2021-2022学年高中生物 专题5 DNA和蛋白质技术 课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段测评（含解析）新人教版选修1.docx

1、课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段课后篇巩固提升基础巩固1.下列属于PCR技术的条件的是()单链的脱氧核苷酸序列引物目的基因所在的DNA片段脱氧核苷酸核糖核苷酸DNA连接酶耐高温的DNA聚合酶DNA限制性核酸内切酶A.B.C.D.答案B解析PCR技术的条件:模板,本题为第项;引物,本题为第项;原料,本题为第项;酶,本题为第项。2.DNA的合成方向总是()A.从DNA分子的左端向右端延伸B.从DNA分子的右端向左端延伸C.从子链的5端向3端延伸D.从子链的3端向5端延伸答案C解析DNA的合成方向是从子链的5端向3端延伸。3.DNA的复制需要引物,主要原因是()A.可加快DNA的复制速度B.引物可

2、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链答案D解析DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,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。4.使用PCR仪具体实验操作顺序应为()设计好PCR仪的循环程序按配方准备好各组分用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分进行PCR反应离心使反应液集中在离心管底部A.B.C.D.答案C解析PCR反应的操作步骤一般分为准备(包括配制配

3、方及将各配方放于实验台上)移液混合离心反应。PCR仪是一种自动控制温度的仪器,设计好循环程序就可以进行反应。5.标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步,这三大步需要的适合温度依次是()A.95 、55 、72 B.72 、50 、92 C.50 、92 、72 D.80 、50 、72 答案A解析当温度上升到90以上时,双链DNA解聚为单链,称之为变性;当温度下降到50左右时,两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合,称为复性;当温度上升到72(7075)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。6.多

4、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。(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,5次循环后,反应物中大约有个这样的DNA片段。答案(1)磷酸基团3端(2)耐高温的Taq D

5、NA聚合酶(3)变性、复性和延伸32解析(1)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,而将磷酸基团末端称为5端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3端延伸DNA。(2)PCR利用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。(3)PCR的每次循环分为变性、复性和延伸三步。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)。能力提升7.“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段,若要用PCR技术特异性甲地拷贝“X基因”,需

6、在PCR反应体系中加入两种引物,两种引物及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5种不同的DNA分子,如图乙所示,其中第种DNA分子的个数是()乙A.2B.4C.6D.8答案D解析PCR技术扩增时,由两种引物决定所扩增的片段的特定序列,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分子,以此类推,4次循环后共形成16个DNA分子,其中各1个,各3个,共8个。8.下图a、b、c均为PCR扩增的DNA片段,下列有关说法正确的是()A.片段a、b、c的长度均相同B.片段a、b只是第一次循环的产物C.片段c最早出现在第二次循环的产物中D.经过30次循环后

7、,片段c的数量为230答案C解析图中片段a、b只有一种引物,是由原始DNA链为模板复制而来的,其长度比片段c长,A项错误。由于原始模板在每次循环中均可作为模板,故每次循环都能产生图中片段a、b,B项错误。由于第一次循环的产物只有一种引物,而图中片段c有两种引物,片段c最早出现在第二次循环的产物中,C项正确。经过30次循环后,得到的DNA片段总数为230,其中包括图中的片段a、b、c,D项错误。9.如图表示PCR技术扩增DNA分子的过程中,DNA聚合酶作用的底物,据图分析正确的是()A.图中a为引物,是一种单链RNA分子B.图中b为DNA模板链,f端为3末端C.PCR技术中通过控制温度来实现DN

8、A双链的解旋和结合D.DNA聚合酶无须引物也能将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段答案C解析PCR技术中,DNA聚合酶需要引物才能够将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段,该技术中引物通常为单链DNA,即题图中的a;图中b为DNA模板链,f端为5末端;PCR技术中通过控制温度来实现DNA双链的解旋和结合。10.利用PCR技术将某小段DNA分子扩增n代,需()A.测定DNA分子两端的核苷酸序列,以便设计引物B.至少2n对引物参与子代DNA分子的合成C.向反应体系中加入解旋酶、DNA聚合酶等D.保持反应体系温度恒定不变,确保扩增的正常进行答案A解析测定DNA分子两端的核苷酸序列,以便设计引物,引导DNA聚合

9、酶从引物的3端延伸DNA链。一个DNA分子扩增n代后,形成2n个DNA分子,至少需要(2n-1)对引物。反应体系中不需要加入解旋酶,PCR过程中温度不是恒定不变的,而是经过了升温、降温和再升温的循环变化。11.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.TaqDNA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、分装试剂、简化操作程序、使用一次性吸头等,尽量避免靶基因污染。12.请回答PCR技术的有关问题。(1)利用P

10、CR技术扩增DNA,其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。图中引物为单链DNA片段,它是子链合成延伸的基础。从理论上推测,第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为。在第轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)设计引物是PCR技术的关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如图),请分别说明理由。第1组:;第2组:。(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶,下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能,这是因为。答案(1)15/16三(2)引物和引物会局部发生碱基互补配对而失效引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效(3)DNA聚

11、合酶不能从头开始合成DNA,只能从3端延伸DNA13.随着研究的不断深入,PCR方法被不断改进。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DNA片段到目前已能扩增长达几十个kb的DNA片段。PCR技术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、脱氧核苷酸和DNA聚合酶等条件,其简要过程如下图所示。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。(

12、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某病毒,可以以这个人血液中提取的DNA为模板用PCR扩增。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端连接单个脱氧核苷酸分子(5)病毒核酸解析PCR技术又称多聚酶链式反应,扩增过程依据的原理是D

13、NA复制。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分子的合成遵循碱基互补配对原则;在PCR中选用94高温处理的目的是使DNA分子中的氢键断裂,两条链解开,使DNA分子变性。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2210-2=211-2(个)。PCR可扩增DNA,因此若要检测一个人是否感染了某病毒,可以以血液中提取的DNA为模板用PCR扩增该病毒核酸。14.新型冠状病毒肺炎(COVID-19),其病原体为严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV-2),是一种单链RNA病毒。新型冠状病

14、毒的核酸检测采用“实时荧光定量RT-PCR”技术,通常在12 h内即可得到检测结果。此方法是PCR技术和荧光检测技术的结合,利用荧光染料或荧光标记的特异性探针,对PCR产物进行检测分析。步骤如下图所示。(1)利用样本中提取的RNA获得cDNA,过程使用酶。需要将样本中的RNA经过过程形成cDNA后再进行PCR扩增的原因是。(2)PCR技术的原理是,一般要经历三十多次循环,每次循环可以分为变性、复性和延伸三步,每一个步骤都要控制好相应的温度,延伸的温度复性的温度,而变性的温度(填“大于”“小于”或“等于”)。在循环之前,常要进行一次,以便增加大分子模板DNA彻底变性的概率。(3)过程中对cDNA

15、序列进行扩增,需设计两种引物。下图为cDNA的部分序列,请问两种引物的结合位置是。(4)在检测过程中,随着PCR的进行,反应产物不断累积,“杂交双链”荧光信号的强度也等比例增加,为了保证检测结果的准确性,一般要达到或超过阈值时才能判定为阳性,最终确诊。虽然RT-PCR技术是当前被广泛认可的检测手段之一,但仍然存在“假阴性”现象,结合上述内容,分析可能产生“假阴性”的因素有。a.取样不规范导致所获样本量不足b.样本运输中出现了损坏c.检测样本被污染d.病毒相应关键序列发生了改变答案(1)逆(反)转录PCR扩增必须以DNA为模板,RNA不能作为PCR扩增的模板(2)DNA双链复制大于小于预变性(3

16、)和(4)abcd解析(1)利用样本中提取的RNA获得cDNA属于逆转录的过程,故需要逆转录酶的催化。PCR扩增必须以DNA为模板,RNA不能作为PCR扩增的模板,所以需要将样本中的RNA经过逆转录的过程合成cDNA。(2)PCR技术是体外扩增DNA的技术,原理是DNA复制。延伸的温度为72左右,复性的温度为50左右,变性的温度一般为90以上,所以延伸的温度大于复性,小于变性。为了让DNA双链充分解离,与引物更好地结合,在循环之前,常要进行一次预变性。(3)在引物作用下,DNA聚合酶从引物3端开始延伸DNA链,所以引物的结合部位是DNA链的3端,即和。(4)取样不规范导致所获样本量不足,会使得荧光信号的强度达不到阈值;样本运输中出现了损坏,也会影响PCR过程中DNA的扩增,使荧光信号的强度达不到阈值;检测样本被污染,会导致荧光信号的强度受影响;病毒相应关键序列发生改变,会影响引物与cDNA的结合,从而影响荧光信号的强度。故选abcd。