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課時訓練13　多聚酶鏈式反應擴增DNA片段 基礎夯實 1.聚合酶鏈式反應(PCR技術)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組成一個周期,循環(huán)進行,使目的DNA得以迅速擴增,其簡要過程如圖所示。下列關于PCR技術敘述不正確的是(　　) A.PCR技術是在實驗室中以少量DNA制備大量DNA的技術 B.反應中新合成的DNA又可以作為下一輪反應的模板 C.PCR技術中以核糖核苷酸為原料,以指數(shù)方式擴增 D.應用PCR技術與探針雜交技術可以檢測基因突變 答案：C 2.PCR過程中的復性是指(　　) A.在90 ℃以上時,兩條DNA單鏈通過堿基互補配對形成DNA雙螺旋 B.在50 ℃左右,兩條DNA單鏈通過堿基互補配對形成DNA雙螺旋 C.在90 ℃以上時,兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結合 D.在50 ℃左右,兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結合 答案：D 3.當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結合后,DNA聚合酶就能開始延伸DNA子鏈,則正確的是(　　) A.從5端延伸DNA子鏈 B.DNA的合成方向總是從子鏈的5端向3端延伸 C.子鏈延伸的方向是5→3或3→5 D.DNA的合成方向總是從子鏈的3端向5端延伸 答案：B 4.引物長度通常為20~30個核苷酸的一段(　　) A.DNA　　　　　　　　B.RNA C.DNA或RNA D.雙鏈DNA 答案：C 5.在PCR實驗操作中,下列說法錯誤的是(　　) A.在向微量離心管中添加各種試劑時,只需一個槍頭 B.離心管的蓋子一定要蓋嚴,防止液體外溢 C.用手指輕彈離心管側(cè)壁的目的是使反應液充分混合 D.離心的目的是使反應液集中在離心管的底部,提高反應效果 答案：A 6.下列有關PCR過程的敘述,不正確的是(　　) A.變性過程中破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵,也可利用解旋酶實現(xiàn) B.復性過程中引物與DNA模板鏈的結合是依靠堿基互補配對原則完成的 C.延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸 D.PCR與細胞內(nèi)DNA復制相比,其所需要酶的最適溫度較高 答案：C 7.DNA檢測技術可應用于親子鑒定、遺傳病檢測等領域。DNA檢測離不開對樣品DNA的PCR擴增。不同樣品DNA的擴增過程或條件不同的是(　　) A.引物 B.DNA聚合酶 C.四種脫氧核苷酸 D.預變性的溫度 答案：A 8.小鼠雜交瘤細胞表達的單克隆抗體用于人體試驗時易引起過敏反應,為了克服這個缺陷,可選擇性擴增抗體的可變區(qū)基因(目的基因)后再重組表達。下列相關敘述正確的是(　　) A.設計擴增目的基因的引物時不必考慮表達載體的序列 B.用PCR方法擴增目的基因時必須知道基因的全部序列 C.PCR體系中一定要添加從受體細胞中提取的DNA聚合酶 D.一定要根據(jù)目的基因編碼產(chǎn)物的特性選擇合適的受體細胞 答案：D 9.在PCR擴增的實驗中,加入一種提取物(一種模板DNA片段),但實驗得到的產(chǎn)物卻有兩種DNA。其原因可能是(　　) A.基因突變 B.Taq DNA聚合酶發(fā)生變異 C.基因污染 D.溫度過高 答案：C 能力提升 10.PCR技術(多聚酶鏈式反應)是一項在生物體外復制特定的DNA片段的核酸合成技術,如圖表示合成過程。下列說法錯誤的是(　　) A.A過程高溫使DNA變性解旋,該過程不需要解旋酶的作用 B.C過程要用到的酶在高溫下失活,因此在PCR擴增時需要再添加 C.如果把模板DNA的兩條鏈用15N標記,游離的脫氧核苷酸不標記,控制“94 ℃~55 ℃~72 ℃”溫度循環(huán)3次,則在形成的子代DNA中含有15N標記的DNA占25% D.PCR中由堿基錯配引起的變異屬于基因突變 答案：B 11.一個有15N標記的DNA分子,放在沒有15N標記的環(huán)境中培養(yǎng),利用PCR循環(huán)5次后15N標記的DNA分子占總數(shù)的(　　) A.1/10 B.1/5 C.1/16 D.1/25 答案：C 12.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,但是結果只有約210個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,或活性受到抑制 B.系統(tǒng)設計欠妥 C.循環(huán)次數(shù)不夠 D.引物不能與親鏈結合 答案：D 13.近10年來,PCR技術(多聚酶鏈式反應)成為分子生物學實驗室的一種常規(guī)手段,其原理是利用DNA半保留復制,在試管中進行DNA的人工復制(如下圖所示)。 (導學號52260064) (1)加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開　　　鍵,稱為　　　　,在細胞中是在　　　　酶的作用下進行的。 (2)當溫度降低時,引物與模板末端結合,在DNA聚合酶的作用下,引物沿模板延伸,最終合成兩條DNA分子,此過程中原料是　　　　　　　　　　　　,遵循　　　　　　　　　　　　　　。 (3)PCR技術的必需條件,除了模板、原料、　　　　　　　　　　　酶以外,至少還有三個條件,即:液體環(huán)境、適宜的　　　　和　　　　。 (4)通過PCR技術使DNA分子大量復制,若將一個用15N標記的DNA分子放入試管中,以含有14N 的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復制4次之后,則15N標記的DNA分子占全部DNA總數(shù)的比例為　　　　。 (5)現(xiàn)有一段DNA序列:5CAAGGATCC3 3 G T T C C T A G G 5。如果它的引物1為5GGA—OH,則引物2為　　　　　　。 解析：DNA兩條鏈之間的堿基通過氫鍵形成堿基對,從而將兩條鏈連接起來。因而,要想打開DNA雙鏈,必須打開氫鍵,這一過程在細胞內(nèi)是在解旋酶作用下完成的,在細胞外(PCR)則是通過高溫實現(xiàn)的。合成DNA時,所用的原料是4種游離的脫氧核苷酸,復制過程遵循堿基互補配對原則。PCR技術的條件除了模板、原料、酶以外,還要有適宜的溫度和酸堿度以及液體環(huán)境;用含15N標記的DNA分子作為模板,以含有14N的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復制4次,共得到DNA分子數(shù)為24=16個,其中含有15N標記的有兩個,占全部DNA分子總數(shù)的1/8。 答案：(1)氫　解旋　解旋 (2)4種脫氧核苷酸　堿基互補配對原則 (3)Taq DNA聚合　溫度　pH (4)1/8 (5)5CAA—OH 14.多聚酶鏈式反應(PCR)是一種體外迅速擴增DNA片段的技術。請回答下列有關PCR技術的基本原理及應用問題。 (導學號52260065) (1)DNA的兩條鏈是反向平行的,通常將　　　　　　　　的末端稱為5端,當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結合后,DNA聚合酶就能從引物的　　　　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,但又導致了DNA聚合酶失活的新問題。到20世紀80年代,科學家從一種Taq細菌中分離到　　　　　　　　　　　　　　　　　　,它的發(fā)現(xiàn)和應用解決了上述問題。要將Taq細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。假設在PCR反應中,只有一個DNA片段作為模板,請計算在5次循環(huán)后,反應物中大約有　　　　個這樣的DNA片段。 (4)請用簡圖表示出一個DNA片段PCR反應中第二輪的產(chǎn)物。 (5)簡述PCR技術的主要應用。 解析：(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已經(jīng)存在的核酸的3-羥基上,與DNA母鏈結合的RNA引物就提供這個羥基。(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細菌從其他普通的微生物中分離出來。(3)DNA復制兩條鏈均作為模板,進行半保留復制,所以復制5次后得到的子代DNA分子數(shù)為25=32個。(4)新合成的DNA鏈帶有引物,而含最初的模板鏈的DNA中只有一條鏈帶有引物。(5)PCR技術可以對DNA分子進行擴增,所以可用于遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學、基因克隆和DNA序列測定等方面。 答案：(1)磷酸基團　3端 (2)耐高溫的Taq DNA聚合酶　選擇培養(yǎng)基 (3)變性、復性和延伸　32 (4) (5)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。