2024-2025學(xué)年高中生物專題5DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)2多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段課后檢測含解析新人教版選修1

PAGEPAGE3多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段一、選擇題(每小題4分，共24分)1．關(guān)于DNA的復(fù)制，下列敘述正確的是(C)A．DNA聚合酶不能從頭起先合成DNA，只能從5′端延長DNA鏈B．DNA復(fù)制不須要引物C．引物與DNA母鏈通過堿基互補配對進(jìn)行結(jié)合D．DNA的合成方向總是從子鏈的3′端向5′端延長解析：由于DNA聚合酶不能從頭起先合成DNA，只能從引物的3′端即復(fù)制方向由3′端向5′端延長；由于DNA分子是反向平行的，子鏈?zhǔn)且罁?jù)堿基互補配對原則，在DNA聚合酶作用下合成的，其合成方向是從子鏈的5′端向3′端延長。2．有關(guān)PCR技術(shù)的說法，不正確的是(D)A．PCR是一項在生物體外復(fù)制特定的DNA片段的核酸合成技術(shù)B．PCR技術(shù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制C．利用PCR技術(shù)獲得目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列D．PCR擴(kuò)增中必需有解旋酶才能解開雙鏈DNA解析：PCR是一項在生物體外復(fù)制特定的DNA片段的核酸合成技術(shù)；PCR技術(shù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制；利用PCR技術(shù)獲得目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列；PCR擴(kuò)增中通過高溫解開雙鏈DNA。3．利用PCR技術(shù)將某小段DNA分子擴(kuò)增n代，需(A)A．測定DNA分子兩端的核苷酸序列，以便設(shè)計引物對B．2n對引物參加子代DNA分子的合成C．向反應(yīng)體系中加入解旋酶、DNA聚合酶等D．保持反應(yīng)體系溫度恒定，確保擴(kuò)增的正常進(jìn)行解析：利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是，要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便依據(jù)這一序列合成引物，A項正確；依題意，將某小段DNA分子擴(kuò)增n代，子代DNA分子總數(shù)為2n，其中除了兩條最初的模板鏈不含引物外，其他的鏈均含有引物，因此須要2n－1對引物參加子代DNA分子的合成，B項錯誤；利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時，需向反應(yīng)體系中加入DNA模板、4種脫氧核苷酸、引物、DNA聚合酶等，C項錯誤；每一次擴(kuò)增的步驟及其溫度的限制為：變性90℃以上→復(fù)性50℃左右→延長72℃左右，D項錯誤。4．以下為形成cDNA過程和PCR擴(kuò)增過程示意圖。據(jù)圖分析，下列說法正確的是(B)A．催化①過程的酶是RNA聚合酶B．④過程發(fā)生的改變是引物與單鏈DNA結(jié)合C．催化②⑤過程的酶都是DNA聚合酶，都能耐高溫D．RNA單鏈中C與U之和占該鏈堿基含量肯定是50%解析：①過程為逆轉(zhuǎn)錄過程，故催化①過程的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶，A錯誤；④為復(fù)制過程，發(fā)生的改變是引物與互補DNA鏈結(jié)合，B正確；催化②過程(DNA復(fù)制)須要的酶是DNA聚合酶，催化此過程的DNA聚合酶不耐高溫，催化⑤過程(DNA單鏈延長)的酶是耐高溫DNA聚合酶－Taq酶，C錯誤；RNA單鏈不遵循堿基互補配對原則，其中C與U之和占該鏈堿基含量的比例不肯定是50%，D錯誤。5．下列操作過程的敘述中錯誤的是(C)A．PCR反應(yīng)中運用的微量離心管、槍頭、緩沖液以及蒸餾水等在運用前必需進(jìn)行滅菌B．PCR所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在－20℃儲存C．PCR所用的緩沖液和酶從冰箱拿出之后，快速溶化D．在微量離心管中添加反應(yīng)成分時，每吸取一種試劑后，移液器上的吸液槍頭都必需更換解析：為了防止外源DNA等因素的污染，PCR反應(yīng)中所用的微量離心管、槍頭、緩沖液及蒸餾水等，在運用前要進(jìn)行高壓蒸汽滅菌；并且運用一次性吸液槍頭。在運用前，將PCR所需試劑從冰箱內(nèi)拿出來，放在冰塊上緩慢溶化，故C項錯誤。6．PCR一般要經(jīng)過三十多次循環(huán)，從其次輪循環(huán)起先，上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參加反應(yīng)，由引物Ⅰ延長而成的DNA單鏈作模板時(B)A．仍與引物Ⅰ結(jié)合進(jìn)行DNA子鏈的延長B．與引物Ⅱ結(jié)合進(jìn)行DNA子鏈的延長C．同時與引物Ⅰ和引物Ⅱ結(jié)合進(jìn)行子鏈的延長D．無需與引物結(jié)合，在酶的作用下從頭合成子鏈解析：當(dāng)由引物Ⅰ延長而成的DNA單鏈作模板時，此單鏈引物固定端為5′端，因此與它互補的子鏈應(yīng)從另一端起先合成，即與引物Ⅱ結(jié)合延長DNA子鏈。二、非選擇題(共26分)7．(12分)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種體外擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)。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序列測定等方面?；卮鹨韵聠栴}：(1)細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制過程中，引物的作用是使DNA聚合酶能夠從引物的3′端起先連接脫氧核苷酸，而且DNA復(fù)制的前提是解開雙鏈(或打開氫鍵)。(2)PCR利用了DNA的熱變性原理，可通過限制溫度來限制雙鏈的解旋與結(jié)合。(3)PCR技術(shù)用到的酶是Taq_DNA聚合酶，與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制時發(fā)揮相同作用的酶相比區(qū)分在于耐高溫。(4)下面表格是DNA體內(nèi)復(fù)制與PCR反應(yīng)的部分比較結(jié)果。通過比較分析，請推導(dǎo)出PCR反應(yīng)合成DNA子鏈時能量來源于所用原料水解產(chǎn)生相應(yīng)脫氧核苷酸時所釋放的能量。解析：(1)DNA具有雙螺旋結(jié)構(gòu)，復(fù)制時遵循堿基互補配對原則，所以打開氫鍵，DNA聚合酶方可在引物的引導(dǎo)下從引物3′端起先連接脫氧核苷酸。(2)PCR技術(shù)就是模擬細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的一項技術(shù)，只不過該技術(shù)中雙鏈的解旋與結(jié)合是通過溫度來限制的，緣由在于DNA具有熱變性。(3)TaqDNA聚合酶具有耐高溫的特性。(4)DNA無論是體內(nèi)復(fù)制還是體外復(fù)制，子鏈合成過程中都要消耗能量，而PCR反應(yīng)不加入ATP供能，且加入的原料也不是四種脫氧核苷酸，可見PCR所用原料在水解成相應(yīng)脫氧核苷酸時，能釋放出等同于ATP水解的能量。8．(14分)美國科學(xué)家穆里斯獨創(chuàng)了PCR技術(shù)，它是一種DNA“復(fù)印機”，可以在數(shù)小時內(nèi)，將一個DNA復(fù)制出一千億個，解決了檢測樣本擴(kuò)增的難題。在人類基因組安排實施中，PCR技術(shù)使每個核苷酸的識別成本降低至5～10美元，他因獨創(chuàng)PCR技術(shù)而榮獲了諾貝爾獎。(1)在DNA復(fù)制時，須要大量的脫氧核苷酸作為原料，在DNA聚合酶的催化作用下，以解旋后的單鏈為模板進(jìn)行生物合成。(2)在DNA分子解旋時，必需加熱，一般的酶簡單變性(失活)，科學(xué)家從溫泉中找到了耐95℃高溫的Taq_DNA聚合酶，解決了酶重復(fù)運用的難題，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)成為可能。每次循環(huán)可以分為變性、復(fù)性和延長三步。(3)耐高溫酶的發(fā)覺及應(yīng)用說明白地球生物多樣性的重要，大自然的基因庫是人類的珍貴財