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2019年高中生物 專題五 課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段知能提升 新人教版選修1 一、單項(xiàng)選擇題 1．下列有關(guān)PCR的描述，不正確的是(　　) A．PCR技術(shù)的原理是DNA復(fù)制 B．用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA是一個(gè)酶促反應(yīng)，需耐高溫的解旋酶和DNA聚合酶 C．一個(gè)DNA片段經(jīng)PCR擴(kuò)增，可形成2nn 解析：PCR是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，它以極少量的DNA為模板，以四種脫氧核苷酸為原料，在引物作用下使DNA聚合酶從引物的3端連接脫氧核苷酸，短時(shí)間內(nèi)迅速?gòu)?fù)制上百萬(wàn)份的DNA拷貝。PCR利用DNA在不同溫度下變性解聚或復(fù)性的特性來(lái)解旋并結(jié)合引物，不用解旋酶解旋。 答案：B 2.PCR技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是(　　) A．原理簡(jiǎn)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：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(jiǎn)要過(guò)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．PCR實(shí)驗(yàn)室中使用的微量離心管、緩沖溶液以及蒸餾水使用前必須進(jìn)行的關(guān)鍵步驟是(　　) A．反復(fù)洗滌 B．用酒精擦洗 C．高壓滅菌 D．在－20 ℃下儲(chǔ)存 解析：為了避免外源DNA等因素的污染，PCR實(shí)驗(yàn)室中使用的微量離心管、槍頭、緩沖液以及蒸餾水等在使用前必須進(jìn)行高壓滅菌。PCR所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在－20 ℃儲(chǔ)存。使用前，將所需的試劑從冰箱內(nèi)拿出，放在冰塊上緩慢融化。 答案：C 6．PCR技術(shù)中，引物的作用是(　　) A．打開(kāi)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(kāi)始復(fù)制 D．提供模板 解析：DNA聚合酶不能從頭開(kāi)始合成DNA，而只能從3′端延伸DNA鏈，引物的作用就在于此。 答案：C 7．有關(guān)PCR反應(yīng)的敘述中，正確的是(　　) A．PCR反應(yīng)所需要的引物只有RNA B．PCR反應(yīng)所需要的原料是核糖核苷酸 C．PCR反應(yīng)所需要的酶在60 ℃會(huì)變性 D．PCR反應(yīng)需要在一定的緩沖溶液中進(jìn)行 答案：D 8．DNA檢測(cè)技術(shù)可應(yīng)用于親子鑒定、遺傳病檢測(cè)等領(lǐng)域。DNA檢測(cè)離不開(kāi)對(duì)樣品DNA的PCR擴(kuò)增。不同樣品DNA的擴(kuò)增過(guò)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(yù)變性的溫度 解析：不同的樣品DNA有不同的核苷酸序列，由于引物能與模板DNA(樣品DNA)按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則結(jié)合，因此不同樣品DNA所需的引物有不同的核苷酸序列。 答案：A 9．復(fù)性溫度是影響PCR特異性的較重要因素。變性后溫度快速冷卻至40～60 ℃，可使引物和模板發(fā)生結(jié)合。PCR的結(jié)果可不考慮原來(lái)解旋開(kāi)的兩個(gè)DNA模板鏈的重新結(jié)合，原因不包括(　　) A．由于模板DNA比引物復(fù)雜得多 B．引物和模板之間的碰撞結(jié)合機(jī)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模板互補(bǔ)鏈之間的碰撞 C．加入引物的量足夠多而模板鏈數(shù)量少 D．模板鏈加熱解旋已經(jīng)變性，不可能再次結(jié)合 解析：DNA分子在80～100 ℃的溫度范圍內(nèi)雙螺旋結(jié)構(gòu)解體，雙鏈打開(kāi)，在DNA分子復(fù)制時(shí)提供模板，這個(gè)過(guò)程稱為變性。當(dāng)溫度緩慢降低到50 ℃左右時(shí)，兩條解聚的單鏈重新結(jié)合成雙鏈，稱為復(fù)性，故D項(xiàng)闡述錯(cuò)誤。 答案：D 10．在PCR擴(kuò)增DNA的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)設(shè)計(jì)，一分子DNA經(jīng)30次循環(huán)后，應(yīng)得到約230個(gè)DNA分子，但結(jié)果只有約210個(gè)DNA分子。出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是(　　) ①循環(huán)次數(shù)不夠?、赥aq DNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制　③引物不能與親鏈結(jié)合?、芟到y(tǒng)設(shè)計(jì)欠妥 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 解析：該現(xiàn)象屬于在PCR擴(kuò)增中假陰性現(xiàn)象。其原因有： (1)Taq DNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制導(dǎo)致催化效率降低，得到的產(chǎn)物比預(yù)期的少；(2)引物設(shè)計(jì)不合理，可能不能與模板DNA結(jié)合，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行擴(kuò)增；(3)提取的模板數(shù)量或質(zhì)量不過(guò)關(guān)，可能不能起模板作用。也無(wú)法進(jìn)行擴(kuò)增；(4)PCR系統(tǒng)設(shè)置不妥，達(dá)不到預(yù)期的效果；(5)循環(huán)次數(shù)過(guò)少，產(chǎn)物的量比預(yù)期的少。 答案：D 二、雙項(xiàng)選擇題 11．關(guān)于DNA的復(fù)制，下列敘述正確的是(　　) A．DNA聚合酶不能從頭開(kāi)始合成DNA，只能從5′端延伸DNA鏈 B．DNA復(fù)制需要引物 C．引物與DNA母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)行結(jié)合 D．DNA的合成方向總是從子鏈的3′端向5′端延伸 解析：由于DNA聚合酶不能從頭開(kāi)始合成DNA，只能從引物的3′端即復(fù)制方向是由3′端向5′端延伸；由于DNA分子是反向平行的，子鏈?zhǔn)且罁?jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，在DNA聚合酶作用下合成的，其合成方向是從子鏈5′端向3′端延伸。 答案：BC 12．PCR過(guò)程與細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制過(guò)程相比，主要有兩點(diǎn)不同，它們是(　　) A．PCR過(guò)程需要的引物是人工合成的單鏈DNA或RNA B．PCR過(guò)程不需要DNA聚合酶 C．PCR過(guò)程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通過(guò)對(duì)反應(yīng)溫度的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的 D．PCR過(guò)程中，DNA不需要解旋，直接以雙鏈DNA為模板進(jìn)行復(fù)制 解析：PCR過(guò)程與細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制過(guò)程相比較，主要有兩點(diǎn)不同：(1)PCR過(guò)程需要的引物是人工合成的單鏈DNA或RNA，長(zhǎng)度通常為20～30個(gè)核苷酸。(2)PCR 過(guò)程中，DNA解旋不依賴解旋酶，而是通過(guò)對(duì)反應(yīng)溫度的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 答案：AC 三、非選擇題 13．PCR技術(shù)是將某一特定DNA片段在體外酶的作用下，復(fù)制出許許多多相同片段的一種方法，利用它能快速而特異地?cái)U(kuò)增任何要求的目的基因或DNA分子片段。它的基本過(guò)程如下： [注：圖中“▄”表示每次擴(kuò)增過(guò)程中需要的引物(用P代表)。每個(gè)引物含20個(gè)脫氧核苷酸，并分別與DNA片段兩端堿基互補(bǔ)，其作用是引導(dǎo)合成DNA子鏈] 請(qǐng)據(jù)圖分析回答： (1)PCR技術(shù)的原理是模擬生物體內(nèi)________________的過(guò)程。 (2)PCR擴(kuò)增過(guò)程中對(duì)DNA片段進(jìn)行高溫加熱處理，其目的是___________________________，其作用相當(dāng)于細(xì)胞內(nèi)________酶的作用。 (3)在③適溫延伸過(guò)程中，必需加一特定的DNA聚合酶，從圖示中可判斷，該酶與一般人體細(xì)胞中的DNA聚合酶相比，最主要的特點(diǎn)是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)假如引物都用3H標(biāo)記，從理論上計(jì)算，DNA片段經(jīng)3次擴(kuò)增所得的8個(gè)DNA分子中，含有3H 標(biāo)記的DNA分子占________%。 (5)假定DNA片段含200對(duì)脫氧核苷酸，經(jīng)3次擴(kuò)增，從理論上計(jì)算，除需要引物14個(gè)外，還需要游離的脫氧核苷酸__________________個(gè)。 解析：PCR技術(shù)是一種在體外模擬生物細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的過(guò)程，在這一過(guò)程中存在DNA分子變性(高溫使雙鏈解旋)、復(fù)性(低溫引物與單鏈結(jié)合)、延伸(中溫復(fù)制延伸)，其中高溫下雙鏈解旋相當(dāng)于解旋酶的作用。PCR過(guò)程中所使用的DNA聚合酶必須要能夠耐高溫。由于每一個(gè)DNA分子都要和引物結(jié)合，所以每一個(gè)DNA分子中都要含有引物；每個(gè)DNA都含有400個(gè)脫氧核苷酸，則計(jì)算式為：4008－400－2014＝2 520。 答案：(1)DNA復(fù)制　 (2)使DNA雙鏈解開(kāi)成為單鏈　解旋　 (3)耐高溫　 (4)100　 (5)2 520 14．下圖是PCR技術(shù)示意圖，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)標(biāo)準(zhǔn)的PCR過(guò)程一般分為_(kāi)___________、____________、____________三大步驟。 答案：變性　復(fù)性　延伸 (2)引物是此過(guò)程中必須加入的物質(zhì)，從化學(xué)本質(zhì)上說(shuō)，引物是一小段__________________。 答案：?jiǎn)捂淒NA或RNA (3)將雙鏈DNA________________，使之變性，從而導(dǎo)致________________________________________________________________________。 答案：加熱到95℃　雙鏈DNA分離成兩條單鏈 (4)Taq且只能由________端開(kāi)始。 答案：催化合成DNA子鏈　3′ (5)引物延伸需提供________________________作為原料。 答案：四種脫氧核苷酸