高中生物选修1专题5课题2同步练习 5页

‎ ‎ ‎[学生用书 P49～P50]‎ ‎1．PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要有两点不同，它们是(　　)‎ ‎①PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA ‎②PCR过程不需要DNA聚合酶 ‎③PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的 ‎④PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制 A．③④　　　B．①②　　　C．①③　　　D．②④‎ 解析：选C。PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比较，主要有两点不同：(1)PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA，长度通常为20～30个核苷酸。(2)PCR过程中，DNA解旋不依赖解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的。‎ ‎2．DNA的复制需要引物，其主要原因是(　　)‎ A．可加快DNA的复制速度 B．引物可与DNA母链碱基互补配对结合 C．引物的5′端有助于DNA聚合酶延伸DNA链 D．DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链 解析：选D。引物的作用是结合在模板DNA上提供DNA延伸的起始位点，而DNA聚合酶的作用是从引物的3′端开始催化DNA链的延伸。‎ ‎3．PCR利用了DNA的热变性原理，PCR仪实际上也是一种能自动调控温度的仪器。下列对PCR过程中“温度的控制”的说法，错误的是(　　)‎ A．PCR反应需要高温，是为了确保模板是单链 B．延伸的温度必须大于复性温度，而小于变性温度 C．要用耐高温的DNA聚合酶 D．需要耐高温的解旋酶 解析：选D。PCR是体外DNA扩增技术，DNA双链的解开不需要解旋酶，而是靠高温使其变性解体。复性前，在耐高温的Taq DNA聚合酶的作用下根据碱基互补配对原则合成新的DNA，因此延伸的温度要大于复性温度但小于变性温度。‎ ‎4．从第二次循环开始，复制的DNA片段呈__________扩增(　　)‎ A．直线 B．指数 C．对数 D．不变 答案：B ‎5．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．Taq DNA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：选ABC。如果Taq DNA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。‎ ‎6．(2011年高考江苏卷节选)请回答基因工程方面的有关问题：‎ ‎(1)利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。‎ ‎①从理论上推测。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________轮循环产物中开始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(如下图)，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根据PCR过程特点绘制PCR过程示意图如下，由图可知，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新DNA分子时，两种引物都含有，故第四轮循环共产生16个DNA分子，其中含有引物A的分子是15个，占15/16。②由图示知，第一、二轮循环合成的子链长度均不同，根据半保留复制特点，前两轮循环产生的4个DNA分子的两条链均不等长，第三轮循环产生的DNA分子存在等长的两条核苷酸链，如下图所示。‎ ‎(2)引物是单链DNA时才能与DNA结合，而单链DNA的碱基互补配对部分容易形成双链结构而失去其功能。从图示可以看出，①组引物Ⅰ和引物Ⅱ局部碱基互补配对，易形成双链结构而失效。②组引物相互间不能发生碱基互补配对，但Ⅰ′自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。(3)DNA聚合酶的作用是将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段 的引物链上，而不能直接将两个脱氧核苷酸连在一起。‎ 答案：(1)①15/16　②三　(2)①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效　②引物Ⅰ′自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效　(3)DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上 ‎(紧扣教材，思考感悟)‎ ‎1．一个DNA片段做模板，30次循环后，反应物中大约有多少个同样的DNA片段？(教材P63)‎ 答案：PCR反应中的目的片段一般以2n的方式积累，其中n是反应循环次数。一个DNA片段在30次循环后的反应物中大约有10亿个这样的片段，即2n＝230＝1073741824。‎ ‎2．如何设计引物？(教材P63)‎ 答案：PCR引物是根据需要扩增的目的DNA的碱基序列来设计的。‎ ‎1．PCR利用了DNA的哪种特性原理，来控制DNA的解聚与结合(　　)‎ A．特异性　　　　　　　　　 B．稳定性 C．热变性 D．多样性 答案：C ‎2．(2011年聊城高二检测)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　③ATP　④DNA分子　⑤引物　⑥tRNA　⑦适宜的温度　⑧适宜的酸碱度 A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑤⑥⑦‎ C．②③④⑤⑦⑧ D．①②④⑤⑦⑧‎ 解析：选D。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。‎ ‎3．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：选C。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。‎ ‎4．(2011年宿州高二检测)下列操作过程的叙述中错误的是(　　)‎ A．PCR反应中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌 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，迅速融化 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须更换 解析：选C。为了防止外源DNA等因素的污染，PCR反应中所用的微量离心管、枪头、缓冲液及蒸馏水等，在使用前要进行高压灭菌；还要将所用的缓冲液和酶分装成小份；并且使用一次性吸液枪头，则A、B、D项都正确。在使用前，将PCR所需试剂从冰箱内拿出来，放在冰块上缓慢融化，则C项错误。‎ ‎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(　　)‎ A．92 ℃、50 ℃、72 ℃ B．72 ℃、50 ℃、92 ℃‎ C．50 ℃、92 ℃、72 ℃ D．80 ℃、50 ℃、72 ℃‎ 解析：选A。当温度上升到90 ℃(90～96 ℃)以上时，双链DNA解聚为单链，称之为变性；当温度下降到50 ℃(40～60 ℃)左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合；当温度上升到72 ℃(70～75 ℃)时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在Taq DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，称为延伸。‎ ‎6．当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能开始延伸DNA子链，则延伸的方向是(　　)‎ A．从5′端延伸DNA子链 B．DNA的合成方向总是从5′端向3′端延伸 C．子链延伸的方向是5′→3′或3′→5′‎ D．DNA的合成方向总是从3′端向5′端延伸 解析：选B。本题考查多聚酶链式反应扩增DNA片段的有关知识，同时考查学生对PCR原理的理解。PCR扩增的过程中子链延伸的方向是由DNA聚合酶决定的，由于DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链，而不能从头开始，因此DNA的合成方向总是从5′端向3′端延伸。‎ ‎7．如图为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 ℃)变性的过程 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 答案：A ‎8．在PCR的实验操作中，下列说法正确的是(　　)‎ ‎①在微量离心管中添加各种试剂时，只需要一个枪头 ‎②离心管的盖子一定要盖严 ‎③用手指轻弹离心管壁 ‎④离心的目的是使反应液集中在离心管的底部 A．①②③ B．①②④‎ C．②③④ D．①③④‎ 解析：选C。在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换，以确保实验的准确性；盖严离心管口的盖子，防止实验中外源DNA污染；用手指轻轻弹击管的侧壁，使反应液混合均匀；离心目的是使反应液集中在离心管的底部，提高反应效果。‎ ‎9．复性温度是影响PCR特异性的较重要因素。变性后温度快速冷却至40～60 ℃，可使引物和模板发生结合。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，原因不包括(　　)‎ A．由于模板DNA比引物复杂得多 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可能再次结合 答案：D ‎10．PCR实验中用到微量离心管、缓冲液和蒸馏水，使用前必须进行的关键步骤是(　　)‎ A．反复洗涤 B．用酒精擦洗 C．高压灭菌 D．在－20 ℃保存 解析：选C。在PCR实验中，为了避免外源DNA等因素的污染，微量离心管、枪头、缓冲液和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。同时也不能忽视其他操作步骤，如缓冲液和酶应该分装成小份，并且在－20 ℃保存。‎ ‎11．美国科学家莫里斯发明了PCR技术，它是一种DNA“复印机”，可以在数小时内，将一个DNA复制出一千亿个，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低至5～10美元，他因发明PCR技术而荣获了诺贝尔奖。‎ ‎(1)在DNA复制时，需要大量的________作为原料，在DNA聚合酶的催化作用下，以解旋后的单链为________进行生物合成。‎ ‎(2)在DNA分子解旋时，必须加热，普通的酶容易________，科学家从温泉中找到了耐 ‎95 ℃高温的________，解决了酶重复使用的难题，使链式反应成为可能。每次循环可以分为变性、________和延伸三步。‎ ‎(3)耐高温酶的发现应用说明了地球生物________的重要，大自然的________库是人类的宝贵财富。‎ 解析：本题主要考查了PCR技术的原理。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，在DNA复制过程中需要较高的温度，所以需要耐高温的Taq DNA聚合酶，还需要以母链DNA为模板，大量的脱氧核苷酸为原料，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。‎ 答案：(1)脱氧核苷酸　模板 ‎(2)变性(失活)　Taq DNA聚合酶　复性 ‎(3)多样性　基因 ‎12.‎ PCR是一种DNA体外扩增技术。1988年，PCR仪问世，并被广泛应用于基因扩增和DNA序列测定。右图是PCR技术示意图，请回答下列问题：‎ ‎(1)引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一小段________________。‎ ‎(2)将双链DNA____________，使之变性，从而导致__________________________________。‎ ‎(3)引物延伸需提供__________作为原料。‎ 答案：(1)单链DNA或RNA ‎(2)加热到95 ℃　双链DNA分离成两条单链 ‎(3)四种脱氧核苷酸 ‎