2019-2020学年生物高中人教版选修1检测：专题5　课题2　多聚酶链式反应扩增DNA片段 6页

课题 2 多聚酶链式反应扩增DNA片段 基础巩固 1有关 PCR技术,下列叙述错误的是( ) A.用于 PCR的引物长度通常为 20~30个核苷酸 B.在用 PCR技术扩增 DNA时,DNA的复制过程与细胞内 DNA的复制类似 C. PCR反应只需一定的缓冲溶液和 DNA模板以及四种脱氧核苷酸 D.PCR一般经历三十多次循环,每次循环分为变性、复性、延伸 解析:PCR反应中需要的条件有模板(DNA分子)、原料(四种脱氧核苷酸)、酶(耐 高温的 Taq DNA聚合酶)、引物(小片段单链 DNA或 RNA)和一定的缓冲液等。 答案:C 2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.95 ℃、55 ℃、72 ℃ B.72 ℃、55 ℃、95 ℃ C.55 ℃、95 ℃、72 ℃ D.80 ℃、55 ℃、72 ℃ 解析: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 ℃左右(40~60 ℃)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 ℃ 左右(70~75 ℃)时,溶液中的四种脱氧核苷酸(A、 T、C、G)在耐高温 DNA聚合酶的作用下,根据碱基互补配对原则合成新的 DNA 链。 答案:A 3使用 PCR仪进行 DNA扩增的具体实验操作顺序应为 ( ) ①设计好 PCR仪的循环程序 ②按配方准备好各组分 ③用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分 ④进行 PCR反应 ⑤离心使 反应液集中在离心管底部 A.②③⑤④① B.①⑤③④② C.②③⑤①④ D.④②⑤③① 解析:使用 PCR仪进行 DNA扩增时,首先按照 PCR体系配方,依次将各组分加入 微量离心管,离心使反应液集中于试管底部,然后再设计好 PCR仪的循环程序进 行 PCR反应。 答案:C 4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种已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.一定量的盐酸和氢氧化钠溶液以维持 pH的稳定 解析:在 PCR过程中 DNA解旋是通过控制温度实现的,不需要加入解旋酶;DNA 聚合酶不能从头开始合成 DNA,只能从 3'端延伸 DNA链,因此需要 2种已知序列 的引物分别与两条模板链结合(注意由于 DNA分子的两条链是反向的,2种引物 会分别在 DNA的两端与互补的模板链结合);PCR的原料是 4种脱氧核苷酸;反应 溶液体系的 pH依靠缓冲液维持稳定。 答案:B 5下列不属于 PCR与体内 DNA复制相同点的是( ) A.都需要模板 DNA B.都需要解旋酶 C.都需要引物 D.都需要游离的脱氧核苷酸 解析:体内 DNA复制需要解旋酶解开双链,PCR通过热变性解开双链,不需要解旋 酶。 答案:B 6DNA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母链通过碱基互补配对结合 C.引物的 5'端有助于 DNA聚合酶延伸 DNA链 D.DNA聚合酶不能从头开始合成 DNA,只能从 3'端延伸 DNA链 答案:D 7变性作用是指核酸双螺旋结构被破坏,双链解开,但共价键并未断裂。引起变 性的因素很多,升高温度、过酸、过碱以及加入变性剂等都能造成核酸变性。PCR 的反应过程中,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 解析:各选项的条件均能导致DNA分子变性,但在 PCR反应中,变性后还要进行复 制和延伸等过程,过酸、过碱、酒精等能够导致反应过程中的酶变性失活,使 DNA 扩增不能进行,而 PCR反应中的 DNA聚合酶是耐热的,所以可选用升高温度使 DNA变性。 答案:C 8PCR技术扩增 DNA的过程中,DNA片段经若干次扩增后,下图中与其数目的 理论值变化相符的是( ) 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:C 9PCR需要模板 DNA、引物、脱氧核糖核苷酸和 DNA聚合酶等条件,其简要 过程如下图所示。请分析回答下列有关问题。 (1)PCR技术能把某一 DNA 片段进行扩增,依据的原理是 。 (2)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 。 (3)若将 1个 DNA分子拷贝 10次,则需要在缓冲液中至少加入 个引 物。 (4)DNA子链复制的方向是 ,这是由于 。 解析:PCR又称多聚酶链式反应,扩增过程中遵循的原理就是 DNA复制。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 提供吸附位点,使 DNA聚合酶从引物的 3'端开始连接脱氧核苷酸,从而决定了 DNA子链复制的方向是从 5'端到 3'端。在 DNA分子扩增时,需要两种引物,由于 新合成的子链都需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)。 答案:(1)DNA复制 (2)碱基互补配对原则 (3)211-2 (4)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 能力提升 1下列有关 PCR技术的说法,错误的是( ) A.PCR技术是在细胞内完成的 B.PCR技术是一项在生物体外复制特定 DNA的核酸合成技术 C.PCR技术的原理与 DNA复制的原理相同 D.PCR技术的前提是有一段已知的目的基因的核苷酸序列 解析:PCR技术是在生物体外进行DNA复制的技术,其原理与DNA复制的原理相 同,但前提是必须要有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根据核苷酸序列合成 的引物。 答案:A 2PCR操作中,从第二轮循环开始扩增的 DNA片段 ( ) A.长度固定 B.一端固定 C.都不固定 D.不能确定 解析:从第二轮循环开始,由引物Ⅰ延伸而成的 DNA单链会与引物Ⅱ结合,进行 DNA单链的延伸,这样DNA聚合酶只能特异地扩增处于两个引物之间的DNA序 列。 答案:A 3下面关于 DNA对高温的耐受性的说法,错误的是( ) 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,即使恢复到常温,生物活性也不能恢复 C.不同生物的 DNA的“变性”温度不一定相同 D.深海热泉附近生活的生物的 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:超过 80 ℃后 DNA将变性,恢复到常温,其生物活性还能恢复;深海热泉附近 温度很高,生活在那里的生物的 DNA的稳定性也应很高。G与 C之间含有三个氢 键,T与 A之间含有两个氢键,G、C含量越高,DNA分子越稳定。 答案:B 4下图 a、b、c均为 PCR扩增的 DNA片段,下列有关说法正确的是( ) A.片段 a、b、c的长度均相同 B.片段 a、b只是第一次循环的产物 C.片段 c最早出现在第二次循环的产物中 D.经过 30次循环后,片段 c的数量为 230 解析:图中片段 a、b中都只有一种引物,是以原始 DNA链为模板复制而来,其长度 比片段 c长,A项错误;由于原始模板在每次循环中均可作为模板,故每次循环都能 产生图中片段 a、b,B项错误;经过 30次循环后,得到的 DNA片段总数为 230,这包 括图中的片段 a、b、c,D项错误。 答案:C 5具有 x 个碱基对的一个 DNA分子片段含有 m 个腺嘌呤,该片段利用 PCR技 术完成 n 次循环需要多少个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸?( ) A.(2n-1)(x-m) B.2n(x-m) C.(2n-1)(x/2-m) D.2n(x/2-m) 解析:该DNA片段具有 x 个碱基对,则有 2x 个碱基;m 个腺嘌呤对应着 m 个胸腺嘧 啶,则每个 DNA分子含胞嘧啶脱氧核苷酸(x-m)个。如果完成 n 次循环,则产生 DNA分子 2n个,除去模板 DNA分子上的胞嘧啶,还需要(2n-1)(x-m)个。 答案:A 6下列关于用 DNA片段进行 PCR扩增的描述,错误的是 ( ) A.加入的 Taq DNA聚合酶耐高温 B.95 ℃是 Taq DNA聚合酶的最适温度 C.此过程不需要 DNA连接酶 D.扩增区域由 2个引物来决定 解析:PCR是体外 DNA扩增技术,该技术需要高温打开 DNA双链,因此需要耐高 温的Taq DNA聚合酶,不需要DNA连接酶。95 ℃是DNA变性时的温度,Taq DNA 聚合酶的最适温度应是 DNA延伸时的温度。扩增出的 DNA的长度是 DNA模板 上两引物之间的长度。 答案:B 7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 30多次下述循环: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,错误的是( ) A.95 ℃高温破坏的是 DNA分子内碱基对之间的氢键 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完成的 C.延伸过程中需要热稳定 DNA聚合酶和四种脱氧核苷酸 D.引物为一小段 RNA 解析:DNA分子在高温下解链就是两条脱氧核苷酸链之间的氢键发生断裂,A项 正确;引物是一小段 DNA或 RNA,引物与 DNA模板链的结合是依靠碱基互补配 对完成的,B项正确,D项错误;PCR技术的原理是DNA分子的复制,PCR技术是在 高温条件下进行的,需要热稳定 DNA聚合酶和四种脱氧核苷酸,C项正确。 答案:D 8下图表示 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.向左的过程表示在迅速降温的条件下 DNA双链复性 C.变性与在生物体内解旋过程的条件、实质都相同 D.图中该 DNA片段共有 4个游离的磷酸基、4个 3'端 解析:变性后的 DNA在缓慢降温后才会复性;变性与在生物体内解旋过程的条件 不同,实质相同;一个 DNA片段有 2个游离的磷酸基和 2个 3'端。 答案:A 9在进行 DNA亲子鉴定时,需大量的 DNA。PCR(多聚酶链式反应)可以使样品 DNA扩增,获得大量 DNA分子。该技术的原理是利用 DNA的半保留复制,在试 管中进行 DNA的人工复制(如下图,图中黑色长方形是引物)。利用 PCR技术可在 很短的时间内将 DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍,使实验室所需的遗传物质不 再受限于活的生物体。 (1)图中的变性、延伸分别是指 、 。 (2)假设 PCR反应中的 DNA模板为 P,第一轮循环的产物 2个子代 DNA为 N1,第 二轮的产物 4个子代 DNA为 N2,N1、N2中含有原始模板 DNA单链的 DNA分别 有 个、 个。若继续循环,该 DNA模板经过 30次循环后能形成 个 DNA片段。 (3)某样品 DNA分子中共含 3 000个碱基对,碱基数量满足 ,若经 5次循环, 至少需要向试管中加入 个腺嘌呤脱氧核苷酸。(不考虑引物所对应的 片段) (4)若下图为第一轮循环产生的产物。请绘出以 a链和 b链为模板经 PCR扩增的 产物。 解析:(1)变性的实质是 DNA双链解旋;延伸的实质是以 DNA单链为模板,按照碱 基互补配对原则合成子链。(2)由于 PCR原理为 DNA复制,其特点是半保留复制, 所以无论复制几次,原始模板链一直存在于 2个 DNA分子中。DNA复制时,DNA 的数量呈指数增长。(3)由(A+T)/(G+C)=1/2可知,A∶T∶G∶C=1∶1∶2∶2,所以 A的比例为 1/6,在一个 DNA分子中 A的数量为 3 000×2×(1/6)=1 000(个),5次循 环获得的 DNA分子数为 32个,所以新合成的 DNA分子数相当于 32-1=31(个), 至少需加入腺嘌呤脱氧核苷酸 31×1 000=31 000(个)。(4)画图的关键是注意引物 A、B的位置和所对应的模板链。 答案:(1)模板DNA双链解旋形成单链 在DNA聚合酶的作用下,脱氧核苷酸连接 在引物上,形成新的 DNA链 (2)2 2 230 (3)31 000 (4)如下图