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    生物人教版选修1练习:5.2 多聚酶链式反应扩增DNA片段 Word版含解析
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    人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》专题5 DNA和蛋白质技术课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段课时练习

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    这是一份人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》专题5 DNA和蛋白质技术课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段课时练习试卷主要包含了PCR技术中,引物的作用是等内容,欢迎下载使用。

    1.PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比,主要有两点不同,它们是( )。


    ①PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA ②PCR过程不需要DNA聚合酶 ③PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶,而是通过对反应温度的控制来实现的 ④PCR过程中,DNA不需要解旋,直接以双链DNA为模板进行复制


    A.③④ B.①②


    C.①③D.②④


    解析:PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比较,主要有两点不同:(1)PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA,长度通常为20~30个核苷酸。(2)PCR 过程中,DNA解旋不依赖解旋酶,而是通过对反应温度的控制来实现的。


    答案:C


    2.PCR技术中,引物的作用是( )。


    A.打开DNA双链


    B.催化合成DNA子链


    C.使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始复制


    D.提供模板


    解析:DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从3'端延伸DNA链,引物的作用就在于此。


    答案:C


    3.下图表示PCR扩增的产物,请分析它是哪次循环的产物?( )





    A.第一次循环B.第二次循环


    C.第三次循环D.第四次循环


    解析:在PCR反应中,以引物为标记,第一次循环时,以加入的DNA为模板,两条DNA链可分别由引物Ⅰ和引物Ⅱ与其结合并在DNA聚合酶的作用下延伸,所以形成的每个子DNA中只有一种引物;从第二次循环开始,上次产生的DNA分子又可作为模板参与反应,所以会形成DNA分子两端均含有引物的情况。因此题干中所出现的情况是第一次循环的产物。


    答案:A


    4.下列关于DNA双链的叙述,错误的是( )。


    A.通常将DNA的羟基末端称为5'端,而磷酸基团的末端称为3'端


    B.通常将DNA的羟基末端称为3'端,而磷酸基团的末端称为5'端


    C.通常DNA聚合酶只能从3'端延伸DNA链


    D.通常DNA聚合酶不能从5'端延伸DNA链


    解析:为了明确DNA分子的方向,通常将DNA的羟基末端称为3'端,而磷酸基团的末端称为5'端。


    答案:A


    5.下列有关PCR的描述,不正确的是( )。


    A.PCR技术的原理是DNA复制


    B.用PCR技术扩增DNA是一个酶促反应,需耐高温的解旋酶和DNA聚合酶


    C.一个DNA片段经PCR扩增,可形成2n个DNA片段(n代表循环次数)


    D. PCR利用了DNA的热变性来控制DNA的解旋与结合


    解析:PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术,它以极少量的DNA为模板,以四种脱氧核苷酸为原料,在引物作用下使DNA聚合酶从引物的3'端连接脱氧核苷酸,短时间内迅速复制上百万份的DNA拷贝。PCR利用DNA在不同温度下变性解聚或复性的特性来解旋并结合引物,不用解旋酶解旋。


    答案:B


    6.下列有关PCR过程的叙述,不正确的是( )。


    A.变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现


    B.复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的


    C.延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸


    D.PCR与细胞内DNA复制相比,其所需要酶的最适温度较高


    解析:变性是破坏碱基之间的氢键,解旋酶与高温都可起到相同的作用,A项正确;复性过程引物与模板DNA结合过程遵循碱基互补配对原则,B项正确;延伸过程需要DNA聚合酶和四种脱氧核糖核苷酸,PCR是体外操作的,不需要ATP供能,C项错误;PCR所需酶为耐高温的Taq DNA聚合酶,D项正确。


    答案:C


    7.DNA检测技术可应用于亲子鉴定、遗传病检测等领域。DNA检测离不开对样品DNA的PCR扩增。不同样品DNA的扩增过程或条件不同的是( )。


    A.引物B.DNA聚合酶


    C.四种脱氧核苷酸D.预变性的温度


    解析:不同的样品DNA有不同的核苷酸序列,由于引物能与模板DNA(样品DNA)按照碱基互补配对原则结合,因此不同样品DNA所需的引物有不同的核苷酸序列。


    答案:A


    8.小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应,为了克服这个缺陷,可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙述正确的是( )。


    A.设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列


    B.用PCR方法扩增目的基因时必须知道基因的全部序列


    C.PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶


    D.一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞


    解析:本题考查PCR技术。A项中,设计扩增目的基因的引物时,要考虑扩增的目的基因与载体两端序列碱基互补配对,故错误。B项中,DNA复制沿着模板进行,不必知道基因的全部序列,故错误。C项中,PCR技术中的DNA聚合酶是耐高温的DNA聚合酶,不是从受体细胞中提取的DNA聚合酶,故错误。D项中,目的基因编码产物不同,相应的受体细胞不同,故正确。


    答案:D


    9.在PCR扩增的实验中,加入一种提取物(一种模板DNA片段),但实验得到的产物却有两种DNA。其原因可能是( )。


    A.基因突变


    B.Taq DNA聚合酶发生变异


    C.基因污染


    D.温度过高


    解析:发生题述状况的原因是基因污染。因此,在PCR实验中,一定要做到隔离操作区、分装试剂、简化操作程序、使用一次性吸液枪头等,尽量避免基因污染。


    答案:C


    10.PCR技术(多聚酶链式反应)是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术,如图表示合成过程。下列说法错误的是( )。





    A.A过程高温使DNA变性解旋,该过程不需要解旋酶的作用


    B.C过程要用到的酶在高温下失活,因此在PCR扩增时需要再添加


    C.如果把模板DNA的两条链用15N标记,游离的脱氧核苷酸不标记,控制“94 ℃~55 ℃~72 ℃”温度循环3次,则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占25%


    D.PCR中由碱基错配引起的变异属于基因突变


    解析:PCR技术中用的Taq DNA聚合酶是耐高温的,在72 ℃时不会失活,因此在PCR扩增时不需添加。


    答案:B


    11.一个有15N标记的DNA分子,放在没有15N标记的环境中培养,利用PCR循环5次后15N标记的DNA分子占总数的( )。


    A.1/10B.1/5


    C.1/16D.1/25


    解析:一个DNA分子复制n次后产生的DNA分子数目为2n。在没有15N标记的环境中培养,不论经过多少次复制,得到的DNA分子中只有2个DNA分子被15N标记,则经过5次循环后,标记的DNA分子占总数的2/25,即1/16。


    答案:C


    12.在PCR扩增DNA的实验中,预计一个DNA分子经过30次循环后,应该得到230个DNA分子,但是结果只有约210个DNA分子,那么出现该现象的原因不可能是( )。


    A.Taq DNA聚合酶的活力不够,或活性受到抑制


    B.系统设计欠妥


    C.循环次数不够


    D.引物不能与亲链结合


    解析:如果Taq DNA聚合酶活力不够,或活性受到抑制,则导致催化效率降低,得到的产物比预期的少,则A项正确。如果PCR系统设置欠妥,达不到预期的结果,则B项正确。如果循环次数过少,产物的量比预期的少,则C项正确。如果引物设计不合理,也许不能与模板DNA结合,造成无法进行扩增,则D项错误。


    答案:D


    13.在进行DNA亲子鉴定时,需大量的DNA。PCR技术(多聚酶链式反应)可以使样品DNA扩增,获得大量DNA克隆分子。该技术的原理是利用DNA的半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制(如下图,图中短粗线是引物)。在很短的时间内将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍,使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体。





    (1)图中的变性、延伸分别是指 、 。


    (2)假设PCR反应中的DNA模板为P,第一轮循环的产物2个子代DNA为N1,第二轮的产物4个子代DNA为N2,N1、N2中分别含有模板DNA单链的DNA分别有 个、 个。若继续循环,该DNA片段共经过30次循环后能形成 个DNA片段。


    (3)某样品的一个DNA分子中共含3 000个碱基对,碱基数量满足:(A+T)/(G+C)=1/2,若经5次循环,至少需要向试管中加入 个腺嘌呤脱氧核苷酸。(不考虑引物所对应的片段)


    (4)若下图为第一轮循环产生的产物,请绘出以a链和b链为模板经PCR扩增的产物。





    解析:(1)变性的实质是DNA双链解旋;延伸的实质是以DNA单链为模板,按碱基互补配对原则合成子链的过程。


    (2)由于PCR原理为DNA双链复制,其特点是半保留复制,所以无论复制几次,模板链一直存在于2个DNA分子中。DNA复制的数量变化是指数式增长方式。


    (3)由(A+T)/(G+C)=1/2可知A∶T∶G∶C=1∶1∶2∶2,所以A的比例为1/6,在一个DNA分子中的数量为3 000×2×(1/6)=1 000个,5次循环形成的DNA数为32个,所以由原料合成的DNA数相当于32-1=31个,至少需腺嘌呤脱氧核苷酸为31×1 000=31 000个。


    (4)画图的关键是注意引物A、B的位置和所对应的模板链。


    答案:(1)模板DNA双链解旋形成单链 在DNA聚合酶的作用下,原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链


    (2)2 2 230


    (3)31 000


    (4)如图





    14.近10年来,PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室的一种常规手段,其原理是利用DNA半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制(如下图所示)。





    (1)加热使DNA双链打开,这一步是打开 键,称为 ,在细胞中是在 酶的作用下进行的。


    (2)当温度降低时,引物与模板末端结合,在DNA聚合酶的作用下,引物沿模板延伸,最终合成两条DNA分子,此过程中原料是 ,遵循 。


    (3)PCR技术的必需条件,除了模板、原料、 酶以外,至少还有三个条件,即:液体环境、适宜的 和 。


    (4)通过PCR技术使DNA分子大量复制,若将一个用15N标记的DNA分子放入试管中,以含有14N的脱氧核苷酸为原料,连续复制4次之后,则15N标记的DNA分子占全部DNA总数的比例为 。


    (5)现有一段DNA序列:5'CAAGGATCC3'


    3'GTTCCTAGG5'。如果它的引物1为5'GGA—OH,则引物2为 。


    解析:DNA两条链之间的碱基通过氢键形成碱基对,从而将两条链连接起来。因而,要想打开DNA双链,必须打开氢键,这一过程在细胞内是在解旋酶作用下完成的,在细胞外(PCR)则是通过高温实现的。合成DNA时,所用的原料是4种游离的脱氧核苷酸,复制过程遵循碱基互补配对原则。PCR技术的条件除了模板、原料、酶以外,还要有适宜的温度和酸碱度以及液体环境;用含15N标记的DNA分子作为模板,连续复制4次,共得到DNA分子数为24=16个,其中含有15N标记的有两个,占全部DNA分子总数的1/8。


    答案:(1)氢 解旋 解旋


    (2)4种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则


    (3)Taq DNA聚合 温度 pH


    (4)1/8


    (5)5'CAA—OH


    15.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题。


    (1)DNA的两条链是反向平行的,通常将 的末端称为5'端,当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后,DNA聚合酶就能从引物的 开始延伸DNA链。


    (2)PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题,但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代,科学家从一种Taq细菌中分离到 ,它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来,所用的培养基叫 。


    (3)PCR的每次循环可以分为 三步。假设在PCR反应中,只有一个DNA片段作为模板,请计算在5次循环后,反应物中大约有 个这样的DNA片段。


    (4)请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。


    (5)简述PCR技术的主要应用。


    解析:(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3'羟基上,与DNA母链结合的RNA引物就提供这个羟基。(2)因PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题,所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。(3)DNA复制两条链均作为模板,进行半保留复制,所以复制5次后得到的子代DNA分子数为25=32个。(4)新合成的DNA链带有引物,而最初的模板DNA的两条链中只有一条带有引物。(5)PCR技术可以对DNA分子进行扩增,所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。


    答案:(1)磷酸基团 3'端


    (2)耐高温的Taq DNA聚合酶 选择培养基


    (3)变性、复性和延伸 32


    (4)





    (5)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等。
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