生物（人教版選修1）練習專題5課題2多聚酶鏈式反應擴增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)點的是()A．簡單，易于操作 B．可以完全無限制擴增C．實用性強，靈敏度高 D．快速、高效，并可自動化解析：PCR技術(shù)要設(shè)計引物，因此擴增具有特異性，靈敏度很高。而應用TaqDNA聚合酶的PCR儀可自動化，操作簡單。PCR技術(shù)能在體外迅速擴增DNA片段，快速高效，往往被誤認為可以無限制擴增，其實PCR的循環(huán)次數(shù)一般以25～35次循環(huán)為宜，當反應超過35次循環(huán)時，PCR產(chǎn)物也不再增加。答案：B2．關(guān)于DNA復制，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復制不需要引物C．引物與DNA母鏈通過堿基互補配對進行結(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。模板鏈首先復制的是3′端即復制方向為3′→5′；由于DNA分子是反向平行的，子鏈是依據(jù)堿基互補配對原則，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儀具體實驗操作順序應為()①設(shè)計好PCR儀的循環(huán)程序②按配方準備好各組分③用微量移液器在微量離心管中依次加入各組分④進行PCR反應⑤離心使反應液集中在離心管底部A．②③⑤④① B．①⑤③②④C．②③⑤①④ D．④②⑤③①解析：使用PCR儀進行DNA擴增前，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，使反應液集中于試管底部，然后再設(shè)計好PCR儀的循環(huán)程序進行PCR反應。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′端開始復制D．提供模板解析：DNA分子的復制具有方向性，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′端開始復制。答案：C5．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：B6．關(guān)于PCR技術(shù)的應用，錯誤的一項是()A．古生物學、刑偵破案、DNA序列測定B．診斷遺傳疾病、基因克隆、古生物學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)能以極少量的DNA為模板，在幾小時內(nèi)復制出上百萬份的DNA拷貝。這項技術(shù)有效地解決了因為樣品中DNA含量太低而難以對樣品進行分析研究的問題，被廣泛應用于遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學、基因克隆和DNA序列測定等各方面，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：變性后的DNA在緩慢降溫后才會復性；變性與在生物體內(nèi)解旋過程的條件不同、實質(zhì)相同；任一DNA片段都有2個游離的磷酸基和2個3′端。答案：A8．在實驗室內(nèi)模擬生物體內(nèi)的DNA復制，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：在實驗室內(nèi)模擬DNA復制時，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℃，C．72℃，使DNA分子開始復制，D．72℃，使DNA分子恢復雙螺旋結(jié)構(gòu)，解析：PCR利用DNA熱變性的原理，當溫度上升到90℃以上時，雙鏈DNA解旋為單鏈，A項正確；當溫度下降到50℃左右時，兩種引物通過堿基互補配對原則與兩條單鏈DNA結(jié)合，恢復活性，B項正確；當溫度上升到答案：D10．DNA擴增過程中，DNA片段經(jīng)若干次擴增，與其數(shù)目的理論值變化相符的圖是()解析：PCR反應中DNA的擴增數(shù)目和生物體內(nèi)的DNA復制是類似的，即1個DNA分子復制一次，產(chǎn)生2個DNA分子，復制2次，產(chǎn)生4個DNA分子，呈指數(shù)擴增，開始有一個DNA分子為模板，經(jīng)過n次復制后得到的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擴增實驗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．擴增區(qū)域由兩種引物來決定解析：PCR擴增實驗是在較高溫度下進行的，故需要耐高溫的TaqDNA聚合酶，但不需要DNA連接酶，A項正確，C項錯誤。因為不同大小的DNA帶有不同數(shù)量的電荷，所以在電場中遷移速率不同，B項正確。PCR擴增需要兩種引物，分別與DNA的兩條模板鏈互補，故D項正確。答案：C12．在PCR擴增DNA的實驗中，預計一個DNA分子經(jīng)過30次循環(huán)后，應該得到230個DNA分子，但是結(jié)果只有約210個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，則導致催化效率降低，得到的產(chǎn)物比預期的少，A項正確。如果PCR系統(tǒng)設(shè)置不妥，達不到預期的結(jié)果，則B項正確。如果循環(huán)次數(shù)過少，產(chǎn)物的量比預期的少，則C項正確。如果引物設(shè)計不合理，也許不能與模板DNA結(jié)合，造成無法進行擴增，而結(jié)果得到了210個DNA分子，則D項錯誤。答案：ABC二、非選擇題13．下圖為某一次循環(huán)的產(chǎn)物，請據(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)與細胞內(nèi)DNA復制在解旋時原理不同：細胞內(nèi)復制利用__________使雙鏈間氫鍵斷裂，而PCR技術(shù)利用__________________原理，使雙鏈氫鍵斷裂。以引物為標識，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。(2)DNA的兩條鏈是反向平行的，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復制需要引物。當引物與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。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分子在細胞內(nèi)復制或轉(zhuǎn)錄時，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；當溫度慢慢降低后，兩條彼此分離的單鏈又會重新結(jié)合形成雙鏈。在PCR反應中，以引物為標識，第一次循環(huán)時，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，所以會出現(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．美國科學家莫里斯發(fā)明的PCR技術(shù)，是一種DNA分子“復印機”，它可以在數(shù)小時內(nèi)將一個DNA分子復制出1千億個，解決了檢測樣本擴增的難題。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至5～10美元。莫里斯因發(fā)明PCR技術(shù)榮獲了諾貝爾獎。(1)DNA分子在復制時需要大量的________________做原料，在DNA聚合酶的催化下，以解旋后的單鏈DNA為__________，進行生物合成。(2)在DNA分子解旋時必須加熱，普通的酶容易__________________，耐93℃左右高溫的TaqDNA聚合酶的發(fā)現(xiàn)，解決了酶重復使用的難題，使鏈式反應成為可能(3)高溫酶的發(fā)現(xiàn)應用說明了地球生物__________的重要性，大自然的__________庫是人類的寶貴財富。解析：本題結(jié)合實際考查了PCR技術(shù)的原理及生物多樣性等問題，屬于學科內(nèi)綜合題。DNA復制的模板是DNA分子的每一條鏈，并以脫氧核苷酸為原料，在DNA聚合酶的作用下進行復制，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(或失去活性)(3)多樣性基因15．多聚酶鏈式反應(PCR技術(shù))是在實驗室中以少量樣品DNA制備大量DNA的生化技術(shù)，反應系統(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。反應中新合成的DNA又可以作為下一輪反應的模板，故DNA數(shù)以指數(shù)方式擴增，其簡要過程如圖所示。(1)某個DNA樣品有1000個脫氧核苷酸，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。(2)分別以不同生物的DNA樣品為模板合成的各個新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進行親子鑒定，其原理是：首先獲取被測試者的DNA，并進行PCR擴增，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，放進凝膠內(nèi)，用電泳推動DNA小片段分離，再使用特別的“探針”去尋找基因。相同的基因會凝聚在一起，然后利用特別的染料在X光下，便會顯示由DNA探針凝聚于一起的黑色條碼。每個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)請指出PCR技術(shù)與轉(zhuǎn)錄過程的三個不同之處：①________________________________________；②________________________________________；③________________________________________。解析：本題考查了PCR技術(shù)的應用及相關(guān)計算與識圖能力。(1)該DNA樣品復制5次，產(chǎn)生DNA分子數(shù)為25＝32個，DNA樣品中T＝A＝200個，則樣品復制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。(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，故各個新DNA之間也存在差異。(3)限制性核酸內(nèi)切酶能識別雙鏈DNA分子中特定核苷酸序列，并在特定部位進行切割，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，而每個人的DNA在不同生長發(fā)育階段和不同組織細胞中是基本相同的。(4)PC