【全程方略】2014年高中生物专题5课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段课时训练新人教版选修1

-1-课时训练·速提升【基础达标】1.PCR过程中,引物的作用是()A.打开DNA双链,使DNA解旋为单链B.催化合成DNA子链C.使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始复制D.为DNA复制过程提供模板2.PCR的每次循环都可以分为三步,按循环的顺序排列是()A.变性、延伸、复性B.变性、复性、延伸C.复性、变性、延伸D.延伸、变性、复制3.PCR利用了DNA的热变性原理,PCR仪实际上也是一种能自动调控温度的仪器。下列对PCR过程中“温度的控制”的说法,错误的是()A.PCR反应需要高温,是为了确保模板是单链B.延伸的温度必须高于复性温度,而低于变性温度C.要用耐高温的DNA聚合酶D.需要耐高温的解旋酶4.假设PCR反应中,只有1个DNA的片段作为模板,在5次循环后,反应物中大约有这样的DNA片段的个数是()A.8B.16C.32D.645.下列有关PCR的叙述,不正确的是()A.是一种酶促反应B.引物决定了扩增的特异性C.扩增对象是氨基酸序列D.扩增对象是DNA序列6.关于DNA的复制,下列叙述正确的是()A.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从5′端延伸DNA链B.DNA复制不需要引物C.引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合D.DNA的合成方向总是从子链的3′端向5′端延伸7.下列有关PCR的叙述中正确的是()A.PCR反应所需要的引物只是RNAB.PCR反应所需要的原料是核糖核苷酸-2-C.PCR反应所需要的酶在60℃会变性D.PCR反应需要在一定的缓冲溶液中进行8.在PCR的实验操作中,下列说法正确的是()①PCR所用的缓冲液和酶要在常温下储存②离心管的盖子一定要盖严③用手指轻弹离心管壁④离心的目的是使反应液集中在离心管的底部A.①②③B.①②④C.②③④D.①③④9.下列操作过程的叙述中错误的是()A.PCR实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌B.PCR所用缓冲液和酶从冰箱拿出之后,迅速融化C.PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份,并在-20℃储存D.在微量离心管中添加反应成分时,每吸取一种试剂后,移液器上的枪头都必须更换10.PCR是一种DNA体外扩增技术,被广泛应用于基因扩增和DNA序列测定等各方面。下图是PCR技术示意图,请回答下列问题:(1)标准的PCR过程一般分为、、三大步骤。-3-(2)引物是此过程中必须加入的物质,从化学本质上说,引物是一小段。(3)将双链DNA,使之变性,从而导致。(4)引物延伸需提供作为原料。【能力提升】1.PCR操作中,从第二轮循环开始扩增的DNA片段()A.固定长度B.一端固定C.都不固定D.不能确定2.复性温度是影响PCR特异性的较重要因素。变性后温度冷却至40℃～60℃,可使引物和模板发生结合。PCR的结果可不考虑原来解旋开的两个DNA模板链的重新结合,原因不包括()A.由于模板DNA比引物复杂得多B.引物和模板之间的碰撞结合机会远远高于模板互补链之间的碰撞C.加入引物的量足够多而模板链数量少D.模板链加热解旋已经变性不可能再次结合3.关于PCR技术的应用,错误的一项是()A.古生物学、刑侦破案、DNA序列测定B.诊断遗传疾病、基因克隆、古生物学C.DNA序列测定、基因克隆、刑侦破案D.诊断遗传疾病、合成核苷酸、DNA序列测定4.在PCR反应中,只有一个DNA的片段作为模板,经过一次循环后,含引物Ⅰ的DNA单链占DNA总链数的()A.1/2B.1/4C.1D.1/85.(2013·江苏高考)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应,为了克服这个缺陷,可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙述正确的是(多选)()A.设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列B.用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列C.PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶D.一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞6.在进行DNA亲子鉴定时,需大量的DNA。PCR技术(多聚酶链式反应)可以使样品DNA扩增,获得大量DNA克隆分子。该技术的原理是利用DNA的半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制(如图,图中黑色长方形-4-是引物)。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。(1)图中的变性、延伸分别是指、。(2)假设PCR反应中的DNA模板为P,第一轮循环的产物2个子代DNA为N1,第二轮的产物4个子代DNA为N2,N1、N2中分别含有模板DNA单链的DNA分别有个、个。若继续循环,该DNA片段共经过30次循环后能形成个DNA片段。(3)某样品DNA分子中共含3000个碱基对,碱基数量满足AT1GC2，若经5次循环,至少需要向试管中加入个腺嘌呤脱氧核苷酸。(不考虑引物所对应的片段)(4)若下图为第一轮循环产生的产物,请绘出以a链和b链为模板经PCR扩增的产物。7.在遗传病及刑事侦破案件中常需要对样品DNA进行分析,PCR技术能快速扩增DNA片段,在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝,有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题。据图回答相关问题:-5-(1)在相应的横线上写出引物Ⅱ,并在复性这一步骤中将引物Ⅱ置于合适的位置。(2)在相应的横线上写出循环一次后生成的DNA分子。(3)若将作为原料的4种脱氧核苷酸用32P标记,请分析循环一次后生成的DNA分子的特点:,循环n次后生成的DNA分子中不含放射性的单链占总单链的比例为。(4)PCR反应过程的前提条件是,PCR技术利用DNA的原理解决了这个问题。(5)在对样品DNA进行分析的过程中发现,DNA掺杂着一些组蛋白,要去除这些组蛋白可加入的物质是。答案解析【基础达标】1.【解析】选C。DNA聚合酶无法从头合成脱氧核苷酸链,只能从3′端开始。引物是一小段核苷酸序列,使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始复制。2.【解析】选B。PCR的过程为:变性(解开DNA双链)、复性(母链和引物碱基配对结合)、延伸(DNA聚合酶从引物的3′端合成脱氧核苷酸链)。3.【解析】选D。PCR是体外DNA扩增技术,DNA双链的解开不需要解旋酶,而是靠高温使其变性解体。复性前,在耐高温的TaqDNA聚合酶的作用下根据碱基互补配对原则合成新的DNA,因此延伸的温度要高于复性温度但低于变性温度。4.【解析】选C。经过5次循环,DNA复制5次,可得DNA的个数为25=32个。-6-5.【解析】选C。PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术,它以极少量的DNA为模板,以四种脱氧核苷酸为原料,在引物的作用下使DNA聚合酶从引物的3′端连接脱氧核苷酸,短时间内迅速复制上百万份的DNA拷贝。6.【解析】选C。由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从引物的3′端开始延伸;由于DNA分子是反向平行的,子链是依据碱基互补配对原则,在DNA聚合酶作用下合成的,其合成方向是从子链5′端向3′端延伸。7.【解析】选D。PCR一般用DNA单链片段作为引物,这样合成的DNA分子就不用再切去末端,也可以是一小段RNA,A项错误。PCR要合成的是DNA,所以需要的原料是脱氧核苷酸,B项错误。PCR所需的酶至少要耐受DNA变性的温度,即90℃以上的温度,C项错误。酶发挥作用需要一定的pH等条件,因此需要缓冲溶液,D项正确。8.【解析】选C。PCR所用的缓冲液和酶需装成小份,并在-20℃储存;盖严离心管口的盖子,防止实验中外源DNA污染;用手指轻轻弹击管的侧壁,使反应液混合均匀;离心的目的是使反应液集中在离心管的底部,提高反应效果。9.【解析】选B。PCR所用缓冲液和酶从冰箱拿出之后,应放在冰块上缓慢融化,这样才能不破坏缓冲液中稳定性较差的成分,同样保护酶的活性不被破坏。10.【解析】(1)标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步骤,这三大步骤需要的温度依次是95℃、55℃、72℃。(2)引物是此过程中必须加入的物质,从化学本质上说,引物是一段DNA或RNA,它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。(3)在PCR反应过程中,当温度上升到90℃以上时,双链DNA解聚为单链。(4)当系统温度上升到72℃左右时,溶液中的4种脱氧核苷酸(A、G、C、T)在DNA聚合酶的作用下,根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。答案:(1)变性复性延伸(2)DNA或RNA(3)加热到95℃双链DNA解聚成两条单链(4)4种脱氧核苷酸【能力提升】1.【解析】选D。因为模板在整个扩增过程中一直存在,所以第二轮循环扩增的DNA片段不能确定。2.【解题关键】解答本题的关键是明确复性的原因:(1)两条链上的碱基序列恰好能够互补配对,因此这种复性既可发生在两条DNA单链之间,也可发生在DNA单链和RNA引物之间。(2)复性到底是哪两条链之间配对,主要是看链的复杂程度和碰撞几率。-7-【解析】选D。复性的原理是碱基互补配对,解旋后DNA分子变成单链,碱基序列未发生改变,冷却后仍可以进行复性。故D选项错误。3.【解析】选D。PCR技术是体外扩增DNA的技术,用来在体外合成大量DNA,供各种研究或诊断需要。本技术用脱氧核苷酸作为原料,但这个过程无法合成核苷酸。4.【解析】选B。循环一次,合成两个DNA分子。四条单链。有两条是母链,其上无引物。新合成的两条链,一条含引物Ⅰ,另一条含引物Ⅱ,因此只有1/4含引物Ⅰ。5.【解题关键】解答本题，需要注意以下两点：(1)明确PCR技术扩增DNA时，DNA的复制过程与细胞内DNA复制类似。(2)明确DNA聚合酶不能从起始端合成DNA。【解析】选B、D。本题考查PCR技术。A项中，设计扩增目的基因的引物时，要考虑扩增的目的基因与载体两端序列碱基互补配对，故错误。B项中，DNA复制沿着模板进行，不必知道基因的全部序列，故正确。C项中，PCR技术中的DNA聚合酶是耐高温的DNA聚合酶，不是从受体细胞中提取的DNA聚合酶，故错误。D项中，目的基因编码产物不同，相应的受体细胞不同，故正确。6.【解析】(1)变性的实质是DNA双链解旋;延伸的实质是以DNA单链为模板,按照碱基互补配对原则合成子链的过程。(2)由于PCR原理为DNA双链复制,其特点是半保留复制,所以无论复制几次,模板链一直存在于2个DNA分子中。DNA复制的数量变化是指数式增长方式。(3)由(A+T)/(G+C)=1/2可知A∶T∶G∶C=1∶1∶2∶2,所以A的比例为1/6,在一个DNA分子中的数量为3000×2×(1/6)=1000个,5次循环的DNA数为32个,所以以原料合成的DNA数相当于32-1=31个,至少需腺嘌呤脱氧核苷酸为31×1000=31000个。(4)画图的关键是注意引物A、B的位置和所对应的模板链。答案:(1)模板DNA双链解聚形成单链在DNA聚合酶的作用下,原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链(2)22230(3)31000(4)如图7.【解析】(1)DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3′端延伸DNA链,所以引物就提供了3′端,子链延伸方向为5′→3′,引物Ⅰ与b链部分碱基互补,引物Ⅱ则与a链部分碱基互补,且连接到a链的3′端,故引物Ⅱ的结构为-8-5′-G-A-OH,复性结果为:HO-A-G-5′5′-G-G……T-C-3′。(2)经过一次循环后,产生的两个DNA分子分别含有引物Ⅰ和引物Ⅱ。(3)由于作为原料的4种脱氧核苷酸被32P标记,所以新合成的子链均含有放射性,一次循环后的两个DNA中各有一条链含32P,若复制n次,共产生子链2n×2,其中只有DNA母链不含32P,则其所占比例为2/(2n·2)=1/2n。(4)DNA复制是以两条母链为模板,按照碱基互补配对原则进行的。因此,首先要解旋,使两条母链的碱基暴露出来,才能按照碱基互补配对原则把相应的碱基一个个地连接起来。DNA分子在80℃～100℃的温度范围内变性,双链解开成单链,当温度慢慢降低时,又能重新结合形成双链。(5)本题考查了DNA中杂质蛋白质的去除,