热考专题提分练(第九单元热考微专题(十)PCR技术及鉴定)

热考专题提分练(30分钟37分)一、选择题:本题共5小题,每小题3分,共15分。1.下图为X蛋白基因的碱基序列,所示序列为引物结合的部分,扩增X蛋白基因所需的引物序列是()①5'-ATGCCGTAAGTCCTAC-3'②5'-GTAGGACTTACGGCAT-3'③5'-TGTAAGCCGTAGATCA-3'④5'-TGATCTACGGCTTACA-3'A.①② B.②③ C.①④ D.③④【解析】选C。DNA双链中,-端为5'端,HO-端为3'端,引物与模板链的3'端互补配对结合,所以图示基因序列左侧引物应为①,右侧引物应为④,C正确。2.如图表示PCR过程中某个阶段反应体系的情况,①②③④表示相关物质,L、R表示方向。下列叙述正确的是 ()A.②链从L到R的方向为3'→5',①②链均可作为子链合成的模板B.PCR过程需要通过解旋酶断开氢键,且为边解旋边复制C.以1个DNA为模板经3次循环需消耗8个引物③D.物质③的5'端添加了某序列,至少需经2次循环才可获得该序列的等长双链产物【解析】选D。根据DNA分子中两条链的反向平行关系可判断,②链从L到R的方向为5'→3',A错误;PCR过程是通过高温将双链DNA之间的氢键断开,并且是全部解旋之后才进行复制,B错误;以1个DNA为模板经3次循环产生的DNA分子数目为23=8,则需消耗引物③的数目为(8×2-2)÷2=7,C错误;由于引物④的5'端与②链3'端平齐,所以物质③的5'端添加了某序列,至少需经2次循环才可获得两条脱氧核苷酸链等长的双链DNA产物,D正确。3.大引物PCR定点突变常用来研究蛋白质结构改变导致的功能变化。单核苷酸的定点诱变仅需进行两轮PCR即可获得,第一轮加诱变引物和侧翼引物,第一轮产物作为第二轮PCR扩增的大引物,过程如图所示。下列叙述正确的是 ()A.第一轮PCR过程中复性所用的温度与第二轮PCR复性的温度是一样的B.PCR扩增的定点诱变产物通常需要连接到载体分子上才能表达出相应的性状,该定点诱变产物需具备启动子、终止子等结构才能进行转录和翻译C.第二轮PCR所用的引物是第一轮PCR的产物DNA的两条链D.将某功能蛋白的第17位半胱氨酸(UGU)改造成丝氨酸(UCU),属于蛋白质工程【解析】选D。为了使两轮PCR在同一支试管中进行,引物设计时应考虑不同的复性温度,第二轮PCR因引物较长,引物更容易与模板链结合,第二轮复性温度应该比第一轮高,A错误;若要使目的基因可以表达出蛋白质,则载体上需要具备启动子和终止子等结构才能进行转录和翻译,B错误;除第一轮产物作为第二轮PCR扩增的大引物外,第二轮PCR仍需加入的引物是另一种侧翼引物,以便进行另一条链的延伸,C错误;将某功能蛋白的第17位半胱氨酸(UGU)改造成丝氨酸(UCU),属于蛋白质工程,D正确。【加固训练】常规PCR只能扩增两引物之间的DNA序列,要扩增已知DNA序列两侧的未知DNA序列,可用反向PCR技术。反向PCR技术扩增的原理如图所示。下列叙述错误的是 ()A.酶切阶段,L中不能含有酶切时所选限制酶的识别序列B.环化阶段,可选用E.coliDNA连接酶或T4DNA连接酶C.图中引物,应选择引物1和引物4,且二者间不能互补配对D.PCR扩增,将温度调至72℃左右的目的是使引物与模板链结合【解析】选D。在酶切阶段,已知序列L中不能含有酶切时所选限制酶的识别序列,不然会将已知序列L切断,造成序列识别混乱,A正确;T4DNA连接酶或E.coliDNA连接酶都可以用来连接黏性末端,因此环化阶段,可选用E.coliDNA连接酶或T4DNA连接酶,B正确;PCR过程需要两种引物,能分别与目的基因两条链的3'端通过碱基互补配对结合,为保证延伸的是已知序列两侧的未知序列,应该选择引物1和引物4,且二者间不能互补配对,C正确;PCR扩增中,将温度调至72℃左右的目的是使耐高温的DNA聚合酶将四种脱氧核苷酸,根据碱基互补配对原则合成新的DNA链,D错误。4.某科研小组采用PCR技术构建了红色荧光蛋白基因(dsred2)和α-淀粉酶基因(amy)的dsred2-amy融合基因,其过程如图所示,其中引物②和引物③中部分序列(黑色区域)可互补配对。下列说法错误的是 ()A.利用PCR技术扩增目的基因时不需要解旋酶来打开DNA双链B.不能在同一反应体系中进行dsred2基因和amy基因的扩增C.dsred2基因和amy基因混合后只能得到一种类型的杂交链D.杂交链延伸得到dsred2-amy融合基因的过程不需要加引物【解析】选C。A利用PCR技术扩增目的基因时,高温变性使DNA双链解旋,不需要解旋酶来打开DNA双链,A正确。B因此不能在同一个反应体系中进行dsred2基因和amy基因的扩增,B正确。Cdsred2基因和amy基因混合可以得到下面两种类型的杂交链,但只有第一种可以延伸形成dsred2-amy融合基因,C错误。D从下图可知,杂交链延伸得到dsred2-amy融合基因的过程中,不需要加入引物,两条母链的起始位置的碱基序列即为引物,可以作为子链合成的引物,D正确。5.(不定项)科研人员利用PCR技术扩增X基因片段,需加入两种引物,引物结合位置如图甲所示。PCR循环后产生五种DNA分子,如图乙所示。下列叙述错误的是 ()A.利用DNA聚合酶和DNA连接酶才能完成PCR扩增过程B.如果加入大量引物1和引物2,会干扰正常的PCR扩增过程C.在第四轮复制后,会出现8个X基因片段D.经过第二轮PCR后会出现①②③④⑤五种DNA分子【解析】选A、B、D。利用PCR技术扩增X基因片段,利用DNA聚合酶就能完成PCR扩增过程,A错误。由图甲可知,利用PCR技术扩增X基因片段需要引物1和2,如果加入大量引物1和引物2,不会干扰正常的PCR扩增过程,B错误。第四次复制得到16个DNA分子:①复制得①和③,②复制得②和④,2个③复制得2个③和2个⑤,2个④复制得2个④和2个⑤,2个⑤复制得4个⑤,X基因片段共有8个,C正确。X基因第一次复制得到2个两种DNA分子:①和②。X基因第二次复制得到4个四种DNA分子:①复制得①和③,②复制得②和④。可见,经过第二轮PCR后会出现①②③④四种DNA分子,D错误。二、非选择题:本题共2小题,共22分。6.(12分)利用大肠杆菌生产人的生长激素,可用于治疗垂体性侏儒症病人,下图是通过基因工程进行生产的过程。请回答下列问题:(1)(1分)图1通过___________过程得到目的基因A。

(2)(3分)过程③表示利用___________技术大量扩增A基因。一般需要经历30次循环,若循环3次,产生的产物中含其中一种引物的DNA分子数为_______个。分析图3,扩增时需要选择的一对引物是引物___________。

(3)(2分)图1中的步骤④是___________________________。步骤⑤中常用___________处理大肠杆菌。

(4)(3分)要使A基因能正确与图2中的质粒拼接在一起,需要在所选引物的___________端分别增加相应的限制酶的识别位点。分析图2和图3,为了防止目的基因的反向连接,可在目的基因的两端添加不同的限制酶的识别序列,在上、下游应该分别添加限制酶___________、___________的识别序列。

(5)(2分)图3中的基因表达时,a、b两链中作为转录模板链的是___________链。

(6)(1分)若要利用牛乳腺生物反应器生产人的生长激素,应该把A基因与______________________的基因的启动子等调控元件重组在一起。

【解析】(1)图1通过逆转录(以mRNA为模板合成DNA)过程得到目的基因A。(2)过程③表示利用PCR技术进行DNA大量扩增,PCR技术的原理是DNA的半保留复制,循环3次可以得到8个DNA分子,其中最初两条母链所在的DNA都只有一种引物,其余6个DNA分子同时有两种引物,所以含其中一种引物的是7个。游离的磷酸端是5'端,游离的羟基端是3'端,所以可以把四种引物的5'端和3'端标识出来,因为是在引物的3'端延伸子链,所以选择引物2和引物3,就可以扩增这两个引物之间的片段,如果选择引物1和引物4,扩增的是目的基因两侧的片段。(3)基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤,即图1中的步骤④是基因表达载体的构建,步骤⑤是指将目的基因导入受体细胞,为了提高导入的成功率,要将大肠杆菌细胞进行处理使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,通常需要用Ca2+处理。(4)要使A基因能正确与图2中的质粒拼接在一起,需要在所选引物的5'端分别增加AluⅠ和HindⅡ的酶切位点,分析图3,可以看出转录方向是向右的,所以A基因在连接图2载体时,上游应该靠近启动子,下游靠近终止子,而图2中不能选EcoRⅠ酶切割质粒,会破坏复制原点,为了防止目的基因的反向连接,所以应该在目的基因上游添加AluⅠ识别序列,下游添加HindⅡ识别序列,可以使获得的目的基因正确连接到质粒中,也可以防止目的基因的反向连接。(5)游离的磷酸端是5'端,游离的羟基端是3'端,根据转录方向,可确定转录的模板链为b链。(6)目的基因只在乳腺细胞表达,需要在目的基因上游添加乳腺中特异性表达的基因的启动子,即应该把A基因与乳腺细胞中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起。答案:(1)逆转录(2)PCR72和3(3)基因表达载体的构建Ca2+(4)5'AluⅠHindⅡ(5)b(6)乳腺中特异性表达7.(10分)诺如病毒是世界范围内诱导急性胃肠炎发生的重要病原体。对诺如病毒的快速准确检测能为诺如病毒胃肠炎疫情的防控提供有力支撑。荧光定量RT-PCR具有灵敏度高、操作简单快捷、不易污染等特点,如图是利用荧光定量RT-PCR检测诺如病毒的技术流程。回答下列问题:(1)(2分)步骤①的操作叫作___________,酶X是________________________。

(2)(3分)图中引物是根据___________________________________序列设计的,引物的作用是___________________________。

(3)(3分)步骤②的目的是______________________________,cDNA中G+C的含量越多,②过程需要的温度越高,其原因是__________________。

(4)(2分)荧光定量RT-PCR技术可定量检测样本中某种DNA的含量。其原理是在PCR体系中每加入一对引物的同时加入一个与某条模板链互补的荧光探针,当子链延伸至探针处,会水解探针,使荧光监测系统接收到荧光信号,即每扩增一次,就有一个荧光分子生成。荧光强度与PCR产物量成_________(填“正比”或“反比”)。荧光定量PCR仪能监测出荧光到达预先设定阈值的循环次数(Ct值),诺如病毒核酸浓度越高,Ct值越_______。

【解析】(1)步骤①过程通过病毒RNA获得了病毒cDNA,属于逆转录。由图可知,PCR过程中,酶X能够使引物A延伸,其为耐高温的DNA聚合酶。(2)由题可知,PCR过程中扩增的目的基因为诺如病毒的cDNA,因此引物是根据诺如病毒cDNA核苷酸序列设计的。引物是核苷酸聚合的起点,使DNA聚合酶从引物的3'端开始连接核苷酸。(3)步骤②中cDNA解旋,使DNA双链变成DNA单链。cDNA