2019-2020学年高中生物4.2分子生物学技术习题含解析苏教版选修1

-1-第二节分子生物学技术1.标准的PCR过程一般分为变性、退火、延伸三大步,这三大步需要的温度依次是()A.94℃、55℃、72℃B.72℃、55℃、94℃C.55℃、94℃、72℃D.80℃、55℃、72℃解析:当温度上升到94℃(90~96℃)以上时,双链DNA解聚为单链,称之为变性;当温度下降到50℃(40~60℃)左右时,两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合;当温度上升到72℃(70~75℃)左右时,溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在TaqDNA聚合酶的作用下,根据碱基互补配对原则合成新的DNA链,称为延伸。答案:A2.DNA的复制需要引物,其主要原因是()A.可加快DNA的复制速度B.引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合C.引物的5'端有助于DNA聚合酶延伸DNA链D.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3'端延伸DNA链解析:DNA的两条链是反向平行的,为了明确地表示DNA的方向,通常将DNA的羟基(—OH)末端称为3'端,而磷酸基团的末端称为5'端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从3'端延伸DNA链。因此,DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后,DNA聚合酶就能从引物的3'端开始延伸DNA链,DNA的合成方向总是从子链的5'端向3'端延伸。答案:D3.下列有关PCR反应的叙述正确的是()A.PCR反应所需要的引物只是RNAB.PCR反应所需要的材料是核糖核苷酸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解析:PCR反应需要的引物是DNA或RNA,反应所需要的材料是脱氧核苷酸,PCR所需要的酶是耐高温的,在60℃不会变性。答案:D4.有关PCR技术,下列叙述不正确的是()A.用于PCR的引物长度通常为15~40个核苷酸B.在用PCR技术扩增DNA时,DNA的复制过程与细胞内DNA的复制类似C.PCR反应只需一定的缓冲溶液、DNA模板以及四种脱氧核苷酸D.PCR一般经历三十多次循环,每次循环分为变性、复性、延伸解析:PCR反应中需要的条件有模板(DNA分子)、原料(4种脱氧核苷酸)、酶(耐高温TaqDNA聚合酶)、引物(一段DNA或RNA)和一定的缓冲液等。答案:C5.PCR技术扩增DNA,需要的条件是()①目的基因②引物③四种脱氧核苷酸④DNA聚合酶等⑤mRNA⑥核糖体A.②③④⑤B.①②③⑥C.①②③④D.①③④⑤解析:PCR技术需要目的基因作为扩增的模板,耐高温DNA聚合酶催化反应的进行,而引物是满足DNA聚合酶起作用的需要,四种脱氧核苷酸是该过程的原料。答案:C-2-6.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述三十多次循环;94℃下使模板DNA变性、解链→55℃下退火(引物与DNA模板链结合)→72℃下引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是()A.变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现B.复性过程中引物与DNA模板链的结合依靠互补配对原则完成C.延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸D.PCR与细胞内DNA复制相比,所需要酶的最适温度较高解析:变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现;复性过程中引物与DNA模板链的结合依靠互补配对原则完成;延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核糖核苷酸;PCR与细胞内DNA复制相比,所需要酶的最适温度较高。答案:C7.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.超过80℃后DNA将变性,即使恢复到常温,生物活性也不能恢复C.不同生物的DNA“变性”温度不一定相同D.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解析:蛋白质一般不能忍受80℃以上的高温,一旦达到此温度,其结构往往会发生不可逆转的破坏,而DNA一般在80℃以上情况下才会变性,一旦温度降低,其在高温下解开的两条链又会重新结合成双链,恢复其活性。由于G—C碱基对通过三个氢键相连,所以更稳定。答案:B8.关于PCR的说法不正确的是()A.PCR是体外复制DNA的技术B.Taq聚合酶是一种热稳定的DNA聚合酶C.模板DNA只能来源于人工合成D.PCR利用的是DNA双链复制原理解析:模板DNA既可来源于动物、植物、微生物,也可来源于人工合成。答案:C9.PCR操作中,从第二轮循环开始扩增的DNA片段()A.长度固定B.一端固定C.都不固定D.不能确定解析:PCR扩增产物可分为长产物片段和短产物片段两部分。短产物片段的长度严格地限制在两个引物链5'端之间,是需要扩增的特定片段。进入第二轮循环后,引物除与原始模板结合外,还要同新合成的链(即“长产物片段”)结合,引物在与新链结合时,由于新链模板的5'端序列是固定的,这就等于这次延伸的片段3'端被固定了终点,保证了新片段的起点和终点都限定于引物扩增序列以内,形成长短一致的“短产物片段”。答案:A10.使用PCR仪的具体实验操作顺序应为()①设计好PCR仪的循环程序②按配方准备好各组分③用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分④进行PCR反应⑤离心使反应液集中在离心管底部A.②③⑤④①B.①⑤③④②C.②③⑤①④D.④②⑤③①解析:使用PCR仪进行DNA扩增前,首先按照PCR体系配方,依次将各组分加入微量离心管离心,使反应液集中于试管底部,然后再设计好PCR仪的循环程序进行PCR反应。-3-答案:C11.(2014·山东高考理综)玉米是重要的粮食作物,经深加工可生产酒精、玉米胚芽油和果糖等。流程如下:(1)玉米秸秆中的纤维素经充分水解后的产物可被酵母菌利用发酵生产酒精。培养酵母菌时,该水解产物为酵母菌的生长提供。发酵过程中检测酵母菌数量可采用法或稀释涂布平板法计数。(2)玉米胚芽油不易挥发,宜选用法或法从玉米胚芽中提取。(3)玉米淀粉经酶解形成的葡萄糖可在葡萄糖异构酶的作用下转化成果糖。利用技术可使葡萄糖异构酶重复利用,从而降低生产成本。(4)利用PCR技术扩增葡萄糖异构酶基因时,需用耐高温的催化。PCR一般要经历三十次以上的循环,每次循环包括变性、和三步。解析:本题解题的关键是熟悉相关的实验操作。(1)纤维素的水解产物是葡萄糖,可为酵母菌的生长提供碳源。酵母菌计数时,如果种群密度较小,则可通过显微镜直接计数;如果种群密度较大,可以采用稀释涂布平板法计数。(2)易挥发的芳香油主要采用蒸馏法提取,而提取不易挥发的玉米油,可采用压榨法或萃取法。(3)将葡萄糖异构酶固定化,可使其重复利用,从而降低生产成本。(4)PCR技术中,需在高温下将DNA分解成单链,因而需耐热的(Taq)DNA聚合酶;PCR技术中的每次循环都包括三个步骤:变性→复性→延伸。答案:(1)碳源显微镜直接计数(2)压榨萃取(注:两空可颠倒)(3)固定化酶(4)(Taq)DNA聚合酶复性(或退火)延伸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,通常将的末端称为5'端,当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后,DNA聚合酶就能从引物的开始延伸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,它的发现和应用解决了上述问题。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)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。。解析:(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3'羟基上,与DNA母链结合的RNA引物就提供这个羟基。(2)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。在高温环境中培养微生物,只有耐高温的微生物才能生存,其他微生物因高温下酶变性而死亡。用这样的选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。(3)DNA复制两条链均作为模板,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。(4)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。答案:(1)磷酸基团3'端-4-(2)耐高温的TaqDNA聚合酶选择培养基(3)32(4)病原体鉴定、遗传学诊断、免疫学研究、癌基因探索及治疗、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等13.随着研究的不断深入,PCR方法被不断改进。到目前它从一种定性的分析方法发展到定量测定;从原先只能扩增几个kb(千碱基对)的基因到目前已能扩增长达几十个kb的DNA片段。现在PCR技术已有十几种之多。它不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究,还可用于疾病的诊断等。PCR需要模板DNA、引物、脱氧核糖核苷酸和DNA聚合酶、ATP等条件,其简要过程如图所示。请分析回答下列有关问题。(1)PCR技术能把某一DNA片段进行扩增,依据的原理是。PCR与体内DNA复制的不同之处主要表现在环境温度的不同,在PCR中先用94℃高温处理的目的是,而这一过程中在细胞内是通过实现的。(2)通过分析得出新合成的DNA分子中,A=T,C=G,这个事实说明DNA分子的合成遵循。(3)若将1个DNA分子拷贝10次,则需要在缓冲液中至少加入个引物。(4)DNA子链复制的方向是,这是由于。(5)PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利,而且改进了检测细菌和病毒的方法。若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒,你认为可以用PCR扩增血液中的。解析:PCR技术又称多聚酶链式反应,扩增过程中遵循的原理就是DNA复制;分析得出新合成的DNA分子中,A=T,C=G,这个事实说明DNA分子的合成遵循碱基互补配对原则;在PCR中选用94℃高温处理的目的是在解旋酶的催化下将DNA分子中的氢键断裂,两条链解开,使DNA分子变性。引物是一种单链DNA或RNA分子,它能与解开的DNA母链的3'端结合,为DNA聚合酶提供吸附位点,使DNA聚合酶从引物的3'端开始连接脱氧核糖核苷酸,从而决定了DNA子链复制的方向是从5'端到3'端。在DNA分子扩增时,需要两种引物,由于新合成的子链都需要引物作为复制的起点,故所需的引物数目等于新合成的DNA子链数目,即2×210-2=211-2个;PCR扩增技术就是扩增DNA,因此若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒,可以用PCR扩增血液中的核酸。答案:(1)DNA复制使DNA变性(使DNA的两条链解开)解旋酶的催化(2)碱基互补配对原则(3)211-2(4)5'端到3'端DNA聚合酶只能从引物的3'端拼接单个脱氧核苷酸分子(5)病毒核酸