2019-2020学年人教高中生物选修1课后限时作业专题5DNA和蛋白质技术课题2 6页

专题 5 课题 2 (建议用时：30 分钟) 考点 基本目标 发展目标 1.多聚酶链式反应(PCR) 1,2,3,4 11,12,13， 14,152.PCR 的实验设计、结果分析及评价 5,6,7,8,9,10 [基本目标] 1．下列关于 PCR 的说法，不正确的是( ) A．PCR 是体外复制 DNA 的技术 B．PCR 过程中只需要一个模板 DNA、两种引物分子、大量脱氧核苷酸原料 C．Taq DNA 聚合酶是一种热稳定的 DNA 聚合酶 D．PCR 利用的是 DNA 双链复制原理 B 解析 PCR 技术是一种在体外迅速扩增 DNA 片段的技术；PCR 过程除需要 DNA 分子双链作为模板、两种引物分子、大量脱氧核苷酸原料外，还需要酶等适宜条件；Taq DNA 聚合酶是一种耐热的 DNA 聚合酶；PCR 和 DNA 的体内复制原理相同，都是半保留复 制。 2．PCR 技术中，引起 DNA 变性的因素是( ) A．pH 过高 B．pH 过低 C．升高温度 D．加入酒精 C 解析 PCR 中引起 DNA 变性的因素是升高温度，在 80～100 ℃的温度范围内，DNA 的双螺旋结构会解体，双链分开。 3．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 C 解析 PCR 过程与细胞内的 DNA 复制过程相比较，主要有两点不同：①PCR 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；②PCR 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。 4．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可能依次 是( ) A．92 ℃、50 ℃、72 ℃ B．72 ℃、50 ℃、92 ℃ C．50 ℃、92 ℃、72 ℃ D．80 ℃、50 ℃、72 ℃ A 解析 当温度上升到 90 ℃以上时，双链 DNA 解聚为单链，称为变性；当温度下 降到 50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链 DNA 结合，称为复性；当温度 上升到 72 ℃左右时，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。 5．PCR 反应的最大特点是具有较大扩增能力与极高的灵敏性，但令人头痛的问题是易 污染，极其微量的污染即可造成假阳性的产生。下列防止污染的方法中不正确的是( ) A．将样品的处理、配制 PCR 反应液、PCR 循环扩增及 PCR 产物的鉴定等步骤分区或 分室进行 B．吸样枪吸样要慢，吸样时尽量一次性完成，枪头、小离心管应一次性使用，以免交 叉污染 C．所有 PCR 试剂都应放置于大瓶分装，以减少重复加样次数，避免污染机会 D．PCR 试剂、PCR 反应液应与样品及 PCR 产物分开保存，不应放于同一冰盒或同一 冰箱 C 解析 所有的 PCR 试剂都应小瓶分装，一次性用完，避免因多次使用造成污染。 6．如图所示为 PCR 扩增的产物，请分析此产物是哪次循环的产物( ) A．第一次循环 B．第二次循环 C．第三次循环 D．第四次循环 A 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 链可分别与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合并在 DNA 聚合酶的作用下延伸，所形成的每个 DNA 中只有一种引物。从第二次循环开始，上次产生的 DNA 分子又可作为模板参与反应， 所形成的 DNA 分子两条单链均含引物，如下图所示，因此题干中出现的情况是第一次循环 的产物。 7．DNA 扩增过程中 DNA 片段经若干次扩增后，产物数目理论值变化应与下图中曲线 相符的是( ) A B C D 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。 8．PCR 利用了 DNA 的热变性原理，PCR 仪实际上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 D 解析 PCR 是体外扩增 DNA 的技术，DNA 双链的解开不需要解旋酶，而是靠高温 使其变性解旋。复性后，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。 9．PCR 一般要经过三十多次循环，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，由引物Ⅰ延伸而成的 DNA 单链作为模板时将( ) A．仍与引物Ⅰ结合进行 DNA 子链的延伸 B．与引物Ⅱ结合进行 DNA 子链的延伸 C．同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链延伸 D．无需与引物结合，在酶的作用下从头合成子链 B 解析 由引物Ⅰ延伸而成的 DNA 单链作为模板时，此单链引物端为 5′端，因此 与它互补的子链应从另一端开始合成，即与引物Ⅱ结合延伸 DNA 子链。 10．下列关于 DNA 光吸收特点或 DNA 含量计算的叙述，正确的是( ) A．DNA 主要吸收蓝紫光 B．DNA 主要吸收红橙光 C．可根据 DNA 在 260 nm 紫外线波段光吸收值的多少推算 DNA 的含量 D．计算 DNA 含量的公式可表示为“50×(紫外分光光度计 260 nm 的读数)” C 解析 DNA 主要吸收波长为 260 nm 的紫外线，可据光吸收量的多少推算 DNA 的 含量，公式可表示为：DNA 含量(μg/mL)＝50×(紫外分光光度计 260 nm 的读数)×稀释倍数。 [发展目标] 11．如图是 PCR 第二轮的产物 a、b、c、d，它们分别是以 PCR 第一轮产物的哪一条单 链 DNA 为模板复制产生的( ) A．②①③④ B．①③④② C．①②④③ D．①②③④ D 解析 因为 PCR 的过程需要引物，在第二轮循环过程中，DNA 分子 a、d 形成时需 要的模板链分别为①链、④链，DNA 分子 b、c 形成时需要的模板链分别为②链、③链。 12．下列关于 PCR 技术的叙述，错误的是( ) A．该技术需要一对特异性的引物，要求这对引物的序列是互补的 B．PCR 呈指数扩增 DNA 片段是因为上一轮的产物可作为下一轮反应的模板 C．变性过程中破坏的是 DNA 分子内碱基对之间的氢键，也可以利用解旋酶实现 D．在 95 ℃、55 ℃、72 ℃的温度下，Taq DNA 聚合酶都有活性 A 解析 PCR 过程需要一对特异性的引物来引导 DNA 扩增时子链的延伸，但引物的 序列是不能互补的，否则引物自连会形成引物二聚体，而不会与模板 DNA 链结合，A 项错 误；PCR 扩增 DNA 的过程为半保留复制，则上一轮的产物可作为下一轮反应的模板，从而 使 DNA 数量呈指数扩增，B 项正确；变性过程中利用高温破坏 DNA 分子内碱基之间的氢 键，细胞内 DNA 复制利用解旋酶破坏氢键，C 项正确；PCR 过程中，通过改变温度即 95 ℃、 55 ℃、72 ℃进行变性、复性、延伸过程来扩增 DNA，故整个循环过程 Taq DNA 聚合酶都 有活性，D 项正确。 13．小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体实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 解链时所需温度 D．PCR 体系中一定要添加从受体细胞中提取的 DNA 聚合酶 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，从而保证目的基因 能与表达载体相连接及正常表达，A 项错误；用 PCR 方法扩增目的基因时只需知道目的基 因两端的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，B 项错误；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 解链时所需温度，C 项正确；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 聚合酶一般不耐高温，D 项错误。 14．PCR 是一种体外快速扩增 DNA 的方法，用于扩增特定的 DNA 片段，数小时内可 使目的基因片段扩增到数百万个拷贝。请回答相关问题： (1)DNA 分子的两条链在碱基关系上表现为________，DNA 的两条链在方向上表现为 ________；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________开始延伸 DNA 链，故 DNA 子链复制的方向是 ____________。 (2)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。 解析 DNA 的两条链在碱基关系上表现为互补配对，在方向上表现为反向平行。通常 将 DNA 含有磷酸基团的一端称为 5′端，DNA 聚合酶只能从引物的 3′端连接脱氧核苷酸， 故子链复制的方向是 5′端到 3′端。在 PCR 技术中，95 ℃高温处理的目的是使 DNA 两条 链之间的氢键断裂。这一过程在细胞内通过解旋酶来实现的。 答案 (1)互补配对 反向平行 磷酸基团 3′端 5′端到 3′端 (2)使两条链之间的 氢键断裂 解旋酶 15．PCR 技术是一种体外迅速扩增 DNA 片段的技术，操作步骤概括如下： 第Ⅰ步：准备“汤”和模板 DNA A．配制多聚酶链式反应“汤” (注：①SPU 是一种溶液的计量单位；②矿物油可防止聚合酶在冻结时受伤害，以保证 酶的活性；③dNTP 有四种：dATP、dGTP、dCTP、dTTP。) B．准备要拷贝的 DNA 如要拷贝实验人员的 DNA，可以用一牙签轻刮口腔内壁，将牙签放入蒸馏水中摇动。 加热使蒸馏水沸腾，使细胞破碎释放出 DNA。用离心机离心后，去除蒸馏水中较大的细胞 碎片。这时上清液中就有了较纯的 DNA。 第Ⅱ步：多聚酶链式反应 ①将 DNA(B)放入汤(A)中。 ②水浴加热。首先，95 ℃，使 DNA 双螺旋打开，历时 1 min；然后，55 ℃，使引物结 合到 DNA 上，历时 30 s；最后，72 ℃，与 DNA 聚合酶结合使 DNA 复制，历时 1 min。 ③重复步骤②。每重复一次，即完成一次拷贝。 根据上述操作过程回答下列问题： (1)以上材料可以说明( ) A．DNA 的复制必须在活细胞中才能完成 B．DNA 能指导蛋白质的合成 C．在合适的条件下，非细胞环境也能进行 DNA 的复制 D．PCR 技术是一种无性生殖技术 (2)若用人体细胞内的遗传物质做 PCR 扩增，则扩增后的几百亿个 DNA 分子起码可分 为 46 种。要将其分开，可用电泳、染色等技术，常用的试剂有溴化乙锭等。有些试剂毒性 较强，因此应戴上化学实验专用手套作为保护措施，以避免其与皮肤接触。溴化乙锭是一种 强烈的诱变物，若接触皮肤活细胞，很可能会引起( ) A．基因重组 B．该个体会产生变异较大的后代 C．癌变 D．皮肤外层是死细胞，该物质接触皮肤后对人体不会有影响 (3)PCR 技术中用到的 DNA 聚合酶，取自生长在热泉中的一种细菌。就 PCR 技术来讲， 你认为使用从这种细菌中提取的酶相较于从普通动植物体内提取的 DNA 聚合酶的优势是 ____________________________________________。 (4)PCR 技术能将某一 DNA 分子扩增成许多相同的 DNA 片段，原因是：①DNA 分子 具有__________________结构；②DNA 复制时遵循______________原则。 (5)DNA 分 子 进 行 扩 增 时 ， 除 了 所 要 扩 增 的 DNA 片 段 外 ， 还 需 要 四 种 __________________、__________________和__________________等条件。若已知 DNA 的 一 种 单 链 的 碱 基 组 成 为 ATCCGAT ， 则 与 它 互 补 的 另 一 条 单 链 的 碱 基 组 成 为 ______________。 解析 (1)在合适的条件下，细胞外也可完成 DNA 复制。(2)溴化乙锭是一种化学诱变物， 能在 DNA 的复制过程中诱发基因突变，可能导致细胞发生癌变。(3)PCR 技术要在较高的温 度下进行，所以使用的 DNA 聚合酶要耐高温，在较高的温度下不变性。(4)DNA 规则的双 螺旋结构和碱基互补配对原则使 DNA 能够复制出与其完全相同的子代 DNA。(5)DNA 分子 复制时，不仅需要 DNA 片段，还需要四种游离的脱氧核苷酸、能量、DNA 聚合酶等条件。 由碱基互补配对原则可知，其互补链的碱基组成为 TAGGCTA。 答案 (1)C (2)C (3)耐高温，在较高的温度下不变性 (4)①规则的双螺旋 ②碱基互 补配对 (5)脱氧核苷酸 两种引物 DNA 聚合酶 TAGGCTA