2018-2019高中生物 第4章 現(xiàn)代生物技術(shù) 4.3 聚合酶鏈式反應(yīng)技術(shù)練習(xí) 北師大版選修1 .doc

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第3節(jié)　聚合酶鏈式反應(yīng)技術(shù) 課時過關(guān)能力提升 一、基礎(chǔ)鞏固 1.下列有關(guān)PCR技術(shù)的說法,不正確的是(　　) A.PCR技術(shù)是在細胞內(nèi)完成的 B.PCR技術(shù)是一項在生物體外復(fù)制特定DNA的核酸合成技術(shù) C.PCR技術(shù)的原理與DNA復(fù)制的原理相同 D.PCR技術(shù)的前提是有一段已知的目的基因的核苷酸序列 答案:A 解析:PCR技術(shù)是在生物體外進行DNA復(fù)制的技術(shù),其原理與DNA復(fù)制的原理相同,但前提是必須要有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根據(jù)核苷酸序列合成的引物。 2.變性作用是指核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)被破壞,雙鏈解開,但共價鍵并未斷裂。引起變性的因素很多,升高溫度、過酸、過堿以及加入變性劑等都能造成核酸變性。PCR的反應(yīng)過程中,引起變性的因素是(　　) A.pH過高 B.pH過低 C.升高溫度 D.加入酒精 答案:C 解析:各選項的條件均能導(dǎo)致DNA分子變性,但在PCR反應(yīng)中,變性后還要進行復(fù)制和延伸等過程,過酸、過堿、酒精等能夠?qū)е路磻?yīng)過程中的酶變性失活,使DNA擴增不能進行。PCR反應(yīng)中的DNA聚合酶是耐熱的,所以可選用升高溫度使DNA變性。 3.下面關(guān)于DNA對高溫的耐受性的說法,不正確的是(　　) A.DNA對高溫的耐受性一般要比蛋白質(zhì)強 B.DNA變性后,即使恢復(fù)到常溫,活性也不能恢復(fù) C.不同生物的DNA的“變性”溫度不一定相同 D.在深海熱泉附近生活的生物的DNA對高溫的耐受性更強,其DNA中鳥嘌呤所占的比例更高 答案:B 解析:DNA變性后,恢復(fù)到常溫,活性還能恢復(fù)。深海熱泉附近溫度很高,生活在那里的生物的DNA的穩(wěn)定性也應(yīng)更高。G與C之間含有三個氫鍵,T與A之間含有兩個氫鍵,G、C含量越高,DNA分子越穩(wěn)定。 4.PCR實驗的特異性主要取決于(　　) A.DNA聚合酶的種類 B.反應(yīng)體系中模板DNA的量 C.引物序列的結(jié)構(gòu)和長度 D.循環(huán)周期的序數(shù) 答案:C 解析:PCR過程中要加入兩種引物,而PCR擴增的對象就是兩種引物之間的DNA序列。 5.在PCR擴增的實驗中,加入一種提取物(一種模板DNA片段),但實驗得到的產(chǎn)物卻有2種DNA。其原因可能是(　　) A.基因突變 B. Taq DNA聚合酶發(fā)生變異 C.基因污染 D.溫度過高 答案:C 解析:此現(xiàn)象屬于PCR技術(shù)中的假陽性現(xiàn)象,其原因是靶基因污染。因此,在PCR實驗中,一定要做到隔離操作區(qū)、分裝試劑、簡化操作程序、用一次性吸頭等,盡量避免靶基因污染。 二、能力提升 6.下面示意表示了DNA變性和復(fù)性。下列相關(guān)說法正確的是(　　) A.向右的過程為加熱(70~75 ℃)變性的過程 B.向左的過程是在迅速降溫的條件下DNA雙鏈復(fù)性 C.變性與在生物體內(nèi)解旋過程的條件、實質(zhì)都相同 D.圖中DNA片段共有4個游離的磷酸基、4個3端 答案:B 解析:變性后的DNA在迅速降溫后才會復(fù)性。變性與在生物體內(nèi)解旋過程的條件不同、實質(zhì)相同,在生物體內(nèi)解旋需要解旋酶,且溫度不升高。任一DNA片段都有2個游離的磷酸基和2個3端。 7.下列關(guān)于PCR的說法,不正確的是(　　) A.PCR是體外復(fù)制DNA的技術(shù) B.PCR過程中只需要模板DNA、2種引物、大量三磷酸脫氧核苷酸原料 C.Taq酶是一種熱穩(wěn)定的DNA聚合酶 D.PCR利用的是DNA的半保留復(fù)制原理 答案:B 解析:PCR技術(shù)是一種在體外迅速擴增DNA片段的技術(shù);PCR過程除需要DNA分子雙鏈作為模板、2種引物、大量三磷酸脫氧核苷酸原料外,還需要酶和能量等。Taq酶是一種耐熱的DNA聚合酶。PCR技術(shù)的復(fù)制原理和DNA的復(fù)制原理是一樣的,都是半保留復(fù)制。 8.DNA擴增過程中,DNA片段經(jīng)若干次擴增,其數(shù)量的理論值變化與下圖相符的是(　　) 答案:C 解析:DNA擴增與DNA復(fù)制類似,其數(shù)量都呈指數(shù)增加,其圖形與C項相符。 9.“X基因”是DNA分子上一個有遺傳效應(yīng)的片段,若要用PCR技術(shù)特異性地擴增“X基因”,需在PCR反應(yīng)中加入2種引物,2種引物及其與模板鏈的結(jié)合位置如圖甲所示。經(jīng)4次循環(huán)后產(chǎn)物中有五種不同的DNA分子,如圖乙所示,其中第⑤種DNA分子有幾個?(　　) 甲 乙 A.2 B.4 C.6 D.8 答案:D 解析:PCR技術(shù)擴增DNA時,由2種引物決定所擴增的DNA片段的特定序列,上一次循環(huán)的產(chǎn)物為下一次循環(huán)的模板。第一次循環(huán)形成①和②,第二次循環(huán)形成①②③④4個DNA。以此類推,4次循環(huán)后共形成16個DNA,其中①②各1個,③④各3個,⑤共8個。 10.多聚酶鏈式反應(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)性及中溫延伸等幾步反應(yīng)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(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 答案:C 11.近10年來,PCR技術(shù)成為分子生物學(xué)實驗室的一種常規(guī)手段,其原理是利用DNA半保留復(fù)制,在試管中進行DNA的人工復(fù)制(如圖),在很短的時間內(nèi),將DNA擴增幾百萬倍甚至幾十億倍,使實驗室所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。請回答下列問題。 (1)加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開　　　鍵,稱為　　　　,在細胞中是在　　　　酶的作用下進行的。 (2)當溫度降低時,引物與模板末端結(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)的必需條件,除了模板、原料、酶以外,至少還有三個條件,即一定的緩沖溶液、適宜的　　　　和　　　　。 (4)通過PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,若將一個用15N標記的DNA分子放入試管中,以14N標記的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復(fù)制4次之后,則15N標記的脫氧核苷酸鏈占全部脫氧核苷酸鏈總數(shù)的比例為　　　　。 答案:(1)氫　變性　解旋 (2) 4種三磷酸脫氧核苷酸　堿基互補配對原則 (3)溫度　引物　 (4)1/16 解析:DNA雙螺旋的打開過程,在細胞內(nèi)需要在解旋酶的作用下才能進行,而這一過程在PCR反應(yīng)中,則是利用DNA分子的熱變性原理進行的,這一過程在PCR反應(yīng)中稱為變性。PCR反應(yīng)的實質(zhì)就是完成了DNA的復(fù)制過程,因此需要DNA模板、酶、原料(三磷酸脫氧核苷酸)、適宜的溫度、引物、一定的緩沖溶液等條件,并嚴格遵循堿基互補配對原則進行。因為DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制,因此,一個DNA分子經(jīng)4次復(fù)制后會形成16個DNA分子,含32條脫氧核苷酸鏈,其中包含2條用15N標記過的脫氧核苷酸鏈和30條含14N的脫氧核苷酸鏈,因此,15N標記的脫氧核苷酸鏈占1/16。 三、綜合應(yīng)用 12.多聚酶鏈式反應(yīng)(PCR)是一種體外迅速擴增DNA片段的技術(shù)。請回答下列有關(guān)PCR技術(shù)的基本原理及應(yīng)用問題。 (1)DNA的兩條鏈是反向平行的,通常將磷酸基團的末端稱為5端,當引物與DNA母鏈遵循　　　　　　　　　　的原則結(jié)合后,DNA聚合酶就能從引物的3端開始延伸DNA鏈。 (2)PCR利用DNA的熱變性原理解決了打開DNA雙鏈的問題,但又導(dǎo)致了DNA聚合酶失活的新問題。到20世紀80年代,科學(xué)家從一種Taq細菌中分離到　　　　　　　　　　　　　　　　,它的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用解決了上述問題。要將Taq細菌從其他普通的微生物中分離出來,所用的培養(yǎng)基叫　　　　　　　　　。 (3)PCR的每次循環(huán)可以分為　　　　　　　　　　　三步。假設(shè)在PCR反應(yīng)中,只有一個DNA片段作為模板,請計算在5次循環(huán)后,反應(yīng)物中大約有　　　個這樣的DNA片段。 (4)簡述PCR技術(shù)的主要應(yīng)用。 答案:(1)堿基互補配對　 (2)耐高溫的Taq DNA聚合酶　選擇培養(yǎng)基　 (3)變性、復(fù)性和延伸　32　 (4)遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學(xué)、基因克隆和DNA序列測定等。 解析:因PCR利用了DNA的熱變性原理解決了打開DNA雙鏈的問題,所以用于催化DNA復(fù)制過程的DNA聚合酶要具有耐高溫的特性。用選擇培養(yǎng)基可將Taq細菌從其他普通的微生物中分離出來。DNA復(fù)制時兩條鏈均作為模板,進行半保留復(fù)制,所以復(fù)制5次后得到的子代DNA分子數(shù)為25=32(個)。PCR技術(shù)可以對DNA分子進行擴增,所以可用于遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學(xué)、基因克隆和DNA序列測定等方面。