【优化方案】2012高中生物 专题5课题2知能过关演练 新人教版选修1

用心 爱心 专心 1 学生用书 P49 P50 1 PCR 过程与细胞内的 DNA 复制过程相比 主要有两点不同 它们是 PCR 过程需要的引物是人工合成的单链 DNA 或 RNA PCR 过程不需要 DNA 聚合酶 PCR 过程中 DNA 的解旋不依靠解旋酶 而是通过对反应温度的控制来实现的 PCR 过程中 DNA 不需要解旋 直接以双链 DNA 为模板进行复制 A B C D 解析 选 C PCR 过程与细胞内的 DNA 复制过程相比较 主要有两点不同 1 PCR 过程 需要的引物是人工合成的单链 DNA 或 RNA 长度通常为 20 30 个核苷酸 2 PCR 过程中 DNA 解旋不依赖解旋酶 而是通过对反应温度的控制来实现的 2 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 聚合酶只能从 3 端延伸 DNA 链 解析 选 D 引物的作用是结合在模板 DNA 上提供 DNA 延伸的起始位点 而 DNA 聚合酶 的作用是从引物的 3 端开始催化 DNA 链的延伸 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 延伸的温度必须大于复性温度 而小于变性温度 C 要用耐高温的 DNA 聚合酶 D 需要耐高温的解旋酶 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 Taq DNA 聚合酶的作用下根据碱基互补配对原则合成新的 DNA 因此延伸的温度要大于复性温度但小于变性温度 4 从第二次循环开始 复制的 DNA 片段呈 扩增 A 直线 B 指数 C 对数 D 不变 答案 B 5 在 PCR 扩增 DNA 的实验中 预计一个 DNA 分子经过 30 次循环后 应该得到 230个 DNA 分子 但是结果只有约 210个 DNA 分子 那么出现该现象的原因可能是 多选 A Taq DNA 聚合酶的活力不够 或活性受到抑制 B 系统设计欠妥 C 循环次数不够 D 引物不能与亲链结合 解析 选 ABC 如果 Taq DNA 聚合酶活力不够 或活性受到抑制 则导致催化效率降低 得到的产物比预期的少 A 项正确 如果 PCR 系统设置不妥 达不到预期的结果 则 B 项正 确 如果循环次数过少 产物的量比预期的少 则 C 项正确 如果引物设计不合理 也许不 能与模板 DNA 结合 造成无法进行扩增 而结果得到了 210个 DNA 分子 则 D 项错误 6 2011 年高考江苏卷节选 请回答基因工程方面的有关问题 1 利用 PCR 技术扩增目的基因 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 用心 爱心 专心 2 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 如下图 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 解析 1 根据 PCR 过程特点绘制 PCR 过程示意图如下 由图可知 以原来的每条母 链为模板合成的两个新 DNA 分子中 只含有引物 A 或引物 B 而以新合成的子链为模板合成 新 DNA 分子时 两种引物都含有 故第四轮循环共产生 16 个 DNA 分子 其中含有引物 A 的 分子是 15 个 占 15 16 由图示知 第一 二轮循环合成的子链长度均不同 根据半保留 复制特点 前两轮循环产生的 4 个 DNA 分子的两条链均不等长 第三轮循环产生的 DNA 分子 存在等长的两条核苷酸链 如下图所示 2 引物是单链 DNA 时才能与 DNA 结合 而单链 DNA 的碱基互补配对部分容易形成双链 结构而失去其功能 从图示可以看出 组引物 和引物 局部碱基互补配对 易形成双链 结构而失效 组引物相互间不能发生碱基互补配对 但 自身折叠后会出现局部碱基互 补配对而失效 3 DNA 聚合酶的作用是将单个脱氧核苷酸连续结合到双链 DNA 片段的引物链 用心 爱心 专心 3 上 而不能直接将两个脱氧核苷酸连在一起 答案 1 15 16 三 2 引物 和引物 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 聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连 续结合到双链 DNA 片段的引物链上 紧扣教材 思考感悟 1 一个 DNA 片段做模板 30 次循环后 反应物中大约有多少个同样的 DNA 片段 教材 P63 答案 PCR 反应中的目的片段一般以 2n的方式积累 其中 n 是反应循环次数 一个 DNA 片段在 30 次循环后的反应物中大约有 10 亿个这样的片段 即 2n 230 1073741824 2 如何设计引物 教材 P63 答案 PCR 引物是根据需要扩增的目的 DNA 的碱基序列来设计的 1 PCR 利用了 DNA 的哪种特性原理 来控制 DNA 的解聚与结合 A 特异性 B 稳定性 C 热变性 D 多样性 答案 C 2 2011 年聊城高二检测 在实验室内模拟生物体内的 DNA 复制 需要哪些条件 酶 游离的脱氧核苷酸 ATP DNA 分子 引物 tRNA 适宜的温度 适宜的酸碱度 A B C D 解析 选 D 在实验室内模拟 DNA 复制时 需要 DNA 聚合酶催化合成 DNA 子链 四种脱 氧核苷酸为合成子链的原料 DNA 母链为 DNA 复制的模板 还需要引物 较高的温度 适宜 的酸碱度等 3 DNA 扩增过程中 DNA 片段经若干次扩增 与其数目的理论值变化相符的图是 解析 选 C PCR 反应中 DNA 的扩增数目和生物体内的 DNA 复制是类似的 即 1 个 DNA 分子复制一次 产生 2 个 DNA 分子 复制 2 次 产生 4 个 DNA 分子 呈指数扩增 开始有一 个 DNA 分子为模板 经过 n 次复制后得到的 DNA 分子的数量为 2n 与曲线 C 相符合 4 2011 年宿州高二检测 下列操作过程的叙述中错误的是 A PCR 反应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 所用的缓冲液和酶应分装成小份 并在 20 储存 C PCR 所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后 迅速融化 D 在微量离心管中添加反应成分时 每吸取一种试剂后 移液器上的吸液枪头都必须 更换 解析 选 C 为了防止外源 DNA 等因素的污染 PCR 反应中所用的微量离心管 枪头 缓冲液及蒸馏水等 在使用前要进行高压灭菌 还要将所用的缓冲液和酶分装成小份 并且 使用一次性吸液枪头 则 A B D 项都正确 在使用前 将 PCR 所需试剂从冰箱内拿出来 放在冰块上缓慢融化 则 C 项错误 5 标准的 PCR 过程一般分为变性 复性 延伸三大步 这三大步需要的温度依次是 A 92 50 72 B 72 50 92 C 50 92 72 D 80 50 72 解析 选 A 当温度上升到 90 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 时 溶液中的四种脱氧核苷酸 A T C G 在 Taq DNA 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 当引物与 DNA 母链通过碱基互补配对结合后 DNA 聚合酶就能开始延伸 DNA 子链 则 用心 爱心 专心 4 延伸的方向是 A 从 5 端延伸 DNA 子链 B DNA 的合成方向总是从 5 端向 3 端延伸 C 子链延伸的方向是 5 3 或 3 5 D DNA 的合成方向总是从 3 端向 5 端延伸 解析 选 B 本题考查多聚酶链式反应扩增 DNA 片段的有关知识 同时考查学生对 PCR 原理的理解 PCR 扩增的过程中子链延伸的方向是由 DNA 聚合酶决定的 由于 DNA 聚合酶只 能从 3 端延伸 DNA 链 而不能从头开始 因此 DNA 的合成方向总是从 5 端向 3 端延伸 7 如图为 DNA 变性和复性示意图 下列相关说法正确的是 A 向右的过程为加热 80 100 变性的过程 B 向左的过程是 DNA 双链迅速致冷复性 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 A 8 在 PCR 的实验操作中 下列说法正确的是 在微量离心管中添加各种试剂时 只需要一个枪头 离心管的盖子一定要盖严 用手指轻弹离心管壁 离心的目的是使反应液集中在离心管的底部 A B C D 解析 选 C 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 以确保实验的准确性 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 离心目的是使反应液集中在离心管的底部 提高反 应效果 9 复性温度是影响 PCR 特异性的较重要因素 变性后温度快速冷却至 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 答案 D 10 PCR 实验中用到微量离心管 缓冲液和蒸馏水 使用前必须进行的关键步骤是 A 反复洗涤 B 用酒精擦洗 C 高压灭菌 D 在 20 保存 解析 选 C 在 PCR 实验中 为了避免外源 DNA 等因素的污染 微量离心管 枪头 缓 冲液和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌 同时也不能忽视其他操作步骤 如缓冲液和酶 应该分装成小份 并且在 20 保存 11 美国科学家莫里斯发明了 PCR 技术 它是一种 DNA 复印机 可以在数小时内 将 一个 DNA 复制出一千亿个 解决了检测样本扩增的难题 在人类基因组计划实施中 PCR 技 术使每个核苷酸的识别成本降低至 5 10 美元 他因发明 PCR 技术而荣获了诺贝尔奖 1 在 DNA 复制时 需要大量的 作为原料 在 DNA 聚合酶的催化作用下 以解 旋后的单链为 进行生物合成 2 在 DNA 分子解旋时 必须加热 普通的酶容易 科学家从温泉中找到了耐 95 高温的 解决了酶重复使用的难题 使链式反应成为可能 每次循环可以分 为变性 和延伸三步 用心 爱心 专心 5 3 耐高温酶的发现应用说明了地球生物 的重要 大自然的 库是人类 的宝贵财富 解析 本题主要考查了 PCR 技术的原理 PCR 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 在 DNA 复制过程中需要较高的温度 所以需要耐高温的 Taq DNA 聚合酶 还需要以母链 DNA 为模板 大量的脱氧核苷酸为原料 根据碱基互补配对原则 合成新的