2022-2023學(xué)年高中生物 專題5 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段練習(xí) 新人教版選修1

《2022-2023學(xué)年高中生物 專題5 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段練習(xí) 新人教版選修1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022-2023學(xué)年高中生物 專題5 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段練習(xí) 新人教版選修1（7頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022-2023學(xué)年高中生物 專題5 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段練習(xí) 新人教版選修1 1．PCR技術(shù)控制DNA的解聚與結(jié)合是利用DNA的(　　) A．特異性　　　　 B．穩(wěn)定性 C．熱變性 D．多樣性 解析：DNA分子在80～100 ℃的溫度范圍內(nèi)變性，雙鏈解開成單鏈，當(dāng)溫度慢慢降低時(shí)，又能重新結(jié)合形成雙鏈。 答案：C 2．下圖表示PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物，請(qǐng)分析它是哪次循環(huán)的產(chǎn)物(　　) A．第一次循環(huán) B．第二次循環(huán) C．第三次循環(huán) D．第四次循環(huán) 解析：在PCR反應(yīng)中以引物為標(biāo)記，第一次循環(huán)時(shí)，以加入的DNA為模板，兩條DNA鏈

2、分別由引物Ⅰ和引物Ⅱ與其結(jié)合，并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以，形成的每個(gè)子代DNA中只有一種引物。 答案：A 3．PCR一般要經(jīng)過三十多次循環(huán)，從第二輪循環(huán)開始，上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與反應(yīng)，由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時(shí)將(　　) A．仍與引物Ⅰ結(jié)合進(jìn)行DNA子鏈的延伸 B．與引物Ⅱ結(jié)合進(jìn)行DNA子鏈的延伸 C．同時(shí)與引物Ⅰ和引物Ⅱ結(jié)合進(jìn)行子鏈延伸 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延伸而成的DNA單鏈作模板時(shí)，此單鏈引物端為5′端，因此與它互補(bǔ)的子鏈應(yīng)從另一端開始合成，即由引物Ⅱ結(jié)合延伸DNA的子鏈。 答案：B 4．關(guān)于DNA片

3、段PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)的描述中不正確的是(　　) A．加入的Taq DNA聚合酶耐高溫 B．不同大小DNA在電場(chǎng)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2個(gè)引物來決定 解析：PCR是體外DNA擴(kuò)增技術(shù)，該技術(shù)是在高溫條件下進(jìn)行的，因此需要耐高溫Taq DNA聚合酶，故A正確；DNA大小不同，在電場(chǎng)中的遷移速率不同，故B正確；PCR不需要DNA連接酶，但需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶，故C錯(cuò)誤；PCR技術(shù)需要一定的條件，其中一對(duì)引物就是條件之一，故D正確。 答案：C 5．隨著研究的不斷深入，PCR技術(shù)被不斷改進(jìn)，從原先只能擴(kuò)增幾個(gè)kb(千堿基對(duì))的基因到目前已能擴(kuò)增長達(dá)幾十個(gè)k

4、b的DNA片段。PCR的簡要過程如下圖所示，請(qǐng)分析回答下列有關(guān)問題： (1)通過分析得出新合成的DNA分子中，A＝T，C＝G，這個(gè)事實(shí)說明DNA分子的合成遵循________。 (2)若將1個(gè)DNA分子拷貝10次，則需要在緩沖液中至少加入________個(gè)引物。 (3)DNA子鏈復(fù)制的方向是________，這是由于____________。 解析：(1)分析得出新合成的DNA分子中，A＝T，C＝G，這個(gè)事實(shí)說明DNA分子的合成遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。 (2)在DNA分子擴(kuò)增時(shí)，需要兩種引物，由于新合成的子鏈都需要引物作為復(fù)制的起點(diǎn)，故所需的引物數(shù)目等于新合成的DNA子鏈數(shù)目，即2

5、×210－2＝(211－2)個(gè)。 (3)引物是一種單鏈DNA或RNA分子，它能與解開的DNA母鏈的3′端結(jié)合，為DNA聚合酶提供延伸位點(diǎn)，使DNA聚合酶從引物的3′端開始連接脫氧核苷酸，從而決定了DNA子鏈復(fù)制的方向是從5′端到3′端。 答案：(1)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 (2)211－2 (3)5′端到3′端　DNA聚合酶只能從引物的3′端拼接單個(gè)脫氧核苷酸分子 A級(jí)　基礎(chǔ)鞏固 1．下列有關(guān)PCR過程的敘述中不正確的是(　　) A．受熱變性破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對(duì)之間的氫鍵，也可利用解旋酶實(shí)現(xiàn) B．引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合是依靠堿基互補(bǔ)配對(duì)原則完成 C．延伸過程中需要DN

6、A聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸 D．PCR與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需酶的最適溫度較高 解析：DNA解成單鏈可用熱變性方法或解旋酶處理，受熱變性破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對(duì)之間的氫鍵，A正確；引物為一段DNA序列，引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合是依靠堿基互補(bǔ)配對(duì)原則完成，B正確；延伸過程中需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶、ATP、四種脫氧核糖核苷酸，C錯(cuò)誤；PCR技術(shù)需要高溫解成單鏈，故PCR與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需酶的最適溫度較高，D正確。 答案：C 2．PCR技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是(　　) A．原理簡單 B．原料易找 C．Taq DNA聚合酶有耐熱性 D．快速、高效、靈活、易于操作 答案：

7、D 3．PCR技術(shù)的操作步驟依次是(　　) A．高溫變性、中溫延伸、低溫復(fù)性 B．高溫變性、低溫復(fù)性、中溫延伸 C．中溫延伸、高溫變性、低溫復(fù)性 D．中溫延伸、低溫復(fù)性、高溫變性 答案：B 4．聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR技術(shù))是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法，由高溫變性、低溫退火及適溫延伸等幾步反應(yīng)組成一個(gè)周期，循環(huán)進(jìn)行，使目的DNA得以迅速擴(kuò)增，其簡要過程如下圖所示。下列關(guān)于PCR技術(shù)的敘述，不正確的是(　　) A．PCR技術(shù)是在實(shí)驗(yàn)室中以少量DNA制備大量DNA的技術(shù) B．反應(yīng)中新合成的DNA又可以作為下一輪反應(yīng)的模板 C．PCR技術(shù)中以核糖核苷酸為原料，以指數(shù)方

8、式擴(kuò)增 D．應(yīng)用PCR技術(shù)與探針雜交技術(shù)可以檢測(cè)基因突變 解析：PCR技術(shù)是人工合成DNA的方法，原料是脫氧核苷酸，不是核糖核苷酸。 答案：C 5．“X基因”是DNA分子上一個(gè)有遺傳效應(yīng)的片段，若要用PCR技術(shù)特異性地拷貝“X基因”，需在PCR反應(yīng)中加入兩種引物(注：引物的作用是與模板鏈形成雙鏈后在DNA聚合酶的作用下就可以繼續(xù)鏈的延伸)，兩種引物及其與模板鏈的結(jié)合位置如圖甲所示。經(jīng)4輪循環(huán)后產(chǎn)物中有五種不同的DNA分子，如圖乙所示，其中第⑤種DNA分子有幾個(gè)(　　) A．8　　　　B．6　　　　C．4　　　　D．2 解析：由圖分析可知：X基因第一次復(fù)制得到2個(gè)兩種DNA分子：

9、①和②；X基因第二次復(fù)制得到4個(gè)四種DNA分子：①復(fù)制得①和③，②復(fù)制得②和④；X基因第三次復(fù)制得到8個(gè)五種DNA分子：①復(fù)制得①和③，③復(fù)制得③和⑤，②復(fù)制得②和④，④復(fù)制得④和⑤；X基因第四次復(fù)制得到16個(gè)五種DNA分子：①復(fù)制得①和③，②復(fù)制得②和④，2個(gè)③復(fù)制得2個(gè)③和2個(gè)⑤，2個(gè)④復(fù)制得2個(gè)④和2個(gè)⑤，2個(gè)⑤得到4個(gè)⑤。從上面的推測(cè)可知，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中有8個(gè)⑤。 答案：A 6．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)象的原因不可能是(　　) A．Taq DNA聚合酶的活力不夠，或

10、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．引物不能與母鏈結(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正確。如果PCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)欠妥，則達(dá)不到預(yù)期的結(jié)果，B正確。如果循環(huán)次數(shù)過少，產(chǎn)物的量比預(yù)期的少，C正確。如果引物設(shè)計(jì)不合理，若不能與模板DNA結(jié)合，將造成無法進(jìn)行擴(kuò)增，而結(jié)果得到了210個(gè)DNA分子，D錯(cuò)誤。 答案：D B級(jí)　能力訓(xùn)練 7．PCR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)行研究的問題，被廣泛應(yīng)用。此過程需要一種Taq DNA聚合酶。請(qǐng)回答有關(guān)問題： (1)體內(nèi)DNA復(fù)制過程中用解旋酶

11、打開雙鏈DNA，而PCR技術(shù)中應(yīng)用_______________________________________________。 (2)Taq DNA聚合酶是從水生耐熱細(xì)菌Taq中分離的。 ①為什么Taq細(xì)菌能從熱泉中被篩選出來呢？______________ _____________________________________________________。 ②Taq DNA聚合酶的功能是____________________________。 ③為了使Taq DNA聚合酶能夠多次反復(fù)利用，可采用________技術(shù)，常用的方法為____________________

12、_______________。 (3)與體內(nèi)DNA復(fù)制相比，PCR反應(yīng)要在________中才能進(jìn)行，并且要嚴(yán)格控制________條件。 (4)PCR中加入的引物有________種，加入引物的作用是 _____________________________________________________。 答案：(1)高溫使雙鏈DNA分子解聚為單鏈 (2)①熱泉70～80 ℃的高溫條件淘汰了絕大多數(shù)微生物 ②催化脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵 ③固定化酶　化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法 (3)一定的緩沖溶液　溫度 (4)2　作為DNA復(fù)制的起點(diǎn) 8．H7N9型禽流感是全球首次

13、發(fā)現(xiàn)的新亞型RNA流感病毒，目前最為快速有效的檢測(cè)手段是RT－PCR核酸檢測(cè)。RT－PCR的過程包括反轉(zhuǎn)錄作用從RNA合成cDNA，再以cDNA為模板進(jìn)行擴(kuò)增，過程如下圖所示。據(jù)此分析下列問題： (1)傳統(tǒng)PCR技術(shù)的原理是________，過程中低溫退火的含義是_________________________________________________________。 (2)在RT－PCR中每一步都有酶的參與，上圖中過程1中的關(guān)鍵酶是________；PCR中的關(guān)鍵酶是________，該酶的作用特點(diǎn)是________、__________________。 (3)在對(duì)病毒

14、核酸進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，主要通過RT－PCR擴(kuò)增其關(guān)鍵的基因序列，這時(shí)引物的設(shè)計(jì)就非常關(guān)鍵，根據(jù)下圖分析，請(qǐng)你選擇合適的引物：________。 答案：(1)DNA復(fù)制　引物與模板鏈互補(bǔ)配對(duì) (2)反轉(zhuǎn)錄酶　Taq DNA聚合酶(DNA聚合酶)　耐高溫 不能從頭合成DNA，只能從3′端延伸DNA鏈 (3)引物Ⅰ和引物Ⅱ 9．多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)。請(qǐng)回答下列有關(guān)PCR技術(shù)的基本原理及應(yīng)用問題。 (1)DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械模ǔ_________的末端稱為5′端，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_______

15、___開始延伸DNA鏈。 (2)PCR利用DNA的熱變性原理解決了打開DNA雙鏈的問題，但又導(dǎo)致了DNA聚合酶失活的新問題。到20世紀(jì)80年代，科學(xué)家從一種Taq細(xì)菌中分離到____________________，它的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用解決了上述問題。要將Taq細(xì)菌從其他普通的微生物中分離出來，所用的培養(yǎng)基叫__________。 (3)PCR的每次循環(huán)可以分為__________三步。假設(shè)在PCR反應(yīng)中，只有一個(gè)DNA片段作為模板，請(qǐng)計(jì)算在5次循環(huán)后，反應(yīng)物中大約有__________個(gè)這樣的DNA片段。 (4)請(qǐng)用簡圖表示出一個(gè)DNA片段在PCR反應(yīng)中第二輪的產(chǎn)物。 (5)簡述PCR技術(shù)

16、的主要應(yīng)用。 解析：(2)因PCR利用了DNA的熱變性原理解決了打開DNA雙鏈的問題，所以用于催化DNA復(fù)制過程的DNA聚合酶要具有耐高溫的特性。用選擇培養(yǎng)基可將Taq細(xì)菌從其他普通的微生物中分離出來。(3)DNA復(fù)制兩條鏈均作為模板，進(jìn)行半保留復(fù)制，所以復(fù)制5次后得到的子代DNA分子數(shù)為25＝32個(gè)。(4)新合成的DNA鏈帶有引物，而最初的模板DNA的兩條鏈中只有一條帶有引物。(5)PCR技術(shù)可以對(duì)DNA分子進(jìn)行擴(kuò)增，所以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(cè)定等方面。 答案：(1)磷酸基團(tuán)　3′端 (2)耐高溫的Taq DNA聚合酶　選擇培養(yǎng)基 (3)變性

17、、復(fù)性和延伸　32　(4)如圖所示： (5)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。 10．近20年來，PCR技術(shù)(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))成為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的一種常規(guī)實(shí)驗(yàn)手段，其原理是利用DNA半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如下圖)，在短時(shí)間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，從而使實(shí)驗(yàn)室所需要的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。 (1)加熱使DNA雙鏈間的________鍵完全打開，稱為________；而在細(xì)胞中是在________酶的作用下進(jìn)行的。 (2)如果只需要大量克隆模板DNA中間的某個(gè)特定區(qū)段，應(yīng)該加入________種特定的引物。當(dāng)

18、溫度降低至55 ℃時(shí)，引物與兩條“舒展”的模板鏈的特定位置結(jié)合，在DNA聚合酶的作用下，只能在引物的______端連接脫氧核苷酸，兩條子鏈的延伸方向都是_______。 (3)PCR技術(shù)的必需條件，除了模板、原料、酶之外，至少還有三個(gè)條件，即液體環(huán)境、適宜的__________和__________，前者由________自動(dòng)調(diào)控，后者則靠________來維持。 (4)通過PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制，如果將一個(gè)用15N標(biāo)記的DNA分子放入試管中，以14N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制四次之后，則15N標(biāo)記的DNA分子占全部DNA分子總數(shù)的比例是________。 解析：(1)PC

19、R技術(shù)利用熱變性原理使DNA雙鏈之間的氫鍵斷裂，稱為解旋，而在細(xì)胞內(nèi)是在解旋酶的作用下使氫鍵斷裂。(2)PCR分為三個(gè)基本反應(yīng)步驟：變性(95 ℃)、復(fù)性(55 ℃)、延伸(72 ℃)，其特異性依賴于與靶序列互補(bǔ)的引物，引物是兩段與待擴(kuò)增DNA序列互補(bǔ)的片段，兩引物之間的距離決定擴(kuò)增片段的長度。由于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，則DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。(3)PCR技術(shù)與細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制不完全相同，除了需要模板、原料、酶以外，至少還需要液體環(huán)境(穩(wěn)定的緩沖溶液)，每一個(gè)步驟需要適宜的溫度和酸堿度等。(4)一個(gè)DNA分子連續(xù)復(fù)制四次之后，形成16個(gè)DNA分子，15N標(biāo)記的DNA分子有2個(gè)，則15N標(biāo)記的DNA分子占全部DNA分子總數(shù)的比例為1/8。 答案：(1)氫　解旋　解旋　(2)兩　3′　從子鏈的5′端向3′端延伸　(3)溫度　酸堿度　PCR儀　緩沖液　(4)1/8