2018-2019高中生物 第4章 現(xiàn)代生物技術(shù) 4.3 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?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?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù) 課時(shí)過(guò)關(guān)能力提升 一、基礎(chǔ)鞏固 1.下列有關(guān)PCR技術(shù)的說(shuō)法,不正確的是(　　) A.PCR技術(shù)是在細(xì)胞內(nèi)完成的 B.PCR技術(shù)是一項(xiàng)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(jìn)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(kāi),但共價(jià)鍵并未斷裂。引起變性的因素很多,升高溫度、過(guò)酸、過(guò)堿以及加入變性劑等都能造成核酸變性。PCR的反應(yīng)過(guò)程中,引起變性的因素是(　　) A.pH過(guò)高 B.pH過(guò)低 C.升高溫度 D.加入酒精 答案:C 解析:各選項(xiàng)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(jìn)行復(fù)制和延伸等過(guò)程,過(guò)酸、過(guò)堿、酒精等能夠?qū)е路磻?yīng)過(guò)程中的酶變性失活,使DNA擴(kuò)增不能進(jìn)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(duì)高溫的耐受性的說(shuō)法,不正確的是(　　) A.DNA對(duì)高溫的耐受性一般要比蛋白質(zhì)強(qiáng) 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(duì)高溫的耐受性更強(qiáng),其DNA中鳥(niǎo)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(gè)氫鍵,T與A之間含有兩個(gè)氫鍵,G、C含量越高,DNA分子越穩(wěn)定。 4.PCR實(shí)驗(yàn)的特異性主要取決于(　　) A.DNA聚合酶的種類(lèi) B.反應(yīng)體系中模板DNA的量 C.引物序列的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度 D.循環(huán)周期的序數(shù) 答案:C 解析:PCR過(guò)程中要加入兩種引物,而PCR擴(kuò)增的對(duì)象就是兩種引物之間的DNA序列。 5.在PCR擴(kuò)增的實(shí)驗(yàn)中,加入一種提取物(一種模板DNA片段),但實(shí)驗(yàn)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(guò)高 答案:C 解析:此現(xiàn)象屬于PCR技術(shù)中的假陽(yáng)性現(xiàn)象,其原因是靶基因污染。因此,在PCR實(shí)驗(yàn)中,一定要做到隔離操作區(qū)、分裝試劑、簡(jiǎn)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(shuō)法正確的是(　　) A.向右的過(guò)程為加熱(70~75 ℃)變性的過(guò)程 B.向左的過(guò)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(guò)程的條件、實(shí)質(zhì)都相同 D.圖中DNA片段共有4個(gè)游離的磷酸基、4個(gè)3端 答案:B 解析:變性后的DNA在迅速降溫后才會(huì)復(fù)性。變性與在生物體內(nèi)解旋過(guò)程的條件不同、實(shí)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(gè)游離的磷酸基和2個(gè)3端。 7.下列關(guān)于PCR的說(shuō)法,不正確的是(　　) A.PCR是體外復(fù)制DNA的技術(shù) B.PCR過(guò)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(kuò)增DNA片段的技術(shù);PCR過(guò)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(kuò)增過(guò)程中,DNA片段經(jīng)若干次擴(kuò)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(kuò)增與DNA復(fù)制類(lèi)似,其數(shù)量都呈指數(shù)增加,其圖形與C項(xiàng)相符。 9.“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?cái)U(kuò)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(gè)?(　　) 甲 乙 A.2 B.4 C.6 D.8 答案:D 解析:PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA時(shí),由2種引物決定所擴(kuò)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(gè)DNA。以此類(lèi)推,4次循環(huán)后共形成16個(gè)DNA,其中①②各1個(gè),③④各3個(gè),⑤共8個(gè)。 10.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)性及中溫延伸等幾步反應(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)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 答案:C 11.近10年來(lái),PCR技術(shù)成為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如圖),在很短的時(shí)間內(nèi),將DNA擴(kuò)增幾百萬(wàn)倍甚至幾十億倍,使實(shí)驗(yàn)室所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。 (1)加熱使DNA雙鏈打開(kāi),這一步是打開(kāi)　　　鍵,稱(chēng)為　　　　,在細(xì)胞中是在　　　　酶的作用下進(jìn)行的。 (2)當(dāng)溫度降低時(shí),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(gè)DNA分子,此過(guò)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(gè)條件,即一定的緩沖溶液、適宜的　　　　和　　　　。 (4)通過(guò)PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,若將一個(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4次之后,則15N標(biāo)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(bǔ)配對(duì)原則 (3)溫度　引物　 (4)1/16 解析:DNA雙螺旋的打開(kāi)過(guò)程,在細(xì)胞內(nèi)需要在解旋酶的作用下才能進(jìn)行,而這一過(guò)程在PCR反應(yīng)中,則是利用DNA分子的熱變性原理進(jìn)行的,這一過(guò)程在PCR反應(yīng)中稱(chēng)為變性。PCR反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是完成了DNA的復(fù)制過(guò)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(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行。因?yàn)镈NA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制,因此,一個(gè)DNA分子經(jīng)4次復(fù)制后會(huì)形成16個(gè)DNA分子,含32條脫氧核苷酸鏈,其中包含2條用15N標(biāo)記過(guò)的脫氧核苷酸鏈和30條含14N的脫氧核苷酸鏈,因此,15N標(biāo)記的脫氧核苷酸鏈占1/16。 三、綜合應(yīng)用 12.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?通常將磷酸基團(tuán)的末端稱(chēng)為5端,當(dāng)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(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　　　　　　　　　　　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)簡(jiǎn)述PCR技術(shù)的主要應(yīng)用。 答案:(1)堿基互補(bǔ)配對(duì)　 (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(cè)定等。 解析: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)。DNA復(fù)制時(shí)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))。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。