生物（人教版選修1）練習(xí)專題5課題2多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段

專題五課題二一、選擇題1．下列不屬于PCR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)的是()A．簡單，易于操作 B．可以完全無限制擴(kuò)增C．實(shí)用性強(qiáng)，靈敏度高 D．快速、高效，并可自動(dòng)化解析：PCR技術(shù)要設(shè)計(jì)引物，因此擴(kuò)增具有特異性，靈敏度很高。而應(yīng)用TaqDNA聚合酶的PCR儀可自動(dòng)化，操作簡單。PCR技術(shù)能在體外迅速擴(kuò)增DNA片段，快速高效，往往被誤認(rèn)為可以無限制擴(kuò)增，其實(shí)PCR的循環(huán)次數(shù)一般以25～35次循環(huán)為宜，當(dāng)反應(yīng)超過35次循環(huán)時(shí)，PCR產(chǎn)物也不再增加。答案：B2．關(guān)于DNA復(fù)制，下列敘述正確的是()A．DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從5′端延伸DNA鏈B．DNA復(fù)制不需要引物C．引物與DNA母鏈通過堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)行結(jié)合D．DNA的合成方向總是從子鏈的3′端向5′端延伸解析：DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從引物的3′端延伸DNA鏈。模板鏈?zhǔn)紫葟?fù)制的是3′端即復(fù)制方向?yàn)?′→5′；由于DNA分子是反向平行的，子鏈?zhǔn)且罁?jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在DNA聚合酶作用下合成的，其合成方向從子鏈5′→3′。答案：C3．使用PCR儀具體實(shí)驗(yàn)操作順序應(yīng)為()①設(shè)計(jì)好PCR儀的循環(huán)程序②按配方準(zhǔn)備好各組分③用微量移液器在微量離心管中依次加入各組分④進(jìn)行PCR反應(yīng)⑤離心使反應(yīng)液集中在離心管底部A．②③⑤④① B．①⑤③②④C．②③⑤①④ D．④②⑤③①解析：使用PCR儀進(jìn)行DNA擴(kuò)增前，首先按照PCR體系配方的各組分，依次將各組分加入微量離心管離心，使反應(yīng)液集中于試管底部，然后再設(shè)計(jì)好PCR儀的循環(huán)程序進(jìn)行PCR反應(yīng)。答案：C4．引物的作用是()A．打開DNA雙鏈B．催化合成DNA子鏈C．使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開始復(fù)制D．提供模板解析：DNA分子的復(fù)制具有方向性，即只能從引物的3′端開始，從子鏈的5′端向3′端延伸。引物的作用是與DNA聚合酶結(jié)合促使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開始復(fù)制。答案：C5．下面關(guān)于DNA對(duì)高溫的耐受性的說法不正確的是()A．DNA對(duì)高溫的耐受性一般要比蛋白質(zhì)強(qiáng)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(duì)高溫的耐受性更強(qiáng)，其DNA中鳥嘌呤所占的比例更高解析：80℃答案：B6．關(guān)于PCR技術(shù)的應(yīng)用，錯(cuò)誤的一項(xiàng)是()A．古生物學(xué)、刑偵破案、DNA序列測(cè)定B．診斷遺傳疾病、基因克隆、古生物學(xué)C．DNA序列測(cè)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(cè)定解析：PCR技術(shù)能以極少量的DNA為模板，在幾小時(shí)內(nèi)復(fù)制出上百萬份的DNA拷貝。這項(xiàng)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)行分析研究的問題，被廣泛應(yīng)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)定等各方面，而不能用于合成核苷酸。答案：D7．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(shí)質(zhì)都相同D．圖中DNA片段共有4個(gè)游離的磷酸基、4個(gè)3′端解析：變性后的DNA在緩慢降溫后才會(huì)復(fù)性；變性與在生物體內(nèi)解旋過程的條件不同、實(shí)質(zhì)相同；任一DNA片段都有2個(gè)游離的磷酸基和2個(gè)3′端。答案：A8．在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬生物體內(nèi)的DNA復(fù)制，需要哪些條件()①酶②游離的脫氧核苷酸③ATP④DNA分子⑤引物⑥tRNA⑦適宜的溫度⑧適宜的酸堿度A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑤⑥⑦C．②③④⑤⑦⑧ D．①②④⑤⑦⑧解析：在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬DNA復(fù)制時(shí)，需要DNA聚合酶催化合成DNA子鏈；四種脫氧核苷酸為合成子鏈的原料；DNA母鏈為DNA復(fù)制的模板；還需要引物、較高的溫度、適宜的酸堿度等。答案：D9．PCR儀實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)自動(dòng)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(cuò)誤的是()A．95℃，使DNA分子變性，B．55℃，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)，解析：PCR利用DNA熱變性的原理，當(dāng)溫度上升到90℃以上時(shí)，雙鏈DNA解旋為單鏈，A項(xiàng)正確；當(dāng)溫度下降到50℃左右時(shí)，兩種引物通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則與兩條單鏈DNA結(jié)合，恢復(fù)活性，B項(xiàng)正確；當(dāng)溫度上升到答案：D10．DNA擴(kuò)增過程中，DNA片段經(jīng)若干次擴(kuò)增，與其數(shù)目的理論值變化相符的圖是()解析：PCR反應(yīng)中DNA的擴(kuò)增數(shù)目和生物體內(nèi)的DNA復(fù)制是類似的，即1個(gè)DNA分子復(fù)制一次，產(chǎn)生2個(gè)DNA分子，復(fù)制2次，產(chǎn)生4個(gè)DNA分子，呈指數(shù)擴(kuò)增，開始有一個(gè)DNA分子為模板，經(jīng)過n次復(fù)制后得到的DNA分子的數(shù)量為2n，與曲線C相符合。答案：C11．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解析：PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)是在較高溫度下進(jìn)行的，故需要耐高溫的TaqDNA聚合酶，但不需要DNA連接酶，A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤。因?yàn)椴煌笮〉腄NA帶有不同數(shù)量的電荷，所以在電場中遷移速率不同，B項(xiàng)正確。PCR擴(kuò)增需要兩種引物，分別與DNA的兩條模板鏈互補(bǔ)，故D項(xiàng)正確。答案：C12．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)象的原因可能是(多選)()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．引物不能與親鏈結(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項(xiàng)正確。如果PCR系統(tǒng)設(shè)置不妥，達(dá)不到預(yù)期的結(jié)果，則B項(xiàng)正確。如果循環(huán)次數(shù)過少，產(chǎn)物的量比預(yù)期的少，則C項(xiàng)正確。如果引物設(shè)計(jì)不合理，也許不能與模板DNA結(jié)合，造成無法進(jìn)行擴(kuò)增，而結(jié)果得到了210個(gè)DNA分子，則D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：ABC二、非選擇題13．下圖為某一次循環(huán)的產(chǎn)物，請(qǐng)據(jù)圖回答問題。(1)PCR一般要經(jīng)歷三十多次循環(huán)，每次循環(huán)可分為__________、__________、__________三個(gè)步驟。(2)DNA的羥基(—OH)末端稱為__________，圖中表示羥基末端的為__________。(填字母)(3)PCR技術(shù)與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制在解旋時(shí)原理不同：細(xì)胞內(nèi)復(fù)制利用__________使雙鏈間氫鍵斷裂，而PCR技術(shù)利用__________________原理，使雙鏈氫鍵斷裂。以引物為標(biāo)識(shí)，可判斷出此產(chǎn)物為第__________次循環(huán)的產(chǎn)物。解析：(1)PCR的每一輪循環(huán)包括變性、復(fù)性和延伸三步，從第二輪循環(huán)開始，每次循環(huán)的產(chǎn)物也作模板參與反應(yīng)。(2)DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械模瑸榱嗣鞔_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聚合酶不能從頭合成DNA，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(bǔ)配對(duì)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。由另一條新合成的DNA可知，A端為3′端，B端為5′端，C端為5′端，D端為3′端。(3)DNA分子在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制或轉(zhuǎn)錄時(shí)，在解旋酶的作用下使氫鍵斷裂，而在體外，DNA在80～100°C的溫度范圍內(nèi)變性，即雙鏈解開成為單鏈；當(dāng)溫度慢慢降低后，兩條彼此分離的單鏈又會(huì)重新結(jié)合形成雙鏈。在PCR反應(yīng)中，以引物為標(biāo)識(shí)，第一次循環(huán)時(shí)，以加入的DNA為模板，兩條DNA鏈可分別與引物Ⅰ和引物Ⅱ結(jié)合并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以形成的每個(gè)子DNA中只有一種引物；從第二次循環(huán)開始，上次產(chǎn)生的DNA分子又可作為模板參與反應(yīng)，所以會(huì)出現(xiàn)DNA分子兩端均含引物的情況，如圖所示，因此題干中所出現(xiàn)的情況是第一次循環(huán)的產(chǎn)物。答案：(1)變性復(fù)性延伸(2)3′端A、D(3)解旋酶DNA在80～100°C的溫度范圍內(nèi)變性一14．美國科學(xué)家莫里斯發(fā)明的PCR技術(shù)，是一種DNA分子“復(fù)印機(jī)”，它可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)將一個(gè)DNA分子復(fù)制出1千億個(gè)，解決了檢測(cè)樣本擴(kuò)增的難題。在人類基因組計(jì)劃實(shí)施中，PCR技術(shù)使每個(gè)核苷酸的識(shí)別成本降至5～10美元。莫里斯因發(fā)明PCR技術(shù)榮獲了諾貝爾獎(jiǎng)。(1)DNA分子在復(fù)制時(shí)需要大量的________________做原料，在DNA聚合酶的催化下，以解旋后的單鏈DNA為__________，進(jìn)行生物合成。(2)在DNA分子解旋時(shí)必須加熱，普通的酶容易__________________，耐93℃左右高溫的TaqDNA聚合酶的發(fā)現(xiàn)，解決了酶重復(fù)使用的難題，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)成為可能(3)高溫酶的發(fā)現(xiàn)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(cái)富。解析：本題結(jié)合實(shí)際考查了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分子的每一條鏈，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(jià)值。答案：(1)脫氧核苷酸模板(2)變性(或失去活性)(3)多樣性基因15．多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR技術(shù))是在實(shí)驗(yàn)室中以少量樣品DNA制備大量DNA的生化技術(shù)，反應(yīng)系統(tǒng)中包括微量樣品DNA、DNA聚合酶、引物、足量的4種脫氧核苷酸等。反應(yīng)中新合成的DNA又可以作為下一輪反應(yīng)的模板，故DNA數(shù)以指數(shù)方式擴(kuò)增，其簡要過程如圖所示。(1)某個(gè)DNA樣品有1000個(gè)脫氧核苷酸，已知它的一條單鏈上堿基A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，則經(jīng)過PCR儀五次循環(huán)后，將產(chǎn)生__________個(gè)DNA分子，其中需要提供胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)量至少是__________個(gè)。(2)分別以不同生物的DNA樣品為模板合成的各個(gè)新DNA之間存在差異，這些差異是__________。(3)由于DNA分子上的“遺傳因子”基本都是符合孟德爾的遺傳規(guī)律的，因此人類可以利用PCR技術(shù)合成的DNA進(jìn)行親子鑒定，其原理是：首先獲取被測(cè)試者的DNA，并進(jìn)行PCR擴(kuò)增，取其中一樣本DNA用限制性核酸內(nèi)切酶切成特定的小片段，放進(jìn)凝膠內(nèi)，用電泳推動(dòng)DNA小片段分離，再使用特別的“探針”去尋找基因。相同的基因會(huì)凝聚在一起，然后利用特別的染料在X光下，便會(huì)顯示由DNA探針凝聚于一起的黑色條碼。每個(gè)人的條碼一半與其母親的條碼吻合，另一半與其父親的條碼吻合。①限制性核酸內(nèi)切酶能將DNA樣品切成特定的小片段，這主要體現(xiàn)了酶的__________。A．專一性 B．高效性C．多樣性 D．作用條件溫和②2002年6月，我國第一張18位點(diǎn)的“基因身份證明”在湖北武漢誕生。人的“基因身份證明”是否終身有效？__________，理由是___________________________________。(4)請(qǐng)指出PCR技術(shù)與轉(zhuǎn)錄過程的三個(gè)不同之處：①________________________________________；②________________________________________；③________________________________________。解析：本題考查了PCR技術(shù)的應(yīng)用及相關(guān)計(jì)算與識(shí)圖能力。(1)該DNA樣品復(fù)制5次，產(chǎn)生DNA分子數(shù)為25＝32個(gè)，DNA樣品中T＝A＝200個(gè)，則樣品復(fù)制5次，需要胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)量至少為200×(25－1)＝6200個(gè)。(2)不同生物的DNA樣品中，脫氧核苷酸(堿基)數(shù)目、比例和排列順序不同，故各個(gè)新DNA之間也存在差異。(3)限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別雙鏈DNA分子中特定核苷酸序列，并在特定部位進(jìn)行切割，這就說明酶具有專一性；人的“基因身份證明”是根據(jù)DNA上的遺傳信息制成的，而每個(gè)人的DNA在不同生長發(fā)育階段和不同組織細(xì)胞中是基本相同的。(4)PC