNA聚合酶、两种RNA引物、水。‎ ‎（2）实验操作步骤 ‎①按照PCR反应体系配方配制反应液；‎ ‎②将PCR反应体系50μL用微量移液器转移到微量离心管（0.5 mL）中；‎ ‎③将微量离心管放到PCR仪中；‎ ‎④设置PCR仪的工作参数；‎ ‎⑤DNA在PCR仪中大量扩增。‎ 考向 PCR的反应过程 ‎1．聚合酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述30多次循环：95 ℃下使模板DNA变性、解链→55 ℃下复性(引物与DNA模板链结合)→72 ℃下引物链延伸(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模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的 C．延伸过程中需要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 ‎【参考答案】C ‎【试题解析】变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，解旋酶也具有该作用，A正确。复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的，B正确。延伸是合成DNA的过程，所以该过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核糖核苷酸，C错误。PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高，因为PCR过程需要高温变性，即使在复性时的温度也比较高，D正确。‎ ‎2．利用PCR技术扩增目的基因的过程中，需加入 A．耐高温的解旋酶以保证DNA双链完全解开 B．2种己知核苷酸序列的引物以保证核苷酸链的延伸 C．4种足量的核糖核苷酸以保证目的基因的扩增 D．—定量的盐酸和氢氧化钠溶液以维持pH的稳定 ‎【答案】B ‎1．PCR(多聚酶链式反应)技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，如图表示合成过程。下列说法错误的是 A．甲过程高温使DNA变性解旋，该过程不需要解旋酶的作用 B．丙过程用到的酶在高温下失活，因此在PCR扩增时需要再添加 C．如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，循环3次后，在形成的子代 DNA中含有15N标记的DNA占25%[]‎ D．PCR中由碱基错配引起的变异属于基因突变 ‎2．在PCR反应中一个DNA片段在6次循环后大约有多少个这样的片段 A．8个 B．16个 C．32个 D．64个 ‎3．小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应，为了克服这个缺陷，可选择性扩增抗体的可变区基因（目的基因）后再重组表达。下列相关叙述正确的是 A．设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列 B．用PCR方法扩增目的基因时需要知道基因的全部序列 C．PCR体系中G—C碱基对含量将影响使DNA解链的所需温度 D．PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶 ‎4．下列有关DNA分子复制的叙述，正确的是。‎ A．DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸 B．在复制过程中，解旋和复制是同时进行的 C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链 D．两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子 ‎5．标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是[来源:]‎ A．92 ℃、50 ℃、72 ℃‎ B．72 ℃、50 ℃、92 ℃ C．50 ℃、92 ℃、72 ℃‎ D．80 ℃、50 ℃、72 ℃‎ ‎6．用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增，设计了引物Ⅰ、Ⅱ，其连接部位如图所示，x为某限制酶识别序列。扩增后得到的绝大部分DNA片段是图中的 ‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎7．PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，其基本原理和过程与细胞内DNA的复制类似。下列关于两者共同点的叙述，不正确的是 ‎①边解旋边复制 ‎②遵循碱基互补配对原则 ‎③需要引物 ‎④过程可分为变性、复性、延伸等步骤 A．①② B．②③‎ C．③④ D．①④‎ ‎8．如图表示DNA变性和复性示意图，下列相关说法不正确的是 A．向右的过程为加热（80～100 ℃）变性的过程 B．向左的过程是DNA双链缓慢降温复性 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双链片段共有2个游离的磷酸基、2个3′端 ‎9．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．④过程发生的变化是引物与单链DNA结合 B．催化①过程的酶是DNA聚合酶 C．催化①②⑤过程的酶都必须能耐高温 D．过程③需要解旋酶 ‎10．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。‎ ‎（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：________，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技术利用了DNA的________原理解决了这个问题。‎ ‎（5）在对样品DNA分析过程中发现，DNA掺杂着一些组蛋白，要去除这些组蛋白可加入的物质是___________________。学%科网 ‎11． (2016·天津卷)人血清白蛋白(HSA) 具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA（rHSA）的两条途径。[]‎ ‎（1）获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_____________合成总cDNA，然后以cDNA为模板，采用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。‎ ‎ ‎ ‎（2）启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是_____________（填写字母，单选）。‎ A．人血细胞启动子 B．水稻胚乳细胞启动子 C．大肠杆菌启动子 D．农杆菌启动子 ‎ ‎（3）利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是_____________________。‎ ‎（4）人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确空间结构才能有活性。与途径II相比，选择途径I获取rHSA的优势是_______________________________________。‎ ‎（5）为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_________________的生物学功能一致。‎ ‎1．【答案】B 占25%，C正确；PCR中由碱基错配引起的变异属于基因突变，D正确。‎ ‎2．【答案】D ‎【解析】聚合酶链式反应（PCR）技术是在人为条件下进行的DNA分子复制技术，而DNA复制为半保留方式，经过6个循环即复制6次，则合成26个DNA，故一个DNA片段在6次循环后最终可得到1×26=64个DNA分子，故选D。‎ ‎3．【答案】C ‎【解析】设计扩增目的基因的引物时，要考虑表达载体相关序列，从而保证目的的基因能与表达载体相连接及正常表达，A错误；用PCR方法扩增目的基因的前提是：要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，因此不需要知道基因的全部序列，B错误；在每个双链DNA分子中，碱基对A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，且DNA分子含有的氢键数越多，其热稳定性就越高，因此PCR体系中G—C碱基对含量将影响使DNA解链的所需温度，C正确；PCR体系中一定要添加耐高温的热稳定DNA聚合酶，而从受体细胞内提取的DNA聚合酶不耐高温，D错误。‎ ‎4．【答案】B ‎【解析】在DNA分子复制过程中，解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，形成两条脱氧核苷酸长链。边解旋边复制是DNA复制的特点。以解开的每一条母链为模板，按照碱基互补配对原则，各合成一条子链，最后每条新合成的子链与对应的模板链盘绕，形成两条一样的DNA分子。‎ ‎5．【答案】A ‎【解析】标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，其中变性需要高温使DNA解螺旋，故为90~96 ℃；而复性是在较低温度下，两种引物和DNA单链相结合，故温度为40~60 ℃；延伸是在DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链，温度应为DNA聚合酶的最适温度70~75 ℃；故选A。‎ ‎6．【答案】D ‎【解析】利用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增，当引物与母链通过碱基互补配对结合后，子链延伸的方向总是从5′端到3′端，据此依题意和图示分析可知，A、B、C均错误，D正确。‎ ‎7．【答案】D 故选D。‎ ‎8．【答案】C ‎【解析】向右的过程为加热（80～100℃）变性的过程，即高温变性，使DNA解旋，A正确。向左的过程是DNA双链缓慢降温复性，并合成子代DNA，B正确。变性不需要解旋酶，通过高温条件下氢键断裂而使双链解开；生物体内解旋需要解旋酶，在常温条件下进行，C错误。因为DNA双链是反向平行的，所以图中DNA双链片段共有2个游离的磷酸基、2个3'端，D正确。‎ ‎9．【答案】A ‎【解析】分析题图：图示为形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图，其中①是由RNA形成单链DNA的过程，为逆转录过程；②是由单链DNA合成双链DNA的过程，是DNA分子复制过程；③④⑤是多聚酶链式反应扩增DNA片段，其中③是变性、④是复性、⑤是延伸阶段。④为复性过程，发生的变化是引物与互补DNA链结合，A正确；①为逆转录过程，该过程需要逆转录酶的催化，B错误；图中②⑤过程为DNA复制，这两个过程都需要DNA聚合酶的催化，其中⑤过程进行的温度是70～75℃，因此催化该过程的DNA聚合酶能耐高温，但催化②过程的酶不耐高温，C错误；过程③为高温解链，该过程不需要解旋酶，D错误。‎ ‎10．【答案】（1）5′—G—A—OH(或HO—A—G—5′) ‎ ‎（2）‎ ‎（3）每个DNA分子各有一条链含32P 1/2n ‎（4）DNA解旋 热变性 ‎（5）蛋白酶 现，DNA掺杂着一些组蛋白，根据酶的专一性原理，要去除这些组蛋白可加入蛋白酶。‎ ‎11．【答案】（1）总RNA（或mRNA）‎ ‎（2）B ‎（3）吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化 ‎（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工 ‎（5）HSA ‎【解析】（1）合成总cDNA需提取细胞中所有的mRNA，然后通过反转录过程进行合成。采用PCR技术扩增HSA基因时，两条引物分别与模板链的5’端结合，扩增方向相反。（2）根据启动子通常具有物种及组织特异性可知，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是水稻胚乳细胞启动子。（3）利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，酚类物质可以吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化。（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工，而大肠杆菌是原核生物，细胞中不具有生物膜系统。（5）为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与天然的HSA生物学功能一致。学#科网