2018-2019學(xué)年高中生物 專題5 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴增DNA片段練習(xí) 新人教版選修1 .doc
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課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴增DNA片段 1.PCR技術(shù)控制DNA的解聚與結(jié)合是利用DNA的( ) A.特異性 B.穩(wěn)定性 C.熱變性 D.多樣性 解析:DNA分子在80~100 ℃的溫度范圍內(nèi)變性,雙鏈解開成單鏈,當(dāng)溫度慢慢降低時,又能重新結(jié)合形成雙鏈。 答案:C 2.下圖表示PCR擴增的產(chǎn)物,請分析它是哪次循環(huán)的產(chǎn)物( ) A.第一次循環(huán) B.第二次循環(huán) C.第三次循環(huán) D.第四次循環(huán) 解析:在PCR反應(yīng)中以引物為標(biāo)記,第一次循環(huán)時,以加入的DNA為模板,兩條DNA鏈分別由引物Ⅰ和引物Ⅱ與其結(jié)合,并在DNA聚合酶的作用下延伸,所以,形成的每個子代DNA中只有一種引物。 答案:A 3.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)合進行DNA子鏈的延伸 B.與引物Ⅱ結(jié)合進行DNA子鏈的延伸 C.同時與引物Ⅰ和引物Ⅱ結(jié)合進行子鏈延伸 D.無需與引物結(jié)合,在酶的作用下從頭合成子鏈 解析:當(dāng)由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時,此單鏈引物端為5′端,因此與它互補的子鏈應(yīng)從另一端開始合成,即由引物Ⅱ結(jié)合延伸DNA的子鏈。 答案:B 4.關(guān)于DNA片段PCR擴增實驗的描述中不正確的是( ) A.加入的Taq DNA聚合酶耐高溫 B.不同大小DNA在電場中遷移速率不同 C.此過程需要DNA連接酶 D.?dāng)U增區(qū)域由2個引物來決定 解析:PCR是體外DNA擴增技術(shù),該技術(shù)是在高溫條件下進行的,因此需要耐高溫Taq DNA聚合酶,故A正確;DNA大小不同,在電場中的遷移速率不同,故B正確;PCR不需要DNA連接酶,但需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶,故C錯誤;PCR技術(shù)需要一定的條件,其中一對引物就是條件之一,故D正確。 答案:C 5.隨著研究的不斷深入,PCR技術(shù)被不斷改進,從原先只能擴增幾個kb(千堿基對)的基因到目前已能擴增長達幾十個kb的DNA片段。PCR的簡要過程如下圖所示,請分析回答下列有關(guān)問題: (1)通過分析得出新合成的DNA分子中,A=T,C=G,這個事實說明DNA分子的合成遵循________。 (2)若將1個DNA分子拷貝10次,則需要在緩沖液中至少加入________個引物。 (3)DNA子鏈復(fù)制的方向是________,這是由于____________。 解析:(1)分析得出新合成的DNA分子中,A=T,C=G,這個事實說明DNA分子的合成遵循堿基互補配對原則。 (2)在DNA分子擴增時,需要兩種引物,由于新合成的子鏈都需要引物作為復(fù)制的起點,故所需的引物數(shù)目等于新合成的DNA子鏈數(shù)目,即2210-2=(211-2)個。 (3)引物是一種單鏈DNA或RNA分子,它能與解開的DNA母鏈的3′端結(jié)合,為DNA聚合酶提供延伸位點,使DNA聚合酶從引物的3′端開始連接脫氧核苷酸,從而決定了DNA子鏈復(fù)制的方向是從5′端到3′端。 答案:(1)堿基互補配對原則 (2)211-2 (3)5′端到3′端 DNA聚合酶只能從引物的3′端拼接單個脫氧核苷酸分子 A級 基礎(chǔ)鞏固 1.下列有關(guān)PCR過程的敘述中不正確的是( ) A.受熱變性破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵,也可利用解旋酶實現(xiàn) B.引物與單鏈相應(yīng)互補序列結(jié)合是依靠堿基互補配對原則完成 C.延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸 D.PCR與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需酶的最適溫度較高 解析:DNA解成單鏈可用熱變性方法或解旋酶處理,受熱變性破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵,A正確;引物為一段DNA序列,引物與單鏈相應(yīng)互補序列結(jié)合是依靠堿基互補配對原則完成,B正確;延伸過程中需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶、ATP、四種脫氧核糖核苷酸,C錯誤;PCR技術(shù)需要高溫解成單鏈,故PCR與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需酶的最適溫度較高,D正確。 答案:C 2.PCR技術(shù)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(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 答案:B 4.聚合酶鏈?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、低溫退火及適溫延伸等幾步反應(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)的敘述,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 解析:PCR技術(shù)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.“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)特異性地拷貝“X基因”,需在PCR反應(yīng)中加入兩種引物(注:引物的作用是與模板鏈形成雙鏈后在DNA聚合酶的作用下就可以繼續(xù)鏈的延伸),兩種引物及其與模板鏈的結(jié)合位置如圖甲所示。經(jīng)4輪循環(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( ) A.8 B.6 C.4 D.2 解析:由圖分析可知:X基因第一次復(fù)制得到2個兩種DNA分子:①和②;X基因第二次復(fù)制得到4個四種DNA分子:①復(fù)制得①和③,②復(fù)制得②和④;X基因第三次復(fù)制得到8個五種DNA分子:①復(fù)制得①和③,③復(fù)制得③和⑤,②復(fù)制得②和④,④復(fù)制得④和⑤;X基因第四次復(fù)制得到16個五種DNA分子:①復(fù)制得①和③,②復(fù)制得②和④,2個③復(fù)制得2個③和2個⑤,2個④復(fù)制得2個④和2個⑤,2個⑤得到4個⑤。從上面的推測可知,第四輪循環(huán)產(chǎn)物中有8個⑤。 答案:A 6.在PCR擴增DNA的實驗中,預(yù)計一個DNA分子經(jīng)過30次循環(huán)后,應(yīng)該得到230個DNA分子,但是結(jié)果只有約210個DNA分子,那么出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因不可能是( ) A.Taq DNA聚合酶的活力不夠,或活性受到抑制 B.系統(tǒng)設(shè)計欠妥 C.循環(huán)次數(shù)不夠 D.引物不能與母鏈結(jié)合 解析:如果TaqDNA聚合酶活力不夠或活性受到抑制,則導(dǎo)致催化效率降低,得到的產(chǎn)物比預(yù)期的少,A正確。如果PCR系統(tǒng)設(shè)計欠妥,則達不到預(yù)期的結(jié)果,B正確。如果循環(huán)次數(shù)過少,產(chǎn)物的量比預(yù)期的少,C正確。如果引物設(shè)計不合理,若不能與模板DNA結(jié)合,將造成無法進行擴增,而結(jié)果得到了210個DNA分子,D錯誤。 答案:D B級 能力訓(xùn)練 7.PCR技術(shù)有效地解決了因為樣品中DNA含量太低而難以對樣品進行研究的問題,被廣泛應(yīng)用。此過程需要一種Taq DNA聚合酶。請回答有關(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)中應(yīng)用_______________________________________________。 (2)Taq DNA聚合酶是從水生耐熱細(xì)菌Taq中分離的。 ①為什么Taq細(xì)菌能從熱泉中被篩選出來呢?______________ _____________________________________________________。 ②Taq DNA聚合酶的功能是____________________________。 ③為了使Taq DNA聚合酶能夠多次反復(fù)利用,可采用________技術(shù),常用的方法為___________________________________。 (3)與體內(nèi)DNA復(fù)制相比,PCR反應(yīng)要在________中才能進行,并且要嚴(yán)格控制________條件。 (4)PCR中加入的引物有________種,加入引物的作用是 _____________________________________________________。 答案:(1)高溫使雙鏈DNA分子解聚為單鏈 (2)①熱泉70~80 ℃的高溫條件淘汰了絕大多數(shù)微生物 ②催化脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵 ③固定化酶 化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法 (3)一定的緩沖溶液 溫度 (4)2 作為DNA復(fù)制的起點 8.H7N9型禽流感是全球首次發(fā)現(xiàn)的新亞型RNA流感病毒,目前最為快速有效的檢測手段是RT-PCR核酸檢測。RT-PCR的過程包括反轉(zhuǎn)錄作用從RNA合成cDNA,再以cDNA為模板進行擴增,過程如下圖所示。據(jù)此分析下列問題: (1)傳統(tǒng)PCR技術(shù)的原理是________,過程中低溫退火的含義是_________________________________________________________。 (2)在RT-PCR中每一步都有酶的參與,上圖中過程1中的關(guān)鍵酶是________;PCR中的關(guān)鍵酶是________,該酶的作用特點是________、__________________。 (3)在對病毒核酸進行檢測時,主要通過RT-PCR擴增其關(guān)鍵的基因序列,這時引物的設(shè)計就非常關(guān)鍵,根據(jù)下圖分析,請你選擇合適的引物:________。 答案:(1)DNA復(fù)制 引物與模板鏈互補配對 (2)反轉(zhuǎn)錄酶 Taq DNA聚合酶(DNA聚合酶) 耐高溫 不能從頭合成DNA,只能從3′端延伸DNA鏈 (3)引物Ⅰ和引物Ⅱ 9.多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?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?zhǔn)欠聪蚱叫械?,通常將__________的末端稱為5′端,當(dāng)引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結(jié)合后,DNA聚合酶就能從引物的__________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(jì)80年代,科學(xué)家從一種Taq細(xì)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(xì)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)請用簡圖表示出一個DNA片段在PCR反應(yīng)中第二輪的產(chǎn)物。 (5)簡述PCR技術(shù)的主要應(yīng)用。 解析:(2)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(xì)菌從其他普通的微生物中分離出來。(3)DNA復(fù)制兩條鏈均作為模板,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。(4)新合成的DNA鏈帶有引物,而最初的模板DNA的兩條鏈中只有一條帶有引物。(5)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。 答案:(1)磷酸基團 3′端 (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)如圖所示: (5)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。 10.近20年來,PCR技術(shù)(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))成為分子生物學(xué)實驗室的一種常規(guī)實驗手段,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(如下圖),在短時間內(nèi),將DNA擴增幾百萬倍甚至幾十億倍,從而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雙鏈間的________鍵完全打開,稱為________;而在細(xì)胞中是在________酶的作用下進行的。 (2)如果只需要大量克隆模板DNA中間的某個特定區(qū)段,應(yīng)該加入________種特定的引物。當(dāng)溫度降低至55 ℃時,引物與兩條“舒展”的模板鏈的特定位置結(jié)合,在DNA聚合酶的作用下,只能在引物的______端連接脫氧核苷酸,兩條子鏈的延伸方向都是_______。 (3)PCR技術(shù)的必需條件,除了模板、原料、酶之外,至少還有三個條件,即液體環(huán)境、適宜的__________和__________,前者由________自動調(diào)控,后者則靠________來維持。 (4)通過PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,如果將一個用15N標(biāo)記的DNA分子放入試管中,以14N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復(fù)制四次之后,則15N標(biāo)記的DNA分子占全部DNA分子總數(shù)的比例是________。 解析:(1)PCR技術(shù)利用熱變性原理使DNA雙鏈之間的氫鍵斷裂,稱為解旋,而在細(xì)胞內(nèi)是在解旋酶的作用下使氫鍵斷裂。(2)PCR分為三個基本反應(yīng)步驟:變性(95 ℃)、復(fù)性(55 ℃)、延伸(72 ℃),其特異性依賴于與靶序列互補的引物,引物是兩段與待擴增DNA序列互補的片段,兩引物之間的距離決定擴增片段的長度。由于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,則DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。(3)PCR技術(shù)與細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制不完全相同,除了需要模板、原料、酶以外,至少還需要液體環(huán)境(穩(wěn)定的緩沖溶液),每一個步驟需要適宜的溫度和酸堿度等。(4)一個DNA分子連續(xù)復(fù)制四次之后,形成16個DNA分子,15N標(biāo)記的DNA分子有2個,則15N標(biāo)記的DNA分子占全部DNA分子總數(shù)的比例為1/8。 答案:(1)氫 解旋 解旋 (2)兩 3′ 從子鏈的5′端向3′端延伸 (3)溫度 酸堿度 PCR儀 緩沖液 (4)1/8- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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