2020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)（含解析）1

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE15-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段［基礎(chǔ)全練］1．下列有關(guān)PCR原理的敘述,錯(cuò)誤的是（)A．利用了DNA分子的熱變性原理B．DNA的合成方向總是從子鏈的3′端向5′端延伸C．PCR過程需要用到DNA模板、2種引物、4種脫氧核苷酸和酶D．TaqDNA聚合酶的特性是耐高溫解析：PCR利用的是DNA分子的熱變性原理，在80～100℃的溫度范圍內(nèi)，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)解體，雙鏈分開，當(dāng)溫度緩慢降低后，兩條彼此分離的DNA鏈又重新結(jié)合成雙鏈，A正確；DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸，B錯(cuò)誤;PCR過程需要用到DNA模板、分別與兩條模板鏈相結(jié)合的2種引物、4種脫氧核苷酸和耐高溫的TaqDNA聚合酶，C、D正確。答案：B2．在PCR過程中,雙鏈DNA解聚為單鏈、引物與單鏈結(jié)合以及形成新的子鏈所需要的大致溫度依次是（）A．72℃、50℃、90℃ B．90℃、50℃、72℃C．50℃、72℃、90℃ D．50℃、90℃、72℃解析：雙鏈DNA的解旋,需要高溫(一般需要90℃左右)來破壞氫鍵。溫度下降到50℃左右，兩種引物通過堿基互補(bǔ)配對(duì)與兩條單鏈DNA結(jié)合，此過程為復(fù)性。溫度上升到72℃左右時(shí)，在DNA聚合酶的作用下，以四種脫氧核苷酸為原料合成新的DNA鏈,此過程為延伸。答案：B3．如圖表示PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物，請(qǐng)分析它是第幾次循環(huán)的產(chǎn)物（)A．第一次 B．第二次C．第三次 D．第四次解析：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鏈可分別由引物Ⅰ和引物Ⅱ與模板鏈結(jié)合并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以形成的每個(gè)子DNA中只有一種引物；從第二次循環(huán)開始，上次產(chǎn)生的DNA分子又可作為模板參與反應(yīng)，所以會(huì)形成DNA分子兩端均含有引物的情況.因此題圖中所出現(xiàn)的情況是第一次循環(huán)的產(chǎn)物.答案：A4．如圖表示DNA的變性和復(fù)性，下列相關(guān)說法正確的是()A．由左向右的過程表示熱（80～100℃)變性的過程B．由右向左的過程為DNA雙鏈迅速制冷復(fù)性C．變性與在生物體內(nèi)解旋過程的條件、實(shí)質(zhì)都相同D．圖中DNA片段共有4個(gè)游離的磷酸基團(tuán)、4個(gè)3′端解析:變性后的DNA在緩慢降溫后才會(huì)復(fù)性；變性與在生物體內(nèi)解旋過程的條件不同、實(shí)質(zhì)相同；任一DNA片段都有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)(5′端)和兩個(gè)3′端.答案：A5．在PCR擴(kuò)增的實(shí)驗(yàn)中，加入一種提取物（一種模板DNA片段)，但實(shí)驗(yàn)得到的產(chǎn)物中卻有兩種DNA.其原因可能是（)A．?dāng)U增時(shí)間過短B．TaqDNA聚合酶發(fā)生變異C．基因污染D．溫度過高解析:發(fā)生題中所述狀況的原因是基因污染。答案：C6．關(guān)于PCR技術(shù)的應(yīng)用，錯(cuò)誤的一項(xiàng)是（）A．古生物學(xué)、刑偵破案、DNA序列測(cè)定B．診斷遺傳疾病、基因克隆、古生物學(xué)C．DNA序列測(cè)定、基因克隆、刑偵破案D．診斷遺傳疾病、合成核苷酸、DNA序列測(cè)定解析：PCR技術(shù)是體外擴(kuò)增DNA的技術(shù),用來在體外合成大量DNA,供各種研究或診斷需要。本技術(shù)以脫氧核苷酸作為原料,但這個(gè)過程無法合成核苷酸。答案：D7．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),需要用到耐高溫的解旋酶和DNA聚合酶C．一個(gè)DNA片段經(jīng)PCR擴(kuò)增n次，可形成2n個(gè)DNA片段D．PCR利用DNA的熱變性來控制DNA的解聚與結(jié)合解析：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)迅速復(fù)制上百萬份的DNA.PCR利用DNA在不同溫度下變性或復(fù)性的特性來解旋并結(jié)合引物,不需要解旋酶。答案：B8．PCR反應(yīng)的最大特點(diǎn)是具有較強(qiáng)的擴(kuò)增能力與極高的靈敏性，但令人頭痛的問題是易污染，下列關(guān)于防止污染的辦法不正確的是（)A．將樣品的處理、PCR反應(yīng)液的配制、PCR反應(yīng)及PCR產(chǎn)物的鑒定等步驟分區(qū)或分室進(jìn)行B．用移液器吸樣時(shí)要慢，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必須更換C．所有的PCR試劑都應(yīng)用大瓶分裝，以減少重復(fù)加樣次數(shù)，避免污染D．PCR反應(yīng)液應(yīng)與樣品及PCR產(chǎn)物分開保存，不應(yīng)放于同一冰盒或同一冰箱中解析：PCR所用的緩沖液和酶等應(yīng)分裝成小份,并在－20℃儲(chǔ)存。使用前，將所需試劑從冰箱拿出，放在冰塊上緩慢融化，故C錯(cuò)誤。答案:C9．PCR技術(shù)有效地解決了因?yàn)闃悠分蠨NA含量太低難以對(duì)樣品進(jìn)行研究的問題,而被廣泛應(yīng)用，與細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制相比，PCR可以快速擴(kuò)增所需的DNA片段,請(qǐng)分析回答下列有關(guān)問題：（1）體內(nèi)DNA復(fù)制過程中用解旋酶打開雙鏈DNA，而PCR技術(shù)中的解旋原理是_______________________________________________________________。（2）此過程需要一種TaqDNA聚合酶。該酶是從________________中分離的。(3）與普通DNA聚合酶相比，TaqDNA聚合酶具有的特性是__________________。(4)與體內(nèi)DNA復(fù)制相比較，PCR反應(yīng)要在________中才能進(jìn)行，并且要嚴(yán)格控制________條件.（5)PCR中加入的引物有________種，加入引物的作用是_________。解析：(1）PCR技術(shù)中用高溫使DNA分子中的氫鍵打開，從而解旋,其原理是DNA的熱變性原理。(2)TaqDNA聚合酶是從水生耐熱細(xì)菌Taq中提取的。（3)與普通DNA聚合酶相比，TaqDNA聚合酶在90℃以上的環(huán)境中不變性,具有耐高溫的特性。（4）PCR反應(yīng)需要適宜的溫度和pH,因此PCR反應(yīng)要在一定的緩沖溶液中進(jìn)行，并需嚴(yán)格控制好溫度條件.（5)PCR需要兩種引物，引物的識(shí)別位點(diǎn)決定了PCR擴(kuò)增的DNA片段。PCR中加入的引物是小段單鏈DNA或RNA，作用是引導(dǎo)DNA復(fù)制，可以使游離的脫氧核苷酸與之結(jié)合形成磷酸二酯鍵，成為DNA復(fù)制的起點(diǎn).答案：（1)DNA的熱變性原理（2）水生耐熱細(xì)菌Taq（3）耐高溫（4）一定的緩沖溶液溫度（5）2作為DNA復(fù)制的起點(diǎn)10．PCR是一種DNA體外擴(kuò)增技術(shù)。1988年,PCR儀問世,并被廣泛應(yīng)用于基因擴(kuò)增和DNA序列測(cè)定，如圖是PCR技術(shù)示意圖，請(qǐng)回答：(1)標(biāo)準(zhǔn)的PCR過程一般分為________、________、________三大步驟。（2）引物是此過程中必須加入的物質(zhì)，從化學(xué)本質(zhì)上說，可引物是一小段_______。（3）將雙鏈DNA________，使之變性，從而導(dǎo)致____________________。(4)引物延伸需要提供________________作為原料。解析：標(biāo)準(zhǔn)的PCR過程一般分為變性、復(fù)性和延伸三大步。引物是此過程中必須加入的物質(zhì)，從化學(xué)本質(zhì)上說，引物是一段DNA或RNA，它能與DNA母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對(duì)。在PCR過程中,當(dāng)溫度上升到90℃以上時(shí),雙鏈DNA解旋為單鏈，當(dāng)系統(tǒng)溫度上升到72℃左右時(shí)，溶液中的四種脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成新的DNA鏈。答案：（1）變性復(fù)性延伸(2）單鏈DNA或RNA(3）加熱到95℃雙鏈DNA分離成兩條單鏈(4)四種脫氧核苷酸[素養(yǎng)提升]11．PCR一般要經(jīng)過三十多次循環(huán),從第二次循環(huán)開始，上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與反應(yīng)，下列相關(guān)敘述正確的是(）A．由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時(shí),仍與引物Ⅰ結(jié)合進(jìn)行DNA子鏈的延伸B．由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時(shí)，無須與引物結(jié)合，直接在酶的作用下從頭合成子鏈C．若只有1個(gè)DNA片段作為模板，經(jīng)過5次循環(huán),會(huì)含有這樣的DNA片段32個(gè)D．若只有1個(gè)DNA片段作為模板，經(jīng)過2次循環(huán)，含引物Ⅰ的DNA單鏈占DNA總鏈數(shù)的1/4解析：當(dāng)由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時(shí)，此單鏈引物固定端為5′端，因此與它互補(bǔ)的子鏈應(yīng)從另一端開始合成，即與引物Ⅱ結(jié)合延伸DNA子鏈，A、B錯(cuò)誤；若只有1個(gè)DNA片段作為模板,經(jīng)過5次循環(huán),DNA復(fù)制了5次，可以得到的DNA分子數(shù)是25＝32（個(gè))，C正確；若只有1個(gè)DNA片段作為模板，經(jīng)過2次循環(huán)，會(huì)形成4個(gè)DNA片段，8條單鏈，其中含有原始模板鏈(不含引物)2條，另外6條單鏈中含有引物Ⅰ的有3條單鏈,含有引物Ⅱ的有3條單鏈,即含有引物Ⅰ的DNA單鏈占DNA總鏈數(shù)的3/8,D錯(cuò)誤.答案：C12．如圖表示PCR擴(kuò)增某個(gè)目的基因的基本過程,有關(guān)敘述正確的是（）A．PCR技術(shù)的主要原理是DNA復(fù)制，解旋酶和DNA聚合酶分別在圖中①、③兩步中起作用B．據(jù)圖分析PCR操作過程中使用的DNA聚合酶至少要能忍受72℃的高溫C．PCR技術(shù)使用的前提是能夠利用目的基因的部分序列合成至少1種引物D．因?yàn)橐锊荒苤貜?fù)使用，所以在第n輪擴(kuò)增過程中至少消耗2n個(gè)引物解析：PCR技術(shù)的主要原理是DNA復(fù)制,PCR過程中通過高溫變性而得到解旋的目的,不需要解旋酶，A錯(cuò)誤；據(jù)圖分析PCR操作過程中使用的DNA聚合酶至少要能忍受94℃的高溫,B錯(cuò)誤；PCR技術(shù)的原理是DNA的復(fù)制,而DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，因此使用的前提是能夠利用目的基因的部分序列合成至少1種引物，C正確；因?yàn)橐锊荒苤貜?fù)使用，所以在第n輪擴(kuò)增過程中至少消耗(2n－2）－（2n－1－2）＝2n－1個(gè)引物，D錯(cuò)誤。答案：C13．用PCR方法檢測(cè)轉(zhuǎn)基因植株是否成功導(dǎo)入目的基因時(shí)，得到以下電泳圖譜．其中1號(hào)為DNA標(biāo)準(zhǔn)樣液（Marker），10號(hào)為蒸餾水，PCR時(shí)加入的模板DNA如圖所示。據(jù)此作出的分析，不合理的是()A．PCR產(chǎn)物的分子大小在250～500bp之間B．3號(hào)樣品為不含目的基因的載體DNAC．9號(hào)樣品對(duì)應(yīng)植株不是所需的轉(zhuǎn)基因植株D．10號(hào)確定反應(yīng)體系等對(duì)結(jié)果沒有干擾解析:PCR過程中,可以通過設(shè)計(jì)特定的引物來擴(kuò)增特定的DNA片段。4~9號(hào)是轉(zhuǎn)基因植株，理論上應(yīng)包含目的基因,結(jié)合2號(hào)野生型和10號(hào)蒸餾水組的結(jié)果，推測(cè)包含目的基因的片段大小應(yīng)為250~500bp，A正確.3號(hào)PCR結(jié)果包含250～500bp片段，應(yīng)包含目的基因,B錯(cuò)誤.9號(hào)PCR結(jié)果不包含250～500bp片段,所以不是所需轉(zhuǎn)基因植株,C正確。10號(hào)放入蒸餾水,可排除反應(yīng)體系等對(duì)結(jié)果的干擾，D正確.答案：B14．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．TaqDNA聚合酶的活力不夠或活性受到抑制B．系統(tǒng)設(shè)置欠妥C．循環(huán)次數(shù)不夠D．引物不能與模板鏈結(jié)合解析:如果TaqDNA聚合酶活力不夠或活性受到抑制,則其催化效率會(huì)降低，得到的產(chǎn)物會(huì)比預(yù)期的少，A項(xiàng)正確。如果PCR系統(tǒng)設(shè)置欠妥，則達(dá)不到預(yù)期的結(jié)果，B項(xiàng)正確。如果循環(huán)次數(shù)過少，則產(chǎn)物的量比預(yù)期的少，C項(xiàng)正確.如果引物設(shè)計(jì)不合理,可能就不能與模板DNA結(jié)合，造成無法進(jìn)行擴(kuò)增，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:D15．RT－PCR是將mRNA逆轉(zhuǎn)錄(RT)和cDNA的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)相結(jié)合的技術(shù),具體過程如圖所示，請(qǐng)回答：(1）過程①需要加入緩沖液、原料、________、________和引物A等.(2)過程②首先要將反應(yīng)體系的溫度升高到95℃，其目的是____________________,該反應(yīng)體系中所用的TaqDNA聚合酶至少應(yīng)能耐受________℃高溫.(3）決定RT－PCR擴(kuò)增片段的是引物,要對(duì)圖中單鏈cDNA進(jìn)行n次循環(huán)的擴(kuò)增，理論上至少需要________個(gè)引物B。（4)利用RT－PCR技術(shù)可對(duì)某些微量RNA病毒進(jìn)行檢測(cè)，并可提高檢測(cè)的靈敏度，原因是_________________________________________。（5)RT－PCR過程中主要通過對(duì)________的控制，影響酶的活性，從而使得化學(xué)反應(yīng)高效有序地進(jìn)行.解析：(1)過程①是逆轉(zhuǎn)錄過程,操作時(shí)需要加入緩沖液、原料、模板(RNA提取物）、酶(逆轉(zhuǎn)錄酶）和引物A等。（2）過程②將反應(yīng)體系的溫度升高到95℃的目的是讓逆轉(zhuǎn)錄酶變性失活，同時(shí)使mRNA—cDNA雜合雙鏈解開。接下來所用的TaqDNA聚合酶至少應(yīng)能耐受95℃高溫。(3)決定RT－PCR擴(kuò)增片段