2024-2025學(xué)年高中生物限時訓(xùn)練13多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段含解析新人教版選修1

PAGEPAGE8多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段1.關(guān)于DNA聚合酶催化合成DNA子鏈的說法,正確的是()A.以DNA為模板,使DNA子鏈從5′端延長到3′端的一種酶B.TaqDNA聚合酶必需在每次高溫變性處理后再添加C.DNA聚合酶能特異性地復(fù)制整個DNA的全部序列D.TaqDNA聚合酶是從深海生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)覺的答案A解析DNA聚合酶不能從頭起先催化合成DNA,而只能從引物的3′端延長子鏈,即DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延長；TaqDNA聚合酶能耐高溫,所以在反應(yīng)體系中可反復(fù)利用,無須另外再添加；PCR擴(kuò)增的是引物之間的固定長度的DNA序列；TaqDNA聚合酶是1966年從美國黃石公園的一個熱泉中發(fā)覺的。2.符合PCR反應(yīng)條件的一項(xiàng)是()①穩(wěn)定的緩沖溶液環(huán)境 ②DNA模板③合成的引物 ④四種脫氧核苷酸⑤DNA聚合酶 ⑥解旋酶⑦溫控設(shè)備A.①②③④⑤⑥ B.①②③④⑤⑥⑦C.③④⑤⑥⑦ D.①②③④⑤⑦答案D解析在PCR反應(yīng)中,解旋是通過DNA熱變性實(shí)現(xiàn)的,解旋酶不是PCR反應(yīng)條件之一,其他各項(xiàng)都是PCR反應(yīng)必需的條件。3.如圖所示為DNA變性和復(fù)性示意圖,相關(guān)說法正確的是()A.向左的過程為加熱(80～100℃)變性的過程B.向右的過程是DNA雙鏈快速制冷復(fù)性C.變性與在生物體內(nèi)解旋過程的實(shí)質(zhì)相同D.圖中左側(cè)DNA片段共有4個游離的磷酸基團(tuán)、4個3′端答案C解析DNA體外的變性和體內(nèi)的解旋,其實(shí)質(zhì)是相同的,都是使氫鍵斷裂,DNA雙螺旋打開,只是體內(nèi)解旋須要解旋酶,體外變性需高溫條件。4.DNA擴(kuò)增過程中DNA片段經(jīng)若干次擴(kuò)增,其數(shù)目理論值改變應(yīng)與下圖中曲線相符的是()答案C解析DNA在擴(kuò)增過程中呈指數(shù)式增長,即一個DNA分子連續(xù)擴(kuò)增n次,理論上所產(chǎn)生的DNA分子數(shù)為2n個。5.以下為形成cDNA過程和PCR擴(kuò)增過程示意圖。據(jù)圖分析,下列說法正確的是()A.催化②⑤過程的酶都是DNA聚合酶,都能耐高溫B.催化①過程的酶是RNA聚合酶C.④過程發(fā)生的改變是引物與單鏈DNA結(jié)合D.假如RNA單鏈中A與U之和占該鏈堿基含量的40%,則一個雙鏈DNA中,A與U之和也占該DNA堿基含量的40%答案C解析圖中②⑤過程為DNA復(fù)制,這兩個過程都須要DNA聚合酶的催化,其中催化⑤過程的DNA聚合酶能耐高溫,但催化②過程的酶不耐高溫,A項(xiàng)錯誤；①為逆轉(zhuǎn)錄過程,該過程須要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化,B項(xiàng)錯誤；④為復(fù)性過程,發(fā)生的改變是引物與互補(bǔ)DNA鏈結(jié)合,C項(xiàng)正確；依據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則,假如RNA單鏈中A與U之和占該鏈堿基含量的40%,則一個雙鏈DNA中,A與T之和也占該DNA堿基含量的40%,DNA分子中不含堿基U,D項(xiàng)錯誤。6.多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法,其簡要過程如圖所示。下列關(guān)于PCR技術(shù)的敘述錯誤的是()A.PCR技術(shù)是在試驗(yàn)室中以少量DNA制備大量DNA的技術(shù)B.PCR反應(yīng)中上一輪循環(huán)合成的DNA可以作為下一輪反應(yīng)的模板C.PCR反應(yīng)體系中需添加從受體細(xì)胞中提取的解旋酶和DNA聚合酶D.應(yīng)用PCR技術(shù)與DNA分子雜交技術(shù)可以檢測基因突變答案C解析PCR技術(shù)是一項(xiàng)在生物體外快速擴(kuò)增特定DNA片段的技術(shù)；PCR技術(shù)須要模板DNA,且反應(yīng)中上一輪合成的DNA可以作為下一輪反應(yīng)的模板；PCR過程中利用高溫使DNA解旋,不須要解旋酶解旋,但需耐高溫的DNA聚合酶催化合成子代DNA；應(yīng)用PCR技術(shù)與DNA分子雜交技術(shù)可以檢測基因突變。7.下列有關(guān)DNA含量測定的敘述,錯誤的是()A.可利用DNA在260nm的紫外線波段有一劇烈的汲取峰這一特點(diǎn)來進(jìn)行DNA含量的測定B.測定時通常須要對樣品進(jìn)行稀釋C.干脆將樣品放在波長260nm處,測定其光汲取值D.可利用“DNA含量＝50×光汲取值×稀釋倍數(shù)”來計算樣品中的DNA含量答案C解析對樣品進(jìn)行測定前要以蒸餾水作為空白比照,在波長260nm處,將紫外分光光度計的讀數(shù)調(diào)整至零,而不能干脆測定樣品的光汲取值。8.PCR技術(shù)是把DNA片段在體外酶的作用下,合成許很多多相同片段的一種方法,利用它能快速而特異地擴(kuò)增任何要求的目的基因或DNA分子片段,它的基本過程如下圖所示：注：圖中短線表示每次擴(kuò)增過程中須要的引物。每個引物約含20個脫氧核苷酸,并分別與兩條單鏈DNA結(jié)合,其作用是引導(dǎo)合成DNA子鏈。(1)PCR與體內(nèi)DNA復(fù)制的不同之處主要表現(xiàn)在溫度上,在PCR中先用95℃高溫處理的目的是____________________；而這一過程在細(xì)胞內(nèi)是通過________實(shí)現(xiàn)的。(2)DNA子鏈復(fù)制的方向是____________,這是由于________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在PCR技術(shù)中所須要的引物實(shí)質(zhì)上是一種___________________。若將1個DNA分子拷貝10次,則須要在緩沖液中至少加入________個引物。(4)假定DNA片段含200對脫氧核苷酸,經(jīng)3次擴(kuò)增,從理論上計算須要________個游離的脫氧核苷酸。答案(1)使DNA變性(或使DNA的兩條鏈解開)解旋酶(2)從5′端到3′端DNA聚合酶只能從引物的3′端連接單個脫氧核苷酸分子(3)單鏈DNA或RNA分子211－2(4)2800解析在PCR中先用95℃高溫處理DNA的目的是使DNA分子中的氫鍵斷裂,兩條鏈解開,使DNA分子解旋,形成單鏈。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聚合酶供應(yīng)結(jié)合位點(diǎn),使DNA聚合酶從引物的3′端起先連接脫氧核苷酸,從而確定了DNA子鏈復(fù)制的方向是從子鏈的5′端向3′端延長。在DNA分子擴(kuò)增時,須要2種引物,由于新合成的子鏈都須要引物作為復(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,若將1個DNA分子復(fù)制10次,則須要的引物為2×210－2＝211－2個。DNA擴(kuò)增3次一共形成23＝8個子代DNA片段,需游離的脫氧核苷酸數(shù)為(8－1)×200×2＝2800個。9.多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種體外快速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)。PCR過程一般經(jīng)驗(yàn)下述30多次循環(huán)：95℃下使模板DNA變性、解聚→55℃下復(fù)性(引物與DNA模板鏈結(jié)合)→72℃下引物鏈延長(形成新的脫氧核苷酸鏈)。下列有關(guān)PCR過程的敘述中,不正確的是()A.變性過程中破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵,也可利用解旋酶實(shí)現(xiàn)B.復(fù)性過程中引物與DNA模板鏈的結(jié)合依靠堿基互補(bǔ)配對原則完成C.延長過程中須要DNA聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸D.PCR與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所須要酶的最適溫度較高答案C解析體外解旋通過加熱破壞氫鍵,而體內(nèi)解旋過程依靠于解旋酶；體內(nèi)外的DNA復(fù)制均遵循相同的堿基互補(bǔ)配對原則；PCR的前提是已知待擴(kuò)增DNA的一小段序列,以便合成引物,PCR只能擴(kuò)增一對引物之間的DNA序列。PCR反應(yīng)的產(chǎn)物是DNA,因此該過程須要的原料是四種脫氧核苷酸,不是核糖核苷酸。10.在PCR擴(kuò)增DNA的試驗(yàn)中,依據(jù)設(shè)計,一分子DNA經(jīng)30次循環(huán)后,應(yīng)得到約230個DNA分子,但結(jié)果只有約210個DNA分子。出現(xiàn)該現(xiàn)象的緣由可能是()①循環(huán)次數(shù)不夠②TaqDNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制③引物不能與親鏈結(jié)合④系統(tǒng)設(shè)計欠妥A.①②③ B.①②④C.①③④ D.②③④答案B解析①循環(huán)次數(shù)過少,產(chǎn)物的量比預(yù)期的少；②TaqDNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制會導(dǎo)致擴(kuò)增效率低,得到的產(chǎn)物比預(yù)期的少；③假如引物設(shè)計不合理,則無法進(jìn)行擴(kuò)增；④PCR系統(tǒng)設(shè)置欠妥,將達(dá)不到預(yù)期的效果。11.復(fù)性溫度是影響PCR特異性的較重要的因素。變性后溫度快速冷卻至40～60℃,可使引物與模板發(fā)生結(jié)合。PCR的結(jié)果可不考慮原來解旋開的兩個DNA模板鏈的重新結(jié)合,緣由不包括()A.模板DNA比引物困難得多B.引物和模板之間的碰撞結(jié)合機(jī)會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模板互補(bǔ)鏈之間的碰撞C.加入引物的量足夠多而模板鏈數(shù)量少D.模板鏈加熱解旋已經(jīng)變性不行能再次結(jié)合答案D解析DNA雙鏈變性解旋后是可以再次結(jié)合的,只不過是在PCR中,引物量較多,與DNA模板鏈結(jié)合機(jī)會大,而原來兩條母鏈再次結(jié)合的機(jī)會小。12.如圖中PCR其次輪產(chǎn)物a、b、c、d分別是以PCR第一輪產(chǎn)物的哪一條單鏈DNA為模板復(fù)制產(chǎn)生的()A.②①③④ B.①③④②C.①②④③ D.①②③④答案D解析以①鏈為模板復(fù)制而來的DNA應(yīng)只含有引物Ⅰ(a),以④鏈為模板復(fù)制而來的DNA應(yīng)只含有引物Ⅱ(d),b、c是以②③為模板復(fù)制而來的。13.如圖為細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制過程示意圖,該過程在體外也可進(jìn)行,以獲得大量相同的DNA片段,該項(xiàng)技術(shù)被稱為PCR技術(shù),又稱為多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng),請分析回答下列問題：(1)PCR過程與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比,主要不同點(diǎn)是________________________________________________________________________。(2)PCR技術(shù)過程的三個步驟是：________、________、________。(3)假設(shè)PCR過程中,只用一個DNA片段作為模板,30次循環(huán)后,理論上反應(yīng)物中有________個這樣的DNA片段。(4)PCR技術(shù)能在幾小時內(nèi)將微量的DNA片段特異性地擴(kuò)增上百萬倍,從而解決了樣品中DNA含量低,難以分別的難題,試舉兩例,說明PCR技術(shù)的應(yīng)用：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)PCR過程是高溫變性解旋,不須要解旋酶(2)變性復(fù)性延長(3)230(4)刑偵破案、親子鑒定、疑難疾病的診斷、基因序列分析(答出兩點(diǎn)即可)解析(1)PCR過程與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比,主要不同點(diǎn)是：PCR過程是高溫變性解旋,不須要解旋酶。(2)PCR的每次循環(huán)可以分為變性、復(fù)性和延長三個步驟。(3)由于一個DNA片段作為模板,一次循環(huán)能產(chǎn)生2個DNA片段,所以30次循環(huán)后,反應(yīng)物中大約有230個這樣的DNA片段。(4)PCR技術(shù)有廣泛的應(yīng)用,可以用于遺傳疾病的診斷、刑偵破案、親子鑒定、基因序列分析等方面。14.在遺傳病及刑事案件偵破中常須要對樣品DNA進(jìn)行分析,PCR技術(shù)能快速擴(kuò)增DNA片段,在幾個小時內(nèi)復(fù)制出上百萬份的DNA拷貝,有效地解決了因?yàn)闃悠分蠨NA含量太低而難以對樣品進(jìn)行分析探討的問題。據(jù)圖回答相關(guān)問題：(1)在相應(yīng)的橫線上寫出引物Ⅱ結(jié)構(gòu),并在復(fù)性這一步驟中將引物Ⅱ置于合適的位置。(2)在相應(yīng)的橫線上寫出循環(huán)一次后生成的DNA分子。(3)若將作為原料的4種脫氧核苷酸用32P標(biāo)記,請分析循環(huán)一次后生成的DNA分子的特點(diǎn)：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________,循環(huán)n次后生成的DNA分子中不含放射性的單鏈占總單鏈的比例為________。(4)PCR反應(yīng)過程的前提條件是________,PCR技術(shù)利用DNA的________原理解決了這個問題。(5)在對樣品DNA進(jìn)行分析的過程中發(fā)覺,DNA摻雜著一些組蛋白,要去除這些組蛋白可加入的物質(zhì)是________。答案(1)5′—G—A—OH(2)3′—C—C……A—G—5′5′—G—G……T—C—3′5′—G—G……T—C—3′3′—C—C……A—G—5′(3)每個DNA分子各有一條鏈含32P1/2n(4)DNA解旋熱變性(5)蛋白酶解析(1)DNA聚合酶不能從頭起先合成DNA,只能從3′端延長DNA鏈,所以子鏈延長方向?yàn)?′→3′,引物Ⅰ與b鏈部分堿基互補(bǔ),引物Ⅱ則與a鏈部分堿基互補(bǔ),且連接到a鏈的3′端,故引物Ⅱ的結(jié)構(gòu)為5′—G—A—OH,復(fù)性結(jié)果見答案。(2)經(jīng)過一次循環(huán)后,產(chǎn)生的兩個DNA分子分別含有引物Ⅰ和引物Ⅱ。(3)由于作為原料的4種脫氧核苷酸被32P標(biāo)記,所以新合成的子鏈均含有放射性,一次循環(huán)后的兩個DNA中各有一條鏈含32P,若復(fù)制n次,共產(chǎn)生2n個DNA分子,其中只有DNA母鏈不含32P,則循環(huán)n次后生成的DNA分子中不含放射性的單鏈占總單鏈的比例為2/(2n×2)＝1/2n。(4)DNA復(fù)制是以兩條母鏈為模板,依據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則進(jìn)行的。因此,PCR反應(yīng)過程的前提條件是DNA解旋,使兩條母鏈的堿基暴露出來,才能依據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則把相應(yīng)的堿基一個個地連接起來形成子鏈。DNA分子在80～100℃的溫度范圍內(nèi)變性,雙鏈解聚成單鏈,當(dāng)溫度漸漸降低時,又能重新結(jié)合形成雙鏈。(5)DNA中雜質(zhì)蛋白的去除可利用酶的專一性,即加入蛋白酶除去。15.利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因,其原理與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制類似(如圖所示)。圖中引物a、b為單鏈DNA樣品片段,它是子鏈合成延長的基礎(chǔ)。請回答有關(guān)問題：(1)PCR擴(kuò)增起先前,須要向離心管中加入的物質(zhì)除了DNA樣品、TaqDNA聚合酶,以及緩沖液之外,還須要加入______________和________。(2)A、B、C中屬于復(fù)性的步驟是________,A過程的目的是______________。(3)C步驟溫度為72℃時發(fā)揮作用的酶是__________________。(4)從理論上分析,PCR技術(shù)利用DNA分子的________復(fù)制的方式擴(kuò)增,一個樣品DNA分子經(jīng)n次循環(huán)共需消耗引物a的數(shù)量為________。(5)設(shè)計引物是PCR技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。某同學(xué)設(shè)計的兩組引物(引物對B只標(biāo)注了部分堿基序列)都不