2019年高中生物 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片斷雙基限時練 新人教版選修1.doc

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2019年高中生物 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片斷雙基限時練 新人教版選修1 一、選擇題 1．DNA合成的方向總是從子鏈的哪端向哪端延伸( ) A．3′端向5′端 B．5′端向3′端 C．3′端向3′端 D．5′端向5′端 解析 在構(gòu)成DNA的脫氧核苷酸鏈中，通常將DNA的羥基(—OH)末端稱為3′端，而磷酸基團(tuán)末端稱為5′端，在復(fù)制時，引物與DNA母鏈通過堿基配對結(jié)合后，DNA聚合酶從引物的3′端開始延伸DNA鏈，因此DNA合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。 答案 B 2．PCR含義是( ) A．親子代反應(yīng)技術(shù) B．多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) C．DNA片斷復(fù)制 D．DNA序列測定 解析 PCR技術(shù)是指多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，該技術(shù)利用DNA熱變性原理，通過控制溫度來控制雙鏈的解聚與結(jié)合。 答案 B 3．PCR過程中變性溫度為( ) A．94 ℃ B．72 ℃ C．50 ℃ D．80 ℃ 解析 在PCR過程中，當(dāng)溫度上升到90 ℃以上時，雙鏈DNA解聚為單鏈，稱為變性，下降至50 ℃左右時，引物與單鏈DNA結(jié)合，溫度上升至72 ℃左右時，合成新的DNA鏈。 答案 A 4．DNA復(fù)制過程的前提條件是( ) A．獲得引物 B．催化合成DNA子鏈 C．解旋 D．四種脫氧核苷酸 解析 DNA復(fù)制是以兩條母鏈為模板，按堿基互補配對原則進(jìn)行，因此，首先要解旋，才能進(jìn)行DNA復(fù)制的其他過程。 答案 C 5．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′端開始延伸DNA子鏈 D．提供模板 解析 DNA復(fù)制過程中，引物與DNA母鏈結(jié)合，DNA聚合酶從引物3′端開始延伸DNA，從而決定了DNA合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。 答案 C 6．PCR一般要經(jīng)過三十多次循環(huán)，從第二輪循環(huán)開始，上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與反應(yīng)，由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時將( ) A．仍與引物Ⅰ結(jié)合進(jìn)行DNA子鏈的延伸 B．與引物Ⅱ結(jié)合進(jìn)行DNA子鏈的延伸 C．同時與引物Ⅰ和引物Ⅱ結(jié)合進(jìn)行子鏈延伸 D．無需與引物結(jié)合，在酶的作用下從頭合成子鏈 解析 由引物Ⅰ延伸合成的DNA子鏈，堿基序列與非模板鏈相同。第二輪循環(huán)時，應(yīng)與非模板鏈一樣，與引物Ⅱ結(jié)合，進(jìn)行DNA子鏈的延伸。 答案 B 7．TaqDNA聚合酶特點是( ) A．耐強酸 B．耐強堿 C．耐高溫 D．最適溫度37 ℃ 解析 PCR技術(shù)中要在90 ℃以上使DNA變性從而解開雙螺旋，因此需要在該反應(yīng)中的酶要能忍耐90 ℃左右高溫，1966年，在美國黃石公園找到的水生耐熱細(xì)菌中分離出的耐高溫的TaqDNA聚合酶恰好滿足了該條件。 答案 C 8．關(guān)于DNA復(fù)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(fù)制不需要引物 C．引物與DNA母鏈通過堿基互補配對進(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 DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從引物的3′端延伸DNA鏈，DNA合成方向為從子鏈5′端→3′端。 答案 C 9．DNA擴(kuò)增過程中，DNA片段經(jīng)若干次擴(kuò)增，與其數(shù)目的理論值變化相符的圖是( ) 解析 DNA擴(kuò)增過程中，DNA以指數(shù)型增長。 答案 C 10．PCR反應(yīng)的最大特點是具有較大擴(kuò)增能力與極高的靈敏性，但令人頭痛的問題是易污染，極其微量的污染即可造成假陽性的產(chǎn)生。防止污染的辦法不包括( ) A．將樣品的處理、配制PCR反應(yīng)液、PCR循環(huán)擴(kuò)增及PCR產(chǎn)物的鑒定等步驟分區(qū)或分室進(jìn)行 B．吸樣槍吸樣要慢，吸樣時盡量一次性完成，槍頭小套、小離心管應(yīng)一次性使用，以免交叉污染 C．所有的PCR試劑都應(yīng)放置于大瓶分裝，以減少重復(fù)加樣次數(shù)，避免污染機(jī)會 D．PCR試劑、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 解析 PCR試劑應(yīng)小瓶分裝，以避免多次取樣造成污染。 答案 C 11．下列不屬于PCR技術(shù)的優(yōu)點的是( ) A．簡單，易于操作 B．原理復(fù)雜 C．實用性強，靈敏度高 D．快速、高效，并可自動化 解析 PCR技術(shù)原理很復(fù)雜，但操作卻十分簡單，快速、高效、靈活和易于操作是PCR的突出優(yōu)點。 答案 B 12．多聚酶鏈?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、低溫復(fù)性及適溫延伸等幾步反應(yīng)組成一個周期，循環(huán)進(jìn)行，使目的DNA得以迅速擴(kuò)增，其簡要過程如下圖所示。下列關(guān)于PCR技術(shù)敘述不正確的是( ) A．PCR技術(shù)是在實驗室中以少量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)可以檢測基因突變 解析 由于PCR技術(shù)就是體外大量擴(kuò)增DNA的技術(shù)，即以少量DNA制備大量DNA的技術(shù)，A項正確；PCR技術(shù)的原理就是DNA復(fù)制，反應(yīng)中新合成的DNA又可以作為下一輪反應(yīng)的模板，所需原料是脫氧核苷酸，并以指數(shù)方式擴(kuò)增，B項正確，C項錯誤；應(yīng)用PCR技術(shù)與探針雜交技術(shù)可以檢測基因突變，D項正確。 答案 C 13．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 解析 PCR技術(shù)的操作步驟是高溫變性、低溫復(fù)性、中溫延伸。 答案 B 14．在PCR擴(kuò)增前，需要將下列哪些物質(zhì)加入微量離心管中( ) ①模板DNA ②模板RNA ③DNA解旋酶 ④耐高溫的DNA聚合酶 ⑤引物 ⑥PCR緩沖液 ⑦脫氧核苷酸貯備液 ⑧核苷酸貯備液 A．①④⑤⑥⑦ B．①③④⑤⑥⑧ C．②③④⑤⑥⑦ D．①④⑥⑦⑧ 解析 DNA的復(fù)制需要模板、原料、能量和酶，在外界擴(kuò)增DNA時不需要加入解旋酶，因高溫能使氫鍵斷裂，但需要加入模擬細(xì)胞環(huán)境的緩沖液，故需要加入的是①④⑤⑥⑦，A項正確。 答案 A 15．PCR操作中，從第二輪循環(huán)開始擴(kuò)增的DNA片段( ) A．固定長度 B．一端固定 C．都不固定 D．不能確定 解析 進(jìn)入第二輪循環(huán)后，引物除與原始模板結(jié)合外，還與新合成的模板鏈結(jié)合，由于新模板鏈的5′端是固定的，新合成的子鏈的終點也就是固定的，保證了新片段的起點和終點都限定于引物擴(kuò)增序列以內(nèi)，這正是需要擴(kuò)增的特定片段。 答案 A 二、非選擇題 16．近十年來，PCR技術(shù)(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))成為分子生物學(xué)實驗室里的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如圖)，在很短的時間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，使實驗室所需要的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。 (1)加熱使DNA雙鏈打開，這一步是打開________鍵，稱為________，細(xì)胞中在________的作用下使此鍵斷裂。 (2)當(dāng)溫度降低時，引物與模板________端結(jié)合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最終合成2個DNA分子，此過程中原料是________，遵循的原則是__________________。 (3)PCR技術(shù)的必要條件，除了模板、原料、ATP、酶以外，至少還需要三個條件，即：液體環(huán)境、適宜的________和________。前者靠PCR儀自動調(diào)控，后者由________維持。 (4)DNA的復(fù)制需要引物，其主要原因是________。 A．可加快DNA的復(fù)制速度 B．引物可與DNA母鏈通過堿基互補配對結(jié)合 C．引物的5′端有助于DNA聚合酶延伸DNA鏈 D．DNA聚合酶只能從3′端延伸DNA鏈 解析 本題考查體內(nèi)DNA復(fù)制與PCR技術(shù)的原理以及基本條件，需將兩者比較分析后進(jìn)行作答。 (1)PCR技術(shù)利用熱變性原理使DNA雙鏈間的氫鍵斷裂，稱為變性。 (2)PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制所需原料一樣，為腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸，遵循的原則是堿基互補配對原則。引物與模板的3′端結(jié)合后，DNA聚合酶才發(fā)揮作用。 (3)PCR技術(shù)與體內(nèi)DNA復(fù)制不完全相同，除了需要模板、原料、ATP、酶以外，至少還需要液體環(huán)境、適宜的溫度和酸堿度，適宜的溫度靠PCR儀自動調(diào)控，而酸堿度靠緩沖液來維持。 (4)引物的作用是結(jié)合在模板DNA上，提供DNA延伸的起始位點，而DNA聚合酶的作用是從引物的3′端開始催化DNA鏈的延伸，故選D。 答案 (1)氫 變性 解旋酶 (2)3′ 四種脫氧核苷酸 堿基互補配對原則 (3)溫度 酸堿度 緩沖液 (4)D 17．TaqDNA聚合酶是從一種嗜熱細(xì)菌中分離提取的，該菌是1966年從美國黃石國家森林公園的一處熱泉中發(fā)現(xiàn)的。實驗表明，PCR反應(yīng)時變性溫度為95 ℃，50個循環(huán)后，TaqDNA聚合酶仍有65%的活性。TaqDNA聚合酶的熱穩(wěn)定性是該酶用于PCR的前提條件，也是PCR技術(shù)能迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的原因。TaqDNA聚合酶還具有逆轉(zhuǎn)錄活性，其作用類似于逆轉(zhuǎn)錄酶。TaqDNA聚合酶表現(xiàn)為Mg2＋依賴，該酶的催化活性對Mg2＋濃度非常敏感。測定結(jié)果為MgCl2濃度在2.0 mmol/L時該酶催化活性最高，此濃度能最大限度地激活TaqDNA聚合酶的活性，Mg2＋過高就抑制酶活性，因而MgCl2的濃度在不同的反應(yīng)體系中應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，優(yōu)化濃度。TaqDNA聚合酶具有5′→3′聚合酶活性和5′→3′外切酶活性，而無3′→5′外切酶活性，它不具有校對活性。因而在PCR中如發(fā)生某些堿基的錯配，該酶是沒有校正功能的。TaqDNA聚合酶的堿基錯配幾率為2.110－4。 (1)TaqDNA聚合酶在高溫下仍保持活性，因此在PCR擴(kuò)增時可以________加入，________(填“需要”或“不需要”)再添加。 (2)影響PCR反應(yīng)的因素除引物、反應(yīng)溫度、時間和TaqDNA聚合酶濃度外，從材料中可知，還應(yīng)有________。 (3)這種嗜熱細(xì)菌能夠在熱泉中生存，這是________的結(jié)果。 (4)PCR中由堿基錯配引起的變異屬于________。假設(shè)對一個DNA進(jìn)行擴(kuò)增，第一次循環(huán)時某一條模板鏈上發(fā)生堿基錯配，則擴(kuò)增若干次后檢測所有DNA的擴(kuò)增片段，與原DNA相應(yīng)片段相同的占________。 解析 本題主要考查學(xué)生分析問題，獲取信息，解決問題的能力，TaqDNA聚合酶在PCR操作中溫度不會使之變性失活，從題中所給數(shù)據(jù)可知，Mg2＋對該酶活性有影響，進(jìn)而影響PCR操作進(jìn)程。 答案 (1)一次性 不需要 (2)Mg2＋濃度 (3)長期自然選擇 (4)基因突變 18．Kornberg曾以噬菌體為引子，用四種脫氧核苷酸為原料，加入適量ATP和DNA聚合酶，在試管中把游離的脫氧核苷酸合成了噬菌體DNA，這種半人工合成的DNA也能夠在寄主(細(xì)菌)體內(nèi)繁殖。請據(jù)此回答下列問題： (1)該實驗說明的問題是________________________ ________________________________________________。 (2)加入ATP的目的是_________________________ _______________________________________________， 說明該過程是________________________________ ________________________________________。 加入DNA聚合酶的目的是_______________________________ _________________________________________。 (3)若DNA在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)合成，則其場所是________；若在真菌細(xì)胞內(nèi)合成，其場所可能是________；若在高等植物葉肉細(xì)胞內(nèi)合成，其場所可能是________。 解析 本題主要考查DNA復(fù)制過程及條件。在解答時應(yīng)結(jié)合DNA復(fù)制條件、DNA復(fù)制過程的相關(guān)基礎(chǔ)知識，充分理解問題，作出正確的解答。 答案 (1)在一定條件下，DNA具有自我復(fù)制的功能 (2)為DNA復(fù)制提供能量 一個耗能過程 催化DNA子鏈的延伸 (3)擬核 細(xì)胞核、線粒體 細(xì)胞核、線粒體、葉綠體 19．請回答PCR方面的有關(guān)問題： (1)引物是擴(kuò)增過程中必須加入的物質(zhì)，從化學(xué)本質(zhì)上說，引物是一小段________。 (2)引物是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)，如下圖。 從理論上推測，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段所占DNA總數(shù)的比例為________。 (3)設(shè)計引物是PCR技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。某同學(xué)設(shè)計的一組引物(只標(biāo)注了部分堿基序列)不合理(如下圖)，請說明理由________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 第1組引物 第2組引物 (4)在DNA聚合酶的作用下，兩條子鏈的延伸方向都是________________________________________________________________________。 (5)假如引物都用3H標(biāo)記，從理論上計算，所得DNA分子中含有3H標(biāo)記的占________。 (6)與體內(nèi)DNA復(fù)制相比，PCR反應(yīng)體系除引物外，還需加入哪種特別的物質(zhì)？________。 解析 基因擴(kuò)增中引物通常是一小段DNA或RNA片段，第四輪循環(huán)得16個DNA片段，其中有(16－2)個片段兩條脫氧核苷酸鏈等長，故兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段所占DNA總數(shù)的比例為7/8。 該同學(xué)設(shè)計的引物間有互補的堿基，所以不合理，復(fù)制過程子鏈的合成方向是從子鏈的5′端向3′端延伸，PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA需加入特定的Taq酶。 答案 (1)DNA或RNA (2)7/8 (3)引物Ⅰ與引物Ⅱ會發(fā)生堿基互補配對失效；引物Ⅰ′自身折疊后會出現(xiàn)局部堿基互補配對而失效 (4)從子鏈的5′端向3′端延伸 (5)100% (6)Taq酶