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2019年高中生物 專題五 課題2 多聚酶鏈式反應擴增DNA片段知能提升 新人教版選修1 一、單項選擇題 1．下列有關PCR的描述，不正確的是(　　) A．PCR技術的原理是DNA復制 B．用PCR技術擴增DNA是一個酶促反應，需耐高溫的解旋酶和DNA聚合酶 C．一個DNA片段經(jīng)PCR擴增，可形成2nn 解析：PCR是一種體外迅速擴增DNA片段的技術，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，短時間內(nèi)迅速復制上百萬份的DNA拷貝。PCR利用DNA在不同溫度下變性解聚或復性的特性來解旋并結合引物，不用解旋酶解旋。 答案：B 2.PCR技術最突出的優(yōu)點是(　　) 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：D 3．PCR技術的操作步驟依次是(　　) A．高溫變性、中溫延伸、低溫復性 B．高溫變性、低溫復性、中溫延伸 C．中溫延伸、高溫變性、低溫復性 D．中溫延伸、低溫復性、高溫變性 答案：B 4．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，其簡要過程如下圖所示。下列關于PCR技術的敘述，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 解析：PCR技術是人工合成DNA的方法，原料是脫氧核苷酸，不是核糖核苷酸。 答案：C 5．PCR實驗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行的關鍵步驟是(　　) A．反復洗滌 B．用酒精擦洗 C．高壓滅菌 D．在－20 ℃下儲存 解析：為了避免外源DNA等因素的污染，PCR實驗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行高壓滅菌。PCR所用的緩沖液和酶應分裝成小份，并在－20 ℃儲存。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技術中，引物的作用是(　　) A．打開DNA雙鏈 B．催化合成DNA子鏈 C．使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開始復制 D．提供模板 解析：DNA聚合酶不能從頭開始合成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PCR反應的敘述中，正確的是(　　) A．PCR反應所需要的引物只有RNA B．PCR反應所需要的原料是核糖核苷酸 C．PCR反應所需要的酶在60 ℃會變性 D．PCR反應需要在一定的緩沖溶液中進行 答案：D 8．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 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)按照堿基互補配對原則結合，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)生結合。PCR的結果可不考慮原來解旋開的兩個DNA模板鏈的重新結合，原因不包括(　　) A．由于模板DNA比引物復雜得多 B．引物和模板之間的碰撞結合機會遠遠高于模板互補鏈之間的碰撞 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，不可能再次結合 解析：DNA分子在80～100 ℃的溫度范圍內(nèi)雙螺旋結構解體，雙鏈打開，在DNA分子復制時提供模板，這個過程稱為變性。當溫度緩慢降低到50 ℃左右時，兩條解聚的單鏈重新結合成雙鏈，稱為復性，故D項闡述錯誤。 答案：D 10．在PCR擴增DNA的實驗中，根據(jù)設計，一分子DNA經(jīng)30次循環(huán)后，應得到約230個DNA分子，但結果只有約210個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?、垡锊荒芘c親鏈結合?、芟到y(tǒng)設計欠妥 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 解析：該現(xiàn)象屬于在PCR擴增中假陰性現(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致催化效率降低，得到的產(chǎn)物比預期的少；(2)引物設計不合理，可能不能與模板DNA結合，導致無法進行擴增；(3)提取的模板數(shù)量或質(zhì)量不過關，可能不能起模板作用。也無法進行擴增；(4)PCR系統(tǒng)設置不妥，達不到預期的效果；(5)循環(huán)次數(shù)過少，產(chǎn)物的量比預期的少。 答案：D 二、雙項選擇題 11．關于DNA的復制，下列敘述正確的是(　　) A．DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從5′端延伸DNA鏈 B．DNA復制需要引物 C．引物與DNA母鏈通過堿基互補配對進行結合 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聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從引物的3′端即復制方向是由3′端向5′端延伸；由于DNA分子是反向平行的，子鏈是依據(jù)堿基互補配對的原則，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過程與細胞內(nèi)的DNA復制過程相比，主要有兩點不同，它們是(　　) A．PCR過程需要的引物是人工合成的單鏈DNA或RNA B．PCR過程不需要DNA聚合酶 C．PCR過程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通過對反應溫度的控制來實現(xiàn)的 D．PCR過程中，DNA不需要解旋，直接以雙鏈DNA為模板進行復制 解析：PCR過程與細胞內(nèi)的DNA復制過程相比較，主要有兩點不同：(1)PCR過程需要的引物是人工合成的單鏈DNA或RNA，長度通常為20～30個核苷酸。(2)PCR 過程中，DNA解旋不依賴解旋酶，而是通過對反應溫度的控制來實現(xiàn)的。 答案：AC 三、非選擇題 13．PCR技術是將某一特定DNA片段在體外酶的作用下，復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擴增任何要求的目的基因或DNA分子片段。它的基本過程如下： [注：圖中“▄”表示每次擴增過程中需要的引物(用P代表)。每個引物含20個脫氧核苷酸，并分別與DNA片段兩端堿基互補，其作用是引導合成DNA子鏈] 請據(jù)圖分析回答： (1)PCR技術的原理是模擬生物體內(nèi)________________的過程。 (2)PCR擴增過程中對DNA片段進行高溫加熱處理，其目的是___________________________，其作用相當于細胞內(nèi)________酶的作用。 (3)在③適溫延伸過程中，必需加一特定的DNA聚合酶，從圖示中可判斷，該酶與一般人體細胞中的DNA聚合酶相比，最主要的特點是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)假如引物都用3H標記，從理論上計算，DNA片段經(jīng)3次擴增所得的8個DNA分子中，含有3H 標記的DNA分子占________%。 (5)假定DNA片段含200對脫氧核苷酸，經(jīng)3次擴增，從理論上計算，除需要引物14個外，還需要游離的脫氧核苷酸__________________個。 解析：PCR技術是一種在體外模擬生物細胞內(nèi)DNA復制的過程，在這一過程中存在DNA分子變性(高溫使雙鏈解旋)、復性(低溫引物與單鏈結合)、延伸(中溫復制延伸)，其中高溫下雙鏈解旋相當于解旋酶的作用。PCR過程中所使用的DNA聚合酶必須要能夠耐高溫。由于每一個DNA分子都要和引物結合，所以每一個DNA分子中都要含有引物；每個DNA都含有400個脫氧核苷酸，則計算式為：4008－400－2014＝2 520。 答案：(1)DNA復制　 (2)使DNA雙鏈解開成為單鏈　解旋　 (3)耐高溫　 (4)100　 (5)2 520 14．下圖是PCR技術示意圖，請回答下列問題： (1)標準的PCR過程一般分為____________、____________、____________三大步驟。 答案：變性　復性　延伸 (2)引物是此過程中必須加入的物質(zhì)，從化學本質(zhì)上說，引物是一小段__________________。 答案：單鏈DNA或RNA (3)將雙鏈DNA________________，使之變性，從而導致________________________________________________________________________。 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