高中生物蘇教版生物技術(shù)實踐第四章生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)實踐 第4章第2節(jié)

第四章第二節(jié)一、選擇題1．DNA的復(fù)制需要引物，其主要原因是()A．可加快DNA的復(fù)制速度B．引物可與DNA母鏈通過堿基互補配對結(jié)合C．引物的5′端有助于DNA聚合酶延伸DNA鏈D．DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從3′端延伸DNA鏈解析：DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，為了明確地表示DNA的方向，通常將DNA的羥基(—OH)末端稱為3′端，而磷酸基團(tuán)的末端稱為5′端。DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，而只能從3′端延伸DNA鏈。因此，DNA復(fù)制需要引物。當(dāng)引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的3′端開始延伸DNA鏈，DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。答案：D2．如圖表示DNA變性和復(fù)性示意圖，下列相關(guān)說法正確的是()A．向右的過程為加熱(80～100℃B．向左的過程是DNA雙鏈迅速致冷復(fù)性C．變性與在生物體內(nèi)解旋過程的條件、實質(zhì)都相同D．圖中DNA片段共有4個游離的磷酸基、4個3′端解析：本題主要考查PCR的原理、過程及DNA的結(jié)構(gòu)。向左的過程是當(dāng)溫度緩慢降低后，兩條彼此分離的DNA鏈又會重新結(jié)合成雙鏈；變性需80～100℃溫度，而體內(nèi)解旋需解旋酶的作用，兩者條件不同；圖中DNA片段有兩條脫氧核苷酸鏈，故有2個游離的磷酸基，2個3′端。答案：A3．下面關(guān)于DNA對高溫的耐受性的說法不正確的是()A．DNA對高溫的耐受性一般要比蛋白質(zhì)強B．超過80℃后DNA將變性，即使恢復(fù)到常溫C．不同生物的DNA的“變性”溫度不一定相同D．深海熱泉附近生活的生物的DNA對高溫的耐受性更強，其DNA中鳥嘌呤所占的比例更高解析：80答案：B4．關(guān)于PCR技術(shù)的應(yīng)用，錯誤的一項是()A．古生物學(xué)、刑偵破案、DNA序列測定B．診斷遺傳疾病、基因克隆、古生物學(xué)C．DNA序列測定、基因克隆、刑偵破案D．診斷遺傳疾病、合成核苷酸、DNA序列測定解析：PCR技術(shù)是目前所有生物技術(shù)中發(fā)展最迅速、最成熟、應(yīng)用最廣泛的一項技術(shù)。有效地解決了因為樣品中DNA含量低而難以對樣品進(jìn)行分析研究的問題，被廣泛應(yīng)用于遺傳病的診斷、刑偵破案、古生物學(xué)、基因克隆、DNA測序、親子鑒定等各方面，而不能用于合成核苷酸。答案：D5．PCR儀實質(zhì)上是一臺自動調(diào)控溫度的儀器，下列關(guān)于它調(diào)控不同溫度的目的敘述錯誤的是()A．95℃，使DNA分子變性B．55℃，使DNA分子恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)C．72℃，使DNA分子開始復(fù)制D．72℃，使DNA分子恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)答案：D6．下列關(guān)于PCR技術(shù)的說法，不正確的是()A．PCR儀能夠自動調(diào)控溫度B．PCR反應(yīng)需要適宜的pH條件，并需要在一定的緩沖液中進(jìn)行C．PCR反應(yīng)需要的酶與人體內(nèi)DNA復(fù)制所需要的酶一樣D．PCR技術(shù)利用了DNA分子的熱變性原理答案：C7．PCR的材料即待擴(kuò)增的DNA片段，不需變性解旋可直接作模板用于擴(kuò)增的是()A．以病毒T2噬菌體中提取DNAB．以RNA逆轉(zhuǎn)錄形成的cDNAC．從原核細(xì)胞中直接提取D．從氨基酸的排列順序中獲取信息人工合成的雙鏈DNA解析：用來PCR的DNA需經(jīng)高溫變性解旋為單鏈后才可作模板。但不需要高度純化，因為反應(yīng)的特異性由寡聚核苷酸引物決定的，甚至把細(xì)胞煮沸，不經(jīng)純化，直接釋放出的DNA分子也可作為PCR的模板。從原核細(xì)胞中直接提取或從氨基酸的排列順序中獲取信息人工合成的DNA都是雙鏈，病毒T2噬菌體的遺傳物質(zhì)也是雙鏈的DNA。因此以RNA逆轉(zhuǎn)錄形成的cDNA可直接作模板。答案：B8．關(guān)于DNA片段PCR擴(kuò)增實驗的描述不正確的是()A．加入的TaqDNA聚合酶耐高溫B．不同大小DNA在電場中遷移速率不同C．此過程需要DNA連接酶D．?dāng)U增區(qū)域由兩種引物來決定答案：C9．符合PCR反應(yīng)條件的一項是()①穩(wěn)定的緩沖液環(huán)境②DNA模板③合成引物④四種脫氧核苷酸⑤DNA聚合酶⑥D(zhuǎn)NA解旋酶⑦限制性內(nèi)切酶⑧溫控設(shè)備A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑤⑥⑦⑧C．③④⑤⑥⑦⑧ D．①②③④⑤⑧答案：D10．某考古學(xué)家在西伯利亞泰加林地區(qū)的冰中，發(fā)現(xiàn)了一種冰凍的已滅絕的巨大動物的肌肉。他想了解該大型動物的DNA與現(xiàn)今印度大象的DNA的相似性，于是做了如下檢測工作，其中正確的操作步驟及順序是()①降低溫度，檢測處理后的雜合DNA雙鏈②通過PCR技術(shù)擴(kuò)增巨型動物和印度大象的DNA③把巨型動物的DNA導(dǎo)入印度大象的細(xì)胞中④在一定溫度條件下，將巨型動物和印度大象的DNA水浴共熱A．②④③ B．②④③①C．③④① D．②④①解析：通過PCR技術(shù)擴(kuò)增巨型動物和印度大象的DNA，然后利用DNA分子在高溫時解螺旋的特點，將巨型動物和印度大象的DNA水浴共熱，再降低溫度。檢測處理后的雜合DNA雙鏈。答案：D11．在PCR擴(kuò)增實驗中，引物是很重要的。下列屬于引物特點的是()①引物長度一般是80～100個堿基對(bp)為宜②DNA聚合酶能從引物的5′端開始延伸DNA鏈③引物是一小段DNA或RNA④引物能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對A．①② B．③④C．①③ D．②④解析：引物長度一般以20～30個堿基對(bp)為宜，包括引物Ⅰ和引物Ⅱ兩種。引物太短或太長，都可能降低產(chǎn)物的特異性。引物是一小段DNA或RNA，它能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對；DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從3′端延伸DNA鏈，當(dāng)引物與DNA母鏈結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的3′端開始延伸DNA鏈。答案：B12．在PCR擴(kuò)增DNA的實驗中，根據(jù)設(shè)計，一分子DNA經(jīng)30次循環(huán)后，應(yīng)得到約230個DNA分子，但結(jié)果只有約210個DNA分子。出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是()①循環(huán)次數(shù)不夠②TaqDNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制③引物不能與母鏈結(jié)合④系統(tǒng)設(shè)計欠妥A．①②③ B．①②④C．①③④ D．②③④解析：解答本題應(yīng)從PCR擴(kuò)增過程的條件進(jìn)行分析：①循環(huán)次數(shù)過少，產(chǎn)物的量比預(yù)期的少；②TaqDNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制導(dǎo)致催化效率降低，得到的產(chǎn)物比預(yù)期的少；③如果引物設(shè)計不合理，則無法進(jìn)行擴(kuò)增；④PCR系統(tǒng)設(shè)置不妥，達(dá)不到預(yù)期的效果。答案：B13．復(fù)性溫度是影響PCR特異性的較重要因素。變性后溫度快速冷卻至40～60℃，可使引物和模板發(fā)生結(jié)合。PCR的結(jié)果可不考慮原來解旋開的兩個DNA模板鏈的重新結(jié)合，A．由于模板DNA比引物復(fù)雜得多B．引物和模板之間的碰撞結(jié)合機會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模板互補鏈之間的碰撞C．加入引物的量足夠多而模板鏈數(shù)量少D．模板鏈加熱解旋已經(jīng)變性不可能再次結(jié)合解析：DNA分子在80～100℃的溫度范圍內(nèi)雙螺旋結(jié)構(gòu)解體，雙鏈打開，在DNA分子復(fù)制時提供模板，這個過程稱為變性。當(dāng)溫度緩慢降低到50答案：D二、非選擇題14．DNA擴(kuò)增技術(shù)即將單個基因用DNA酶切割成小片段，混合后進(jìn)行PCR擴(kuò)增，以獲得大量的隨機組合的新基因，再進(jìn)一步篩選，可獲得有意義的新基因。此項技術(shù)已廣泛應(yīng)用于育種。具體過程如圖所示，請據(jù)下圖回答下列問題：(1)圖中①過程所用的酶作用于________鍵。(2)圖中②③④相當(dāng)于PCR技術(shù)的____________________等三個階段。(3)圖示的PCR與常規(guī)的PCR不同之處在于，此PCR無引物且不需______________酶，不需要__________________作為合成材料。(4)該過程最終產(chǎn)生的新基因與原基因相比，不同之處在于__________________________________。所以從本質(zhì)上看該基因發(fā)生了________________。解析：題中的酶是指限制性內(nèi)切酶，它可將DNA序列隨機切成許多DNA小片段，其作用的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵；PCR過程包括變性、復(fù)性、延伸三個階段，圖示中②屬變性、③屬復(fù)性、④屬延伸階段；圖示的PCR不需要引物，也不需要DNA聚合酶使DNA鏈延伸，也不需要游離的脫氧核苷酸做原料，僅是原有的DNA小片段的隨機組合；由于是隨機組合，與原基因相比，核苷酸的排列順序發(fā)生變化，屬于基因突變。答案：(1)磷酸二酯(2)變性、復(fù)性、延伸(3)DNA聚合游離的脫氧核苷酸(4)脫氧核苷酸的排列順序不同突變15．美國科學(xué)家莫里斯發(fā)明了PCR技術(shù)。PCR技術(shù)是一種DNA分子“復(fù)印機”，它可以在數(shù)小時內(nèi)將一個DNA分子復(fù)制出l千億個，解決了檢測樣本擴(kuò)增的難題。在人類基因組計劃實施中，PCR技術(shù)使每個核苷酸的識別成本降低至5～10美元。莫里斯因發(fā)明PCR技術(shù)而榮獲了諾貝爾獎。(1)DNA復(fù)制時需要大量的________作原料，在DNA聚合酶的催化下以解旋后的單鏈為________進(jìn)行生物合成。(2)在DNA分子解旋時必需加熱，普通的酶容易________，莫里斯從溫泉中找到了耐95℃高溫的________，解決了酶重復(fù)使用的難題，(3)高溫酶的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用說明了地球生物________的重要性，大自然的________庫是人類的寶貴財富。解析：本題結(jié)合實際考查PCR技術(shù)的原理，及生物多樣性等問題，屬于學(xué)科內(nèi)綜合題。DNA復(fù)制的模板是DNA分子的第一條鏈，并以脫氧核苷酸為原料，在DNA聚合酶的作用下進(jìn)行復(fù)制。由于在體外打開雙螺旋結(jié)構(gòu)，需要加熱處理，因此，選用的DNA聚合酶必須能耐高溫，而耐高溫的酶的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步體現(xiàn)了生物多樣性的使用價值。答案：(1)脫氧核苷酸模板(2)變性(失活)Taq聚合酶(3)多樣性基因16．在遺傳病及刑偵破案中常需要對樣品DNA進(jìn)行分析，PCR技術(shù)能快速擴(kuò)增DNA片段，在幾個小時內(nèi)復(fù)制出上百萬份的DNA拷貝，有效地解決了因為樣品中DNA含量太低而難以對樣品進(jìn)行分析研究的問題。據(jù)圖回答相關(guān)問題：a鏈5′—G—G……T—C—3′5′—G—G—OH(引物Ⅰ)b鏈3′—C—C……A—G—5′_____________(引物Ⅱ)95℃5′—G—G……T—C—3′3′—C—C……A—G—5′555′—G—G……T—C—3′3′—C—C……A—G—5′72℃↓5′______________________________________(1)在相應(yīng)的橫線上寫出引物Ⅱ，并在復(fù)性這一步驟中將引物Ⅱ置于合適的位置。(2)在相應(yīng)的橫線上寫出循環(huán)一次后生成的DNA分子。(3)若將作為原料的四種脫氧核苷酸用32P標(biāo)記，請分析循環(huán)一次后生成的DNA分子的特點是__________________，循環(huán)n次后生成的DNA分子中不含放射性的單鏈占總單鏈的比例為________。解析：(1)DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從3′端延伸DNA鏈，所以引物就提供了3′端，子鏈延伸方向為5′→3′，引物Ⅰ與b鏈部分堿基互補，引物Ⅱ則與a鏈部分堿基互補，且連接到a鏈的3′端，故引物Ⅱ的結(jié)構(gòu)為5′—G—A—OH，復(fù)性結(jié)果為：HO—A—G—5′5′—G—G……T—C—3′。(2)經(jīng)過一次循環(huán)后，產(chǎn)生的兩個DNA分子分別含有引物Ⅰ和引物Ⅱ。(3)由于作為原料的四種脫氧核苷酸被32P標(biāo)記，所以新合成的子鏈均含有放射性，一次循環(huán)后的兩個DNA各有一條鏈含32P，若復(fù)制n次，產(chǎn)生子鏈共2n×2，其中只有親本的兩條母鏈不含32P，則其所占比例為2/(2n·2)＝1/2n。答案：(1)5′—G—A—OHOH—A—G—5′5′—G—G……T—C—3′3′—C—C……A—G—5′5′—G—G—OH↓72(2)3′—C—C……A—G—5′3′—C—C……A—G—5′5′—G—G……T—C—3′5′—G—G……T—C—3′(3)每個DNA分子各有一條鏈含32P標(biāo)記1/2n17．PCR技術(shù)(DNA聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù))成為分子生物實驗的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA半保留復(fù)制的特性，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如下圖)，在很短的時間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，使分子生物實驗所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。請據(jù)圖回答：(1)加熱至95℃的目的是使DNA樣品的________鍵斷裂，這一過程在生物體細(xì)胞內(nèi)是通過________酶的________作用來完成的。通過分析得出新合成的DNA分子中，A＝T，C＝G，這個事實說明DNA分子的合成遵循________________________(2)新合成的DNA分子與模板DNA分子完全相同的原因是______________________和__________________________。(3)通過PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制時，若將一個用15N標(biāo)記的模板DNA分子(第一代)放入試管中，以14N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料，經(jīng)4次復(fù)制后，含15N標(biāo)記的DNA分子單鏈數(shù)占全部DNA總單鏈數(shù)的比例為________。(4)PCR技術(shù)不僅為遺傳病的診斷帶來了便利，而且改進(jìn)了檢測細(xì)菌和病毒的方法。若要檢測一個人是否感染了H1N1病毒，你認(rèn)為可以用PCR擴(kuò)增血液中的()A．白細(xì)胞DNA B．病毒蛋白質(zhì)C．血漿抗體 D．病毒核酸答案：(1)氫解旋解旋堿基互補配對原則(2)DNA分子中獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)(或以模板DNA分子的一條鏈為模板進(jìn)行半保留復(fù)制)復(fù)制過程中嚴(yán)格遵循堿基互補配對原則(3)1/16(4)D18．PCR技術(shù)是把某一DNA片段在體外酶的作用下，合成許許多多相同片段的一種方法，利用它能快速而特異地擴(kuò)增任何