2022-2023學(xué)年高中生物 專(zhuān)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) 新人教版選修1
《2022-2023學(xué)年高中生物 專(zhuān)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) 新人教版選修1》由會(huì)員分享,可在線(xiàn)閱讀,更多相關(guān)《2022-2023學(xué)年高中生物 專(zhuān)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) 新人教版選修1(7頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2022-2023學(xué)年高中生物 專(zhuān)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) 新人教版選修1 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(kāi)成單鏈,當(dāng)溫度慢慢降低時(shí),又能重新結(jié)合形成雙鏈。 答案:C 2.下圖表示PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物,請(qǐng)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(shí),以加入的DNA為模板,兩條DNA鏈
2、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(gè)子代DNA中只有一種引物。 答案:A 3.PCR一般要經(jīng)過(guò)三十多次循環(huán),從第二輪循環(huán)開(kāi)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(shí)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(shí)與引物Ⅰ和引物Ⅱ結(jié)合進(jìn)行子鏈延伸 D.無(wú)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(shí),此單鏈引物端為5′端,因此與它互補(bǔ)的子鏈應(yīng)從另一端開(kāi)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
3、段PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)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(chǎng)中遷移速率不同 C.此過(guò)程需要DNA連接酶 D.?dāng)U增區(qū)域由2個(gè)引物來(lái)決定 解析:PCR是體外DNA擴(kuò)增技術(shù),該技術(shù)是在高溫條件下進(jìn)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(chǎng)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(cuò)誤;PCR技術(shù)需要一定的條件,其中一對(duì)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(jìn),從原先只能擴(kuò)增幾個(gè)kb(千堿基對(duì))的基因到目前已能擴(kuò)增長(zhǎng)達(dá)幾十個(gè)k
4、b的DNA片段。PCR的簡(jiǎn)要過(guò)程如下圖所示,請(qǐng)分析回答下列有關(guān)問(wèn)題: (1)通過(guò)分析得出新合成的DNA分子中,A=T,C=G,這個(gè)事實(shí)說(shuō)明DNA分子的合成遵循________。 (2)若將1個(gè)DNA分子拷貝10次,則需要在緩沖液中至少加入________個(gè)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(gè)事實(shí)說(shuō)明DNA分子的合成遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。 (2)在DNA分子擴(kuò)增時(shí),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(diǎn),故所需的引物數(shù)目等于新合成的DNA子鏈數(shù)目,即2
5、×210-2=(211-2)個(gè)。 (3)引物是一種單鏈DNA或RNA分子,它能與解開(kāi)的DNA母鏈的3′端結(jié)合,為DNA聚合酶提供延伸位點(diǎn),使DNA聚合酶從引物的3′端開(kāi)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(bǔ)配對(duì)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(gè)脫氧核苷酸分子 A級(jí) 基礎(chǔ)鞏固 1.下列有關(guān)PCR過(guò)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(duì)之間的氫鍵,也可利用解旋酶實(shí)現(xiàn) B.引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合是依靠堿基互補(bǔ)配對(duì)原則完成 C.延伸過(guò)程中需要DN
6、A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(duì)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(bǔ)序列結(jié)合是依靠堿基互補(bǔ)配對(duì)原則完成,B正確;延伸過(guò)程中需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶、ATP、四種脫氧核糖核苷酸,C錯(cuò)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(diǎn)是( ) A.原理簡(jiǎn)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:
7、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(gè)周期,循環(huán)進(jìn)行,使目的DNA得以迅速擴(kuò)增,其簡(jiǎn)要過(guò)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(shí)驗(yàn)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
8、式擴(kuò)增 D.應(yīng)用PCR技術(shù)與探針雜交技術(shù)可以檢測(cè)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(gè)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(gè)( ) 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(gè)兩種DNA分子:
9、①和②;X基因第二次復(fù)制得到4個(gè)四種DNA分子:①?gòu)?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(gè)五種DNA分子:①?gòu)?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(gè)五種DNA分子:①?gòu)?fù)制得①和③,②復(fù)制得②和④,2個(gè)③復(fù)制得2個(gè)③和2個(gè)⑤,2個(gè)④復(fù)制得2個(gè)④和2個(gè)⑤,2個(gè)⑤得到4個(gè)⑤。從上面的推測(cè)可知,第四輪循環(huán)產(chǎn)物中有8個(gè)⑤。 答案:A 6.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(guò)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.Taq DNA聚合酶的活力不夠,或
10、活性受到抑制 B.系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)欠妥,則達(dá)不到預(yù)期的結(jié)果,B正確。如果循環(huán)次數(shù)過(guò)少,產(chǎn)物的量比預(yù)期的少,C正確。如果引物設(shè)計(jì)不合理,若不能與模板DNA結(jié)合,將造成無(wú)法進(jìn)行擴(kuò)增,而結(jié)果得到了210個(gè)DNA分子,D錯(cuò)誤。 答案:D B級(jí) 能力訓(xùn)練 7.PCR技術(shù)有效地解決了因?yàn)闃悠分蠨NA含量太低而難以對(duì)樣品進(jìn)行研究的問(wèn)題,被廣泛應(yīng)用。此過(guò)程需要一種Taq DNA聚合酶。請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題: (1)體內(nèi)DNA復(fù)制過(guò)程中用解旋酶
11、打開(kāi)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(lái)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_(kāi)___________________
12、_______________。 (3)與體內(nèi)DNA復(fù)制相比,PCR反應(yīng)要在________中才能進(jìn)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(diǎn) 8.H7N9型禽流感是全球首次
13、發(fā)現(xiàn)的新亞型RNA流感病毒,目前最為快速有效的檢測(cè)手段是RT-PCR核酸檢測(cè)。RT-PCR的過(guò)程包括反轉(zhuǎn)錄作用從RNA合成cDNA,再以cDNA為模板進(jìn)行擴(kuò)增,過(guò)程如下圖所示。據(jù)此分析下列問(wèn)題: (1)傳統(tǒng)PCR技術(shù)的原理是________,過(guò)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(guò)程1中的關(guān)鍵酶是________;PCR中的關(guān)鍵酶是________,該酶的作用特點(diǎn)是________、__________________。 (3)在對(duì)病毒
14、核酸進(jìn)行檢測(cè)時(shí),主要通過(guò)RT-PCR擴(kuò)增其關(guān)鍵的基因序列,這時(shí)引物的設(shè)計(jì)就非常關(guān)鍵,根據(jù)下圖分析,請(qǐng)你選擇合適的引物:________。 答案:(1)DNA復(fù)制 引物與模板鏈互補(bǔ)配對(duì) (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(kuò)增DNA片段的技術(shù)。請(qǐng)回答下列有關(guān)PCR技術(shù)的基本原理及應(yīng)用問(wèn)題。 (1)DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?,通常將__________的末端稱(chēng)為5′端,當(dāng)引物與DNA母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合后,DNA聚合酶就能從引物的_______
15、___開(kāi)始延伸DNA鏈。 (2)PCR利用DNA的熱變性原理解決了打開(kāi)DNA雙鏈的問(wèn)題,但又導(dǎo)致了DNA聚合酶失活的新問(wèn)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(wèn)題。要將Taq細(xì)菌從其他普通的微生物中分離出來(lái),所用的培養(yǎng)基叫__________。 (3)PCR的每次循環(huán)可以分為_(kāi)_________三步。假設(shè)在PCR反應(yīng)中,只有一個(gè)DNA片段作為模板,請(qǐng)計(jì)算在5次循環(huán)后,反應(yīng)物中大約有__________個(gè)這樣的DNA片段。 (4)請(qǐng)用簡(jiǎn)圖表示出一個(gè)DNA片段在PCR反應(yīng)中第二輪的產(chǎn)物。 (5)簡(jiǎn)述PCR技術(shù)
16、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(kāi)DNA雙鏈的問(wèn)題,所以用于催化DNA復(fù)制過(guò)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(lái)。(3)DNA復(fù)制兩條鏈均作為模板,進(jìn)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(gè)。(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(duì)DNA分子進(jìn)行擴(kuò)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(cè)定等方面。 答案:(1)磷酸基團(tuán) 3′端 (2)耐高溫的Taq DNA聚合酶 選擇培養(yǎng)基 (3)變性
17、、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(cè)定等。 10.近20年來(lái),PCR技術(shù)(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))成為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的一種常規(guī)實(shí)驗(yàn)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(如下圖),在短時(shí)間內(nèi),將DNA擴(kuò)增幾百萬(wàn)倍甚至幾十億倍,從而使實(shí)驗(yàn)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(kāi),稱(chēng)為_(kāi)_______;而在細(xì)胞中是在________酶的作用下進(jìn)行的。 (2)如果只需要大量克隆模板DNA中間的某個(gè)特定區(qū)段,應(yīng)該加入________種特定的引物。當(dāng)
18、溫度降低至55 ℃時(shí),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(gè)條件,即液體環(huán)境、適宜的__________和__________,前者由________自動(dòng)調(diào)控,后者則靠________來(lái)維持。 (4)通過(guò)PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,如果將一個(gè)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)PC
19、R技術(shù)利用熱變性原理使DNA雙鏈之間的氫鍵斷裂,稱(chēng)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(gè)基本反應(yīng)步驟:變性(95 ℃)、復(fù)性(55 ℃)、延伸(72 ℃),其特異性依賴(lài)于與靶序列互補(bǔ)的引物,引物是兩段與待擴(kuò)增DNA序列互補(bǔ)的片段,兩引物之間的距離決定擴(kuò)增片段的長(zhǎng)度。由于DNA聚合酶不能從頭開(kāi)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(gè)步驟需要適宜的溫度和酸堿度等。(4)一個(gè)DNA分子連續(xù)復(fù)制四次之后,形成16個(gè)DNA分子,15N標(biāo)記的DNA分子有2個(gè),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
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