2018-2019學(xué)年高中生物專(zhuān)題5DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)課題2多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段練習(xí)

1、課題 2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增 DNA 片段課堂演練當(dāng)堂達(dá)標(biāo)1. PCR術(shù)控制 DNA 的解聚與結(jié)合是利用 DNA 的 （）A.特異性B.穩(wěn)定性C.熱變性D.多樣性解析：DNA 分子在 80100C的溫度范圍內(nèi)變性， 雙鏈解開(kāi)成單鏈,答案：C2.下圖表示 PCR 擴(kuò)增的產(chǎn)物，請(qǐng)分析它是哪次循環(huán)的產(chǎn)物A.第一次循環(huán)C.第三次循環(huán)解析：在 PCR 反應(yīng)中以引物為標(biāo)記，第一次循環(huán)時(shí)，以加入的鏈分別由引物I和引物H與其結(jié)合，并在 DNA 聚合酶的作用下延伸， 所以，形成的每個(gè)子代DNA 中只有一種引物。答案：A3. PCR 一般要經(jīng)過(guò)三十多次循環(huán)，從第二輪循環(huán)開(kāi)始，上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與反應(yīng)，由

2、引物I延伸而成的DNA 單鏈作模板時(shí)將（）A. 仍與引物I結(jié)合進(jìn)行 DNA 子鏈的延伸B. 與引物結(jié)合進(jìn)行 DNA 子鏈的延伸c.同時(shí)與引物I和引物n結(jié)合進(jìn)行子鏈延伸X）D.無(wú)需與引物結(jié)合，在酶的作用下從頭合成子鏈解析：當(dāng)由引物I延伸而成的 DNA 單鏈作模板時(shí)，此單鏈引物端為5端，因此與它互補(bǔ)的子鏈應(yīng)從另一端開(kāi)始合成，即由引物n結(jié)合延伸DNA 的子鏈。答案：B4.關(guān)于DNA片段PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)的描述中不正確的是（）A. 加入的TaqDNA 聚合酶耐高溫B. 不同大小 DNA 在電場(chǎng)中遷移速率不同引物 1引!WHII IIIIIIJIIJIIIIIIIIEIILIII1111ITI當(dāng)溫度慢慢降低

3、時(shí)，又能重新結(jié)合形成雙鏈。D.第四次循環(huán)DNA 為模板，兩條 DNAB.第二次循環(huán)2C. 此過(guò)程需要 DNA 連接酶D. 擴(kuò)增區(qū)域由 2 個(gè)引物來(lái)決定解析：PCF 是體外 DNAT增技術(shù)，該技術(shù)是在高溫條件下進(jìn)行的， 因此需要耐高溫TaqDNA聚合酶，故 A 正確；DNA 大小不同，在電場(chǎng)中的遷移速率不同，故B 正確；PCR 不需要 DNA3連接酶，但需要熱穩(wěn)定 DNA 聚合酶，故 C 錯(cuò)誤；PCR 技術(shù)需要一定的條件，其中一對(duì)引物就 是條件之一，故 D 正確。答案：C若將 1 個(gè) DNA 分子拷貝 10 次，則需要在緩沖液中至少加入入 _ 個(gè)引物。(3)_ DNA 子鏈復(fù)制的方向是 _ ，這

4、是由于。解析：(1)分析得出新合成的 DNA 分子中，A= T, C= G,這個(gè)事實(shí)說(shuō)明 DNA 分子的合成遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。(2) 在 DNA 分子擴(kuò)增時(shí)，需要兩種引物，由于新合成的子鏈都需要引物作為復(fù)制的起點(diǎn)，故所需的引物數(shù)目等于新合成的DNA 子鏈數(shù)目，即 2X210-2= (211- 2)個(gè)。(3) 引物是一種單鏈 DNA 或 RNA 分子，它能與解開(kāi)的 DNA 母鏈的 3端結(jié)合，為 DNA 聚 合酶提供延伸位點(diǎn)，使 DNA 聚合酶從引物的 3端開(kāi)始連接脫氧核苷酸，從而決定了 DNA 子 鏈復(fù)制的方向是從 5端到 3端。答案：(1)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則A(2)211-2(3)5 端到

5、3端 DNA 聚合酶只能從引物的 3端拼接單個(gè)脫氧核苷酸分子zCJr/果后作業(yè)知能強(qiáng)化F-A 級(jí)基礎(chǔ)鞏固1.下列有關(guān) PCR 過(guò)程的敘述中不正確的是()A. 受熱變性破壞的是 DNA 分子內(nèi)堿基對(duì)之間的氫鍵，也可利用解旋酶實(shí)現(xiàn)B. 引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合是依靠堿基互補(bǔ)配對(duì)原則完成C. 延伸過(guò)程中需要 DNA 聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸D. PCR 與細(xì)胞內(nèi) DNA 復(fù)制相比所需酶的最適溫度較高解析：DNA 解成單鏈可用熱變性方法或解旋酶處理，受熱變性破壞的是DNA 分子內(nèi)堿基對(duì)之間的氫鍵，A 正確；引物為一段 DNA 序列，引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合是依靠堿基互 補(bǔ)配對(duì)原5 隨著研究的

6、不斷深入,PCR 技術(shù)被不kb(千堿基對(duì))的基因到目前已能擴(kuò)增長(zhǎng)達(dá)幾十個(gè)kb 的 DNA 片段。PCR 的簡(jiǎn)要過(guò)程如下圖所示，請(qǐng)分析回答F列有關(guān)問(wèn)題:(1)通過(guò)分析得出新合成的循_。DNA 分子中，A= T, C= G 這個(gè)事實(shí)說(shuō)明rv IDNA 分子的合成遵慵環(huán)4則完成，B 正確；延伸過(guò)程中需要熱穩(wěn)定 DNA 聚合酶、ATP、四種脫氧核糖核苷酸,C 錯(cuò)誤；PCR 技術(shù)需要高溫解成單鏈，故 PCR 與細(xì)胞內(nèi) DNA 復(fù)制相比所需酶的最適溫度較高，D 正確。答案：C2. PCR 技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是（）A. 原理簡(jiǎn)單B. 原料易找C. Taq DNA 聚合酶有耐熱性D. 快速、高效、靈活、易于操作

7、答案：D3. PCR 技術(shù)的操作步驟依次是（）A. 高溫變性、中溫延伸、低溫復(fù)性B. 高溫變性、低溫復(fù)性、中溫延伸C. 中溫延伸、高溫變性、低溫復(fù)性D. 中溫延伸、低溫復(fù)性、高溫變性答案：B4. 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR 技術(shù)）是體外酶促合成特異 DNA 片段的一種方法，由高溫變性、低溫退火及適溫延伸等幾步反應(yīng)組成一個(gè)周期，循環(huán)進(jìn)行，使目的 DNA 得以迅速擴(kuò)增，其簡(jiǎn)要過(guò)程如下圖所示。下列關(guān)于PCR 技術(shù)的敘述，不正確的是（）DN 盤(pán)互補(bǔ)褪分離開(kāi)為單鏈卜一A. PCR 技術(shù)是在實(shí)驗(yàn)室中以少量 DNA 制備大量 DNA 的技術(shù)B. 反應(yīng)中新合成的 DNA 又可以作為下一輪反應(yīng)的模板C. PCR 技

8、術(shù)中以核糖核苷酸為原料，以指數(shù)方式擴(kuò)增D. 應(yīng)用 PCR 技術(shù)與探針雜交技術(shù)可以檢測(cè)基因突變解析：PCR 技術(shù)是人工合成 DNA 的方法，原料是脫氧核苷酸，不是核糖核苷酸。答案：C5.“X 基因”是 DNA 分子上一個(gè)有遺傳效應(yīng)的片段，若要用 PCR 技術(shù)特異性地拷貝“ X 基因”，需在 PCR 反應(yīng)中加入兩種引物（注：引物的作用是與模板鏈形成雙鏈后在 DNA 聚合酶 的作用下就可以繼續(xù)鏈的延伸），兩種引物及其與模板鏈的結(jié)合位置如圖甲所示。經(jīng)4 輪循5環(huán)后產(chǎn)物中有五種不同的 DNA 分子，如圖乙所示，其中第種 DNA 分子有幾個(gè)（ ）6: :IIr:-:亍:Cy解析：由圖分析可知：X 基因第一

9、次復(fù)制得到 2 個(gè)兩種 DNA 分子：和；X 基因第二 次復(fù)制得到 4 個(gè)四種 DNA 分子：復(fù)制得和，復(fù)制得和；X 基因第三次復(fù)制得到8 個(gè)五種 DNA 分子：復(fù)制得和，復(fù)制得和，復(fù)制得和，復(fù)制得和； X 基因第四次復(fù)制得到 16 個(gè)五種 DNA 分子：復(fù)制得和，復(fù)制得和，2 個(gè)復(fù)制 得 2 個(gè)和 2 個(gè)，2 個(gè)復(fù)制得 2 個(gè)和 2 個(gè)，2 個(gè)得到 4 個(gè)。從上面的推測(cè)可知， 第四輪循環(huán)產(chǎn)物中有 8 個(gè)。答案：A6.在 PCR 擴(kuò)增DNA 的實(shí)驗(yàn)中，預(yù)計(jì)一個(gè) DNA 分子經(jīng)過(guò) 30 次循環(huán)后，應(yīng)該得到 230個(gè) DNA 分子，但是結(jié)果只有約 210個(gè) DNA 分子，那么出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因不可能

10、是()A.TaqDNA 聚合酶的活力不夠，或活性受到抑制B. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)欠妥C. 循環(huán)次數(shù)不夠D. 引物不能與母鏈結(jié)合解析：如果TaqDNA 聚合酶活力不夠或活性受到抑制，則導(dǎo)致催化效率降低，得到的產(chǎn)物比預(yù)期的少，A 正確。如果 PCR 系統(tǒng)設(shè)計(jì)欠妥，則達(dá)不到預(yù)期的結(jié)果， B 正確。如果循環(huán) 次數(shù)過(guò)少，產(chǎn)物的量比預(yù)期的少，C 正確。如果引物設(shè)計(jì)不合理，若不能與模板 DNA 結(jié)合，將造成無(wú)法進(jìn)行擴(kuò)增，而結(jié)果得到了 210個(gè) DNA 分子，D 錯(cuò)誤。答案：DB 級(jí)能力訓(xùn)練7.PCR 技術(shù)有效地解決了因?yàn)闃悠分蠨NA 含量太低而難以對(duì)樣品進(jìn)行研究的問(wèn)題，被廣泛應(yīng)用。此過(guò)程需要一種 Taq DNA 聚合

11、酶。請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題：(1)體內(nèi) DNA 復(fù)制過(guò)程中用解旋酶打開(kāi)雙鏈 DNA,而 PCR 技術(shù)中應(yīng)用號(hào)巒 1 引典 2A. 8B. 6C. 4D. 27Taq DNA 聚合酶是從水生耐熱細(xì)菌Taq 中分離的。81為什么 Taq 細(xì)菌能從熱泉中被篩選出來(lái)呢?2Taq DNA 聚合酶的功能是_ 。3為了使 Taq DNA 聚合酶能夠多次反復(fù)利用，可采用 _ 技術(shù)，常用的方法為(3) 與體內(nèi) DNA 復(fù)制相比，PCR 反應(yīng)要在_ 中才能進(jìn)行，并且要嚴(yán)格控制_條件。(4) PCR 中加入的引物有_ 種，加入引物的作用是答案：(1)高溫使雙鏈 DNA 分子解聚為單鏈(2)熱泉 7080 C 的高溫條件淘汰

12、了絕大多數(shù)微生物催化脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵固定化酶化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法(3) 一定的緩沖溶液 溫度2 作為 DNA 復(fù)制的起點(diǎn)& H7N9 型禽流感是全球首次發(fā)現(xiàn)的新亞型RNA 流感病毒，目前最為快速有效的檢測(cè)手段是 RT- PCR 核酸檢測(cè)。RT- PCR 的過(guò)程包括反轉(zhuǎn)錄作用從 RNA 合成 cDNA 再以 cDNA 為模板進(jìn)行擴(kuò)增，過(guò)程如下圖所示。據(jù)此分析下列問(wèn)題:RNARNA節(jié)一輪(1)_傳統(tǒng) PCR 技術(shù)的原理是,過(guò)程中低溫退火的含義是(2) 在 RT- PCR 中每一步都有酶的參與，上圖中過(guò)程1 中的關(guān)鍵酶是 _ ; PCR 中的關(guān)鍵酶是_ ，該酶的作用特點(diǎn)是_ 、_。(3

13、) 在對(duì)病毒核酸進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，主要通過(guò)RT- PCR 擴(kuò)增其關(guān)鍵的基因序列，這時(shí)引物的設(shè)計(jì)就非常關(guān)鍵，根據(jù)下圖分析，請(qǐng)你選擇合適的引物：_。：fZ=jpCH- PCRFCH9母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合后，DNA 聚合酶就能從引物的.(2)PCR 利用 DNA 的熱變性原理解決了打開(kāi) DNA 雙鏈的問(wèn)題，但又導(dǎo)致了 DNA 聚合酶失活的新問(wèn)題。至 U 20 世紀(jì) 80 年代，科學(xué)家從一種斗 Taq 細(xì)菌中分離到 _:它的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用解決了上述問(wèn)題。 要將 Taq 細(xì)菌從其他普通的微生物中分離出來(lái)， 所用的培 養(yǎng)基叫(3) PCR 的每次循環(huán)可以分為 V_ 三步。假設(shè)在 PCR 反應(yīng)中，只有一個(gè) DNA

14、 片段作為模板，請(qǐng)計(jì)算在 5 次循環(huán)后，反應(yīng)物中大約有(4) 請(qǐng)用簡(jiǎn)圖表示出一個(gè) DNA 片段在 PCR 反應(yīng)中第二輪的產(chǎn)物。(5) 簡(jiǎn)述 PCR 技術(shù)的主要應(yīng)用。解析：(2)因 PCR 利用了 DNA 的熱變性原理解決了打開(kāi)DNA 雙鏈的問(wèn)題，所以用于催化DNA 復(fù)制過(guò)程的 DNA 聚合酶要具有耐高溫的特性。用選擇培養(yǎng)基可將 Taq 細(xì)菌從其他普通的微生物中分離出來(lái)。(3)DNA 復(fù)制兩條鏈均作為模板，進(jìn)行半保留復(fù)制，所以復(fù)制到的子代 DNA 分子數(shù)為 25= 32 個(gè)。(4)新合成的 DNA 鏈帶有引物，而最初的模板 DNA 的兩條 鏈中只有一條帶有引物。(5)PCR 技術(shù)可以對(duì) DNA

15、分子進(jìn)行擴(kuò)增，所以可用于遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學(xué)、基因克隆和DNA 序列測(cè)定等方面。答案：(1)磷酸基團(tuán)3端耐高溫的 Taq DNA 聚合酶選擇培養(yǎng)基變性、復(fù)性和延伸32 (4)如圖所示:3 A A ACC AGGAC5JTTTGGTCCT35V浮隔j亍GTCCTGGTTT |引物11 3ATTAAT CACTA5；| 弓I物皿AAACC AGGAC” |弓物比“TAATTA GIG AT負(fù)AAACC AGGAC答案：(1)DNA 復(fù)制 引物與模板鏈互補(bǔ)配對(duì)反轉(zhuǎn)錄酶Taq DNA 聚合酶(DNA 聚合酶)耐咼溫不能從頭合成 DNA 只能從 3端延伸 DNA 鏈(3)引物I和引物n9.

16、多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種體外迅速擴(kuò)增DNA 片段的技術(shù)。請(qǐng)回答下列有關(guān)PCR技術(shù)的基本原理及應(yīng)用問(wèn)題。(1)DNA 的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，通常將的末端稱(chēng)為 5端，當(dāng)引物與 DNA開(kāi)始延伸 DNA 鏈。個(gè)這樣的 DNA 片段。5 次后得ATTAAT CACTATAATTA GTGAT10引物 nI I I I I I I LTT-引物】引物 1引物 nlIIIIII rTT-引物 i引物 nI IIIIII I -TT-(5)遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學(xué)、基因克隆和DNA 序列測(cè)定等。10.近 20 年來(lái)，PCR 技術(shù)(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))成為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的一種常規(guī)實(shí)驗(yàn)手段，其原理是

17、利用 DNA 半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行 DNA 的人工復(fù)制(如下圖)，在短時(shí)間內(nèi),將 DNA 擴(kuò)增幾百萬(wàn)倍甚至幾十億倍，從而使實(shí)驗(yàn)室所需要的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物 體。加熱里弼宅DN 止樣品 糧鏈 UNA模板觸形說(shuō)配頸品論孫蘭鈾歳芬孚對(duì)結(jié)構(gòu)(1)_ 加熱使 DNA 雙鏈間的 _鍵完全打開(kāi)，稱(chēng)為_(kāi) ;而在細(xì)胞中是在 _酶的作用下進(jìn)行的。(2) 如果只需要大量克隆模板 DNA 中間的某個(gè)特定區(qū)段，應(yīng)該加入 _種特定的引物。當(dāng)溫度降低至 55C時(shí)，引物與兩條舒展”的模板鏈的特定位置結(jié)合，在DNA 聚合酶的作用下，只能在引物的 _端連接脫氧核苷酸，兩條子鏈的延伸方向都是 _ 。(3) PCR 技術(shù)

18、的必需條件，除了模板、原料、酶之外，至少還有三個(gè)條件，即液體環(huán)境、適宜的_和_，前者由 _ 自動(dòng)調(diào)控，后者則靠 _來(lái)維持。(4) 通過(guò) PCR 技術(shù)使 DNA 分子大量復(fù)制，如果將一個(gè)用15N 標(biāo)記的 DNA 分子放入試管中，1415以 N 標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制四次之后，則 N 標(biāo)記的 DNA 分子占全部 DNA 分子總數(shù)的比例是_。解析：(1)PCR 技術(shù)利用熱變性原理使 DNA 雙鏈之間的氫鍵斷裂，稱(chēng)為解旋，而在細(xì)胞 內(nèi)是在解旋酶的作用下使氫鍵斷裂。(2)PCR 分為三個(gè)基本反應(yīng)步驟：變性(95C)、復(fù)性(55C)、延伸(72C)，其特異性依賴(lài)于與靶序列互補(bǔ)的引物，引物是兩段與待擴(kuò)增DNA序列互補(bǔ)的片段，兩引物之間的距離決定擴(kuò)增片段的長(zhǎng)度。由于 DNA 聚合酶不能從頭開(kāi)始合成 DNA 只能從引物的 3端延伸 DNA 鏈，則