2024-2025学年高中生物专题5DNA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

PAGE8-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()①单链的脱氧核苷酸序列引物②目的基因所在的DNA片段③脱氧核苷酸④核糖核苷酸⑤DNA连接酶⑥耐高温的DNA聚合酶⑦DNA限制性核酸内切酶A.①②③⑤ B.①②③⑥C.①②③⑤⑦ D.①②④⑤⑦答案B解析PCR技术的条件:模板,本题为第②项;引物,本题为第①项;原料,本题为第③项;酶,本题为第⑥项。2.DNA的合成方向总是()A.从DNA分子的左端向右端延长B.从DNA分子的右端向左端延长C.从子链的5'端向3'端延长D.从子链的3'端向5'端延长答案C解析DNA的合成方向是从子链的5'端向3'端延长。3.DNA的复制须要引物,主要缘由是()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聚合酶延长DNA链D.DNA聚合酶不能从头起先合成DNA,只能从3'端延长DNA链答案D解析DNA聚合酶不能从头起先合成DNA,只能从3'端延长DNA链,因此,DNA复制须要引物。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'端起先延长DNA链,DNA的合成方向总是从子链的5'端向3'端延长。4.运用PCR仪详细试验操作依次应为()①设计好PCR仪的循环程序②按配方打算好各组分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.②③⑤④① B.①⑤③②④C.②③⑤①④ D.④②⑤③①答案C解析PCR反应的操作步骤一般分为打算(包括配制配方及将各配方放于试验台上)—移液—混合—离心—反应。PCR仪是一种自动限制温度的仪器,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、延长三大步,这三大步须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℃(70~75℃)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,依据碱基互补配对原则合成新的DNA链,称为延长。6.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外快速扩增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起先延长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年头,科学家从一种Taq细菌中分别到,它的发觉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TaqDNA聚合酶(3)变性、复性和延长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聚合酶不能从头起先合成DNA,只能从3'端延长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、复性和延长三步。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)。实力提升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⑤种DNA分子的个数是()乙A.2 B.4 C.6 D.8答案D解析PCR技术扩增时,由两种引物确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①和②,其次次循环形成①②③④4个DNA分子,以此类推,4次循环后共形成16个DNA分子,其中①②各1个,③④各3个,⑤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最早出现在其次次循环的产物中D.经过30次循环后,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最早出现在其次次循环的产物中,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技术中通过限制温度来实现DNA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聚合酶须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技术中通过限制温度来实现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对引物参加子代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聚合酶从引物的3'端延长DNA链。一个DNA分子扩增n代后,形成2n个DNA分子,至少须要(2n-1)对引物。反应体系中不须要加入解旋酶,PCR过程中温度不是恒定不变的,而是经过了升温、降温柔再升温的循环变更。11.在PCR扩增的试验中,加入一种提取物(一种模板DNA片段),但试验得到的产物却有2种DNA。其缘由可能是()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,其缘由是靶基因污染。因此,在PCR试验中,肯定要做到隔离操作、分装试剂、简化操作程序、运用一次性吸头等,尽量避开靶基因污染。12.请回答PCR技术的有关问题。(1)利用PCR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,它是子链合成延长的基础。①从理论上推想,第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为。

②在第轮循环产物中起先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。①第1组:;

②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)①15/16②三(2)①引物Ⅰ和引物Ⅱ会局部发生碱基互补配对而失效②引物Ⅰ'自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效(3)DNA聚合酶不能从头起先合成DNA,只能从3'端延长DNA13.随着探讨的不断深化,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别、克隆和核酸序列分析等基础探讨,还可用于疾病的诊断等。PCR须要模板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。

(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,则须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DNA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,须要两种引物,由于新合成的子链都须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),其病原体为严峻急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV-2),是一种单链RNA病毒。新型冠状病毒的核酸检测采纳“实时荧光定量RT-PCR”技术,通常在1~2h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①运用酶。须要将样本中的RNA经过过程①形成cDNA后再进行PCR扩增的缘由是。

(2)PCR技术的原理是,一般要经验三十多次循环,每次循环可以分为变性、复性和延长三步,每一个步骤都要限制好相应的温度,延长的温度复性的温度,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②中对cDNA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精确性,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,但仍旧存在“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变更答案(1)逆(反)转录PCR扩增必需以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)Ⅱ和Ⅲ(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,故须要逆转录酶的催化。PCR扩增必需以DNA为模板,RNA不能作为PCR扩增的模板,所以须要将样本中的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。延长的温度为72℃左右,复性的温度为50℃左右,变