1、【优化设计】2015-2016学年高中生物 专题5 课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段课后习题（含解析）新人教版选修1课时演练促提升1.PCR技术扩增DNA,需要的条件是()目的基因引物4种脱氧核苷酸DNA聚合酶mRNA核糖体A.B.C.D.解析:PCR技术需要目的基因作为扩增的模板,耐高温的DNA聚合酶催化反应的进行,而引物的作用是使DNA聚合酶从其3端开始连接脱氧核苷酸,4种脱氧核苷酸是该过程的原料。答案:C2.DNA的合成方向总是延伸()A.从DNA分子的左端向右端B.从DNA分子的右端向左端C.从子链的5端向3端延伸D.从子链的3端向5端延伸解析:DNA的合成方向是从子链的5端向3端
2、延伸。答案:C3.DNA的复制需要引物,其主要原因是()A.可加快DNA的复制速度B.引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合C.引物的5端有助于DNA聚合酶延伸DNA链D.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3端延伸DNA链解析:DNA的两条链是反向平行的,为了明确地表示DNA的方向,通常将DNA的羟基(OH)末端称为3端,而磷酸基团的末端称为5端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从3端延伸DNA链。因此,DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后,DNA聚合酶就能从引物的3端开始延伸DNA链,DNA的合成方向总是从子链的5端向3端延伸。答案:D4.下图表示D
3、NA变性和复性示意图,下列相关说法正确的是()A.向右表示热(80100 )变性的过程B.向左的过程是DNA双链迅速降温复性C.变性与在生物体内解旋过程的条件、实质都相同D.图中DNA片段共有4个游离的磷酸基、4个3端解析:变性后的DNA在缓慢降温后才会复性;变性与在生物体内解旋过程的条件不同、实质相同;任一DNA片段都有两个游离的磷酸基(5端)和两个3端。答案:A5.PCR一般要经过三十多次循环,从第二轮循环开始,上一次循环的产物也作为模板参与反应,由引物延伸而成的DNA单链作模板时()A.仍与引物结合进行DNA子链的延伸B.与引物结合进行DNA子链的延伸C.同时与引物和引物结合进行子链的延
4、伸D.无需与引物结合,在酶的作用下从头合成子链解析:考查对PCR反应中的变性、复性、延伸的实质是否理解。当由引物延伸而成的DNA单链作模板时,此单链引物固定端为5端,因此与它互补的子链应从另一端开始合成,即与引物结合延伸DNA子链。答案:B6.PCR实验中使用的微量离心管、缓冲溶液以及蒸馏水在使用前必须进行的关键步骤是()A.反复洗涤B.用酒精擦洗C.高压灭菌D.在-20 储存解析:在PCR实验中要严防外源DNA污染,要对使用的各种仪器、药品严格消毒灭菌,操作要迅速,注意无菌操作。答案:C7.在PCR扩增前,需要将下列哪些物质加入微量离心管中?()模板DNA模板RNADNA解旋酶耐高温的DNA
5、聚合酶引物PCR缓冲液脱氧核苷酸贮备液核苷酸贮备液A.B.C.D.解析:DNA的复制需要模板、原料、能量和酶,在外界扩增DNA时不需要加入解旋酶,因高温能使氢键断裂,但需要加入模拟细胞环境的缓冲液,故需要加入的是,A项正确。答案:A8.PCR操作中,从第二轮循环开始扩增的DNA片段()A.长度固定B.一端固定C.都不固定D.不能确定解析:PCR扩增产物可分为长产物片段和短产物片段两部分。短产物片段的长度严格地限制在两个引物链5端之间,是需要扩增的特定片段。进入第二轮循环后,引物除与原始模板结合外,还要同新合成的链(即“长产物片段”)结合,引物在与新链结合时,由于新链模板的5端序列是固定的,这就
6、等于这次延伸的片段3端被固定了终点,保证了新片段的起点和终点都限定于引物扩增序列以内,形成长短一致的“短产物片段”。答案:A9.使用PCR仪的具体实验操作顺序应为()设计好PCR仪的循环程序按配方准备好各组分用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分进行PCR反应离心使反应液集中在离心管底部A.B.C.D.解析:使用PCR仪进行DNA扩增前,首先按照PCR体系配方,依次将各组分加入微量离心管离心,使反应液集中于试管底部,然后再设计好PCR仪的循环程序进行PCR反应。答案:C10.下列关于PCR技术的叙述,不正确的是()A.PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术B.反应中新合成的D
7、NA又可以作为下一轮反应的模板C.PCR技术中以核糖核苷酸为原料,以指数方式扩增D.应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变解析:PCR技术就是体外大量扩增DNA的技术,即以少量DNA制备大量DNA的技术,A项正确。PCR技术的原理就是DNA复制,反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板,所需原料是脱氧核苷酸,并以指数方式扩增,B项正确,C项错误。应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变,D项正确。答案:C11.在PCR扩增的实验中,加入一种提取物(一种模板DNA片段),但实验得到的产物却有2种DNA。其原因可能是()A.基因突变B. Taq DNA聚合酶发生变异C.基因污染D.
8、温度过高解析:此现象属于PCR技术中的假阳性现象,其原因是靶基因污染。因此,在PCR实验中,一定要做到隔离操作区、分装试剂、简化操作程序、用一次性吸头等,尽量避免靶基因污染。答案:C12.在PCR扩增DNA的实验中,根据设计,一分子DNA经30次循环后,应得到230个DNA分子,但结果只有210个DNA分子。出现该现象的原因可能是()循环次数不够TaqDNA聚合酶活力不够或其活性受到抑制引物不能与亲链结合系统设计欠妥A.B.C.D.解析:TaqDNA聚合酶活力不够或其活性受到抑制,得到的产物少;引物设计不合理,可能不能与模板DNA结合,导致无法进行扩增;PCR系统设置不妥,达不到预期的效果。答
9、案:B13.近十年来,PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室里的一种常规手段,其原理是利用DNA半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制(如图),在很短的时间内,将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍,使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)加热使DNA双链打开,这一步是打开键,称为,细胞中在的作用下使此键断裂。(2)当温度降低时,引物与模板端结合,在DNA聚合酶的作用下,引物沿模板延伸,最终合成2个DNA分子,此过程中原料是,遵循的原则是。(3)PCR技术的必要条件,除了模板、原料、ATP、酶以外,至少还需要三个条件,即:液体环境、适宜的和。前者靠PCR仪自动调控,后者由维持
10、。解析:(1)PCR技术利用热变性原理使DNA双链间的氢键断裂,称为变性。(2)PCR技术扩增DNA与细胞内DNA复制所需原料一样,为4种脱氧核苷酸,遵循的原则是碱基互补配对原则。引物与模板的3端结合后,DNA聚合酶才发挥作用。(3)PCR技术与体内DNA复制不完全相同,除了需要模板、原料、ATP、酶以外,至少还需要液体环境、适宜的温度和pH,适宜的温度靠PCR仪自动调控,而pH靠缓冲液来维持。答案:(1)氢变性解旋酶(2)34种脱氧核苷酸碱基互补配对原则(3)温度pH缓冲液14.在进行DNA亲子鉴定时,需大量的DNA。PCR技术(多聚酶链式反应)可以使样品DNA扩增,获得大量DNA分子。该技
11、术的原理是利用DNA的半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制(如下图)。在很短的时间内将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍,使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)图中的变性、延伸分别是指、。(2)假设PCR反应中的DNA模板只有1个,第一轮循环的产物2个子代DNA为N1,第二轮的产物4个子代DNA为N2,N1、N2中分别含有模板DNA单链的DNA分别有个、个。若继续循环,该DNA片段共经过30次循环后能形成个DNA片段。(3)某样品DNA分子中共含3 000个碱基对,碱基数量满足:(A+T)/(G+C)=1/2。若经5次循环,至少需要向试管中加入个腺嘌呤脱氧核苷酸。(不考虑引物所对应
12、的片段)(4)若下图为第一轮循环产生的产物。请绘出以a链和b链为模板经PCR扩增的产物。解析:(1)变性的实质是DNA双链解旋;延伸是以DNA单链为模板,按碱基互补配对原则合成子链的过程。(2)由于PCR原理为DNA双链复制,其特点是半保留复制,所以无论复制几次,模板链一直存在于2个DNA分子中。DNA复制的数量变化是指数式增长方式。(3)由(A+T)/(G+C)=1/2可知ATGC=1122,所以A的比例为1/6,在一个DNA分子中的数量为3 0002(1/6)=1 000(个),5次循环的DNA数为32个,所以就原料合成的DNA数相当于32-1=31(个),至少需腺嘌呤脱氧核苷酸为311
13、000=31 000(个)。(4)画图的关键是注意引物A、B的位置和两引物所对应的模板链。答案:(1)模板DNA双链解旋形成单链在DNA聚合酶的作用下,原料脱氧核苷酸合成新的DNA链(2)22230(3)31 000(4)如图15.随着研究的不断深入,PCR方法被不断改进。它从一种定性的分析方法发展到定量测定;从原先只能扩增几个kb(千碱基对)的基因到目前已能扩增长达几十个kb的DNA片段。PCR技术不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究,还可用于疾病的诊断等。PCR需要模板DNA、引物、脱氧核苷酸和DNA聚合酶、ATP等条件,其简要过程如下图所示。请分析回答下列有关问题。(1)PC
14、R技术能把某一DNA片段进行扩增,依据的原理是。PCR与体内DNA复制的不同之处主要表现在环境温度的不同,在PCR中先用94 高温处理的目的是,而这一过程中在细胞内是通过实现的。(2)通过分析得出新合成的DNA分子中,A=T,C=G,这个事实说明DNA分子的合成遵循。(3)若将1个DNA分子拷贝10次,则需要在缓冲液中至少加入个引物。(4)DNA子链复制的方向是,这是由于。(5)PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利,而且改进了检测细菌和病毒的方法。若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒,你认为可以用PCR扩增血液中的。解析:PCR技术又称多聚酶链式反应,扩增过程中遵循的原理就是DNA复制。通过分
15、析得出新合成的DNA分子中,A=T,C=G,这个事实说明DNA分子的合成遵循碱基互补配对原则;在PCR中选用94 高温处理的目的是将DNA分子中的氢键断裂,两条链解开,使DNA分子变性。在DNA分子扩增时,需要两种引物,由于新合成的子链都需要引物作为复制的起点,故所需的引物数目等于新合成的DNA子链数目,即2210-2=211-2(个)。PCR可扩增DNA,因此若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒,可以用PCR扩增血液中的核酸。答案:(1)DNA复制使DNA变性(使DNA的两条链解开)解旋酶的催化(2)碱基互补配对原则(3)211-2(4)5端到3端DNA聚合酶只能从引物的3端连接单个脱氧核苷酸分子(5)病毒核酸
