2019高中生物 第4章 现代生物技术 4.3 聚合酶链式反应技术练习 北师大版选修1.doc

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1、1第第 3 3 节节 聚合酶链式反应技术聚合酶链式反应技术 课时过关能力提升 一、基础巩固 1.下列有关 PCR 技术的说法,不正确的是( ) A.PCR 技术是在细胞内完成的 B.PCR 技术是一项在生物体外复制特定 DNA 的核酸合成技术 C.PCR 技术的原理与 DNA 复制的原理相同 D.PCR 技术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 技术是在生物体外进行 DNA 复制的技术,其原理与 DNA 复制的原理相同,但前提是必须要 有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根据核苷酸序列合成的引物。 2.变性作用是指核酸双螺旋结构被破坏,双链解开,但共价键并未断裂。引起

2、变性的因素很多,升高 温度、过酸、过碱以及加入变性剂等都能造成核酸变性。PCR 的反应过程中,引起变性的因素是( ) A.pH 过高B.pH 过低 C.升高温度D.加入酒精 答案:C 解析:各选项的条件均能导致 DNA 分子变性,但在 PCR 反应中,变性后还要进行复制和延伸等过程, 过酸、过碱、酒精等能够导致反应过程中的酶变性失活,使 DNA 扩增不能进行。PCR 反应中的 DNA 聚合酶是耐热的,所以可选用升高温度使 DNA 变性。 3.下面关于 DNA 对高温的耐受性的说法,不正确的是( ) A.DNA 对高温的耐受性一般要比蛋白质强 B.DNA 变性后,即使恢复到常温,活性也不能恢复

3、C.不同生物的 DNA 的“变性”温度不一定相同 D.在深海热泉附近生活的生物的 DNA 对高温的耐受性更强,其 DNA 中鸟嘌呤所占的比例更高 答案:B 解析:DNA 变性后,恢复到常温,活性还能恢复。深海热泉附近温度很高,生活在那里的生物的 DNA 的 稳定性也应更高。G 与 C 之间含有三个氢键,T 与 A 之间含有两个氢键,G、C 含量越高,DNA 分子越 稳定。 4.PCR 实验的特异性主要取决于( ) A.DNA 聚合酶的种类 B.反应体系中模板 DNA 的量 C.引物序列的结构和长度 D.循环周期的序数 答案:C 解析:PCR 过程中要加入两种引物,而 PCR 扩增的对象就是两种

4、引物之间的 DNA 序列。 5.在 PCR 扩增的实验中,加入一种提取物(一种模板 DNA 片段),但实验得到的产物却有 2 种 DNA。其 原因可能是( ) A.基因突变 B. Taq DNA 聚合酶发生变异 C.基因污染 D.温度过高 答案:C 解析:此现象属于 PCR 技术中的假阳性现象,其原因是靶基因污染。因此,在 PCR 实验中,一定要做 到隔离操作区、分装试剂、简化操作程序、用一次性吸头等,尽量避免靶基因污染。 二、能力提升 6.下面示意表示了 DNA 变性和复性。下列相关说法正确的是( )2A.向右的过程为加热(7075 )变性的过程 B.向左的过程是在迅速降温的条件下 DNA

5、双链复性 C.变性与在生物体内解旋过程的条件、实质都相同 D.图中 DNA 片段共有 4 个游离的磷酸基、4 个 3端 答案:B 解析:变性后的 DNA 在迅速降温后才会复性。变性与在生物体内解旋过程的条件不同、实质相同, 在生物体内解旋需要解旋酶,且温度不升高。任一 DNA 片段都有 2 个游离的磷酸基和 2 个 3端。 7.下列关于 PCR 的说法,不正确的是( ) A.PCR 是体外复制 DNA 的技术 B.PCR 过程中只需要模板 DNA、2 种引物、大量三磷酸脱氧核苷酸原料 C.Taq酶是一种热稳定的 DNA 聚合酶 D.PCR 利用的是 DNA 的半保留复制原理 答案:B 解析:P

6、CR 技术是一种在体外迅速扩增 DNA 片段的技术;PCR 过程除需要 DNA 分子双链作为模板、2 种引物、大量三磷酸脱氧核苷酸原料外,还需要酶和能量等。Taq酶是一种耐热的 DNA 聚合酶。PCR 技术的复制原理和 DNA 的复制原理是一样的,都是半保留复制。 8.DNA 扩增过程中,DNA 片段经若干次扩增,其数量的理论值变化与下图相符的是( )答案:C 解析:DNA 扩增与 DNA 复制类似,其数量都呈指数增加,其图形与 C 项相符。 9.“X 基因”是 DNA 分子上一个有遗传效应的片段,若要用 PCR 技术特异性地扩增“X 基因”,需在 PCR 反应中加入 2 种引物,2 种引物及

7、其与模板链的结合位置如图甲所示。经 4 次循环后产物中有 五种不同的 DNA 分子,如图乙所示,其中第种 DNA 分子有几个?( )甲乙 A.2B.4C.6D.8 答案:D3解析:PCR 技术扩增 DNA 时,由 2 种引物决定所扩增的 DNA 片段的特定序列,上一次循环的产物为下 一次循环的模板。第一次循环形成和,第二次循环形成4 个 DNA。以此类推,4 次循环 后共形成 16 个 DNA,其中各 1 个,各 3 个,共 8 个。 10.多聚酶链式反应(PCR 技术)是体外酶促合成特异 DNA 片段的一种方法,由高温变性、低温复性及 中温延伸等几步反应组成一个周期,循环进行,使目的 DNA

8、 得以迅速扩增,其简要过程如下图所示。 下列关于 PCR 技术叙述不正确的是( )A.PCR 技术是在实验室中以少量 DNA 制备大量 DNA 的技术 B.反应中新合成的 DNA 又可以作为下一轮反应的模板 C.PCR 技术中以核糖核苷酸为原料,以指数方式扩增 D.应用 PCR 技术与探针杂交技术可以检测基因突变 答案:C 11.近 10 年来,PCR 技术成为分子生物学实验室的一种常规手段,其原理是利用 DNA 半保留复制,在 试管中进行 DNA 的人工复制(如图),在很短的时间内,将 DNA 扩增几百万倍甚至几十亿倍,使实验室 所需的遗传物质不再受限于活的生物体。请回答下列问题。(1)加热

9、使 DNA 双链打开,这一步是打开 键,称为 ,在细胞中是在 酶的作用 下进行的。 (2)当温度降低时,引物与模板末端结合,在 DNA 聚合酶的作用下,引物沿模板延伸,最终合成 2 个 DNA 分子,此过程中原料是 ,遵循的原则是 。 (3)PCR 技术的必需条件,除了模板、原料、酶以外,至少还有三个条件,即一定的缓冲溶液、适宜的 和 。 (4)通过 PCR 技术使 DNA 分子大量复制,若将一个用15N 标记的 DNA 分子放入试管中,以14N 标记的脱氧核苷酸为原料,连续复制 4 次之后,则15N 标记的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链总数的比例为 。 答案:(1)氢 变性 解旋 (2) 4

10、 种三磷酸脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 (3)温度 引物 (4)1/16 解析:DNA 双螺旋的打开过程,在细胞内需要在解旋酶的作用下才能进行,而这一过程在 PCR 反应中, 则是利用 DNA 分子的热变性原理进行的,这一过程在 PCR 反应中称为变性。PCR 反应的实质就是完 成了 DNA 的复制过程,因此需要 DNA 模板、酶、原料(三磷酸脱氧核苷酸)、适宜的温度、引物、一 定的缓冲溶液等条件,并严格遵循碱基互补配对原则进行。因为 DNA 分子的复制是半保留复制,因 此,一个 DNA 分子经 4 次复制后会形成 16 个 DNA 分子,含 32 条脱氧核苷酸链,其中包含 2 条用15N标记

11、过的脱氧核苷酸链和 30 条含14N 的脱氧核苷酸链,因此,15N 标记的脱氧核苷酸链占 1/16。三、综合应用 12.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增 DNA 片段的技术。请回答下列有关 PCR 技术的基本 原理及应用问题。 (1)DNA 的两条链是反向平行的,通常将磷酸基团的末端称为 5端,当引物与 DNA 母链遵循 的原则结合后,DNA 聚合酶就能从引物的 3端开始延伸 DNA 链。 (2)PCR 利用 DNA 的热变性原理解决了打开 DNA 双链的问题,但又导致了 DNA 聚合酶失活的新问题。 到 20 世纪 80 年代,科学家从一种Taq细菌中分离到 ,它的发4现和应用解决

12、了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来,所用的培养基叫 。 (3)PCR 的每次循环可以分为 三步。假设在 PCR 反应中,只有一个 DNA 片段 作为模板,请计算在 5 次循环后,反应物中大约有 个这样的 DNA 片段。 (4)简述 PCR 技术的主要应用。 答案:(1)碱基互补配对 (2)耐高温的Taq DNA 聚合酶 选择培养基 (3)变性、复性和延伸 32 (4)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和 DNA 序列测定等。 解析:因 PCR 利用了 DNA 的热变性原理解决了打开 DNA 双链的问题,所以用于催化 DNA 复制过程的 DNA 聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。 DNA 复制时两条链均作为模板,进行半保留复制,所以复制 5 次后得到的子代 DNA 分子数为 25=32(个)。 PCR 技术可以对 DNA 分子进行扩增,所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆 和 DNA 序列测定等方面。