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12015-2016学年高中生物专题5课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段课后习题（含解析）新人教版选修1课时演练·促提升1.PCR技术扩增DNA,需要的条件是()①目的基因②引物③4种脱氧核苷酸④DNA聚合酶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,耐高温的DNA聚合酶催化反应的进行,而引物的作用是使DNA聚合酶从其3'端开始连接脱氧核苷酸,4种脱氧核苷酸是该过程的原料。答案:C2.DNA的合成方向总是延伸()A.从DNA分子的左端向右端B.从DNA分子的右端向左端C.从子链的5'端向3'端延伸D.从子链的3'端向5'端延伸解析:DNA的合成方向是从子链的5'端向3'端延伸。答案:C3.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:D4.下图表示DNA变性和复性示意图,下列相关说法正确的是()A.向右表示热(80~100℃)变性的过程B.向左的过程是DNA双链迅速降温复性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'端解析:变性后的DNA在缓慢降温后才会复性;变性与在生物体内解旋过程的条件不同、实质相同;任一DNA片段都有两个游离的磷酸基(5'端)和两个3'端。答案:A5.PCR一般要经过三十多次循环,从第二轮循环开始,上一次循环的产物也作为模板参与反应,由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时()A.仍与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延伸B.与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延伸C.同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链的延伸D.无需与引物结合,在酶的作用下从头合成子链解析:考查对PCR反应中的变性、复性、延伸的实质是否理解。当由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时,此单链引物固定端为5'端,因此与它互补的子链应从另一端开始合成,即与引物Ⅱ结合延伸DNA子链。2答案:B6.PCR实验中使用的微量离心管、缓冲溶液以及蒸馏水在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℃储存解析:在PCR实验中要严防外源DNA污染,要对使用的各种仪器、药品严格消毒灭菌,操作要迅速,注意无菌操作。答案:C7.在PCR扩增前,需要将下列哪些物质加入微量离心管中?()①模板DNA②模板RNA③DNA解旋酶④耐高温的DNA聚合酶⑤引物⑥PCR缓冲液⑦脱氧核苷酸贮备液⑧核苷酸贮备液A.①④⑤⑥⑦B.①③④⑤⑥⑧C.②③④⑤⑥⑦D.①④⑥⑦⑧解析:DNA的复制需要模板、原料、能量和酶,在外界扩增DNA时不需要加入解旋酶,因高温能使氢键断裂,但需要加入模拟细胞环境的缓冲液,故需要加入的是①④⑤⑥⑦,A项正确。答案:A8.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:A9.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。答案:C10.下列关于PCR技术的叙述,不正确的是()A.PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术B.反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板C.PCR技术中以核糖核苷酸为原料,以指数方式扩增D.应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变解析:PCR技术就是体外大量扩增DNA的技术,即以少量DNA制备大量DNA的技术,A项正确。PCR技术的原理就是DNA复制,反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板,所需原料是脱氧核苷酸,并以指数方式扩增,B项正确,C项错误。应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变,D项正确。答案:C11.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区、分装试剂、简化操作程序、用一次性吸头等,尽量避免靶基因污染。3答案:C12.在PCR扩增DNA的实验中,根据设计,一分子DNA经30次循环后,应得到230个DNA分子,但结果只有210个DNA分子。出现该现象的原因可能是()①循环次数不够②TaqDNA聚合酶活力不够或其活性受到抑制③引物不能与亲链结合④系统设计欠妥A.①②③B.②③④C.①③④D.①②③④解析:②TaqDNA聚合酶活力不够或其活性受到抑制,得到的产物少;③引物设计不合理,可能不能与模板DNA结合,导致无法进行扩增;④PCR系统设置不妥,达不到预期的效果。答案:B13.近十年来,PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室里的一种常规手段,其原理是利用DNA半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制(如图),在很短的时间内,将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍,使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)加热使DNA双链打开,这一步是打开键,称为,细胞中在的作用下使此键断裂。(2)当温度降低时,引物与模板端结合,在DNA聚合酶的作用下,引物沿模板延伸,最终合成2个DNA分子,此过程中原料是,遵循的原则是。(3)PCR技术的必要条件,除了模板、原料、ATP、酶以外,至少还需要三个条件,即:液体环境、适宜的和。前者靠PCR仪自动调控,后者由维持。解析:(1)PCR技术利用热变性原理使DNA双链间的氢键断裂,称为变性。(2)PCR技术扩增DNA与细胞内DNA复制所需原料一样,为4种脱氧核苷酸,遵循的原则是碱基互补配对原则。引物与模板的3'端结合后,DNA聚合酶才发挥作用。(3)PCR技术与体内DNA复制不完全相同,除了需要模板、原料、ATP、酶以外,至少还需要液体环境、适宜的温度和pH,适宜的温度靠PCR仪自动调控,而pH靠缓冲液来维持。答案:(1)氢变性解旋酶(2)3'4种脱氧核苷酸碱基互补配对原则(3)温度pH缓冲液14.在进行DNA亲子鉴定时,需大量的DNA。PCR技术(多聚酶链式反应)可以使样品DNA扩增,获得大量DNA分子。该技术的原理是利用DNA的半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制(如下图)。在很短的时间内将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍,使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)图中的变性、延伸分别是指、。(2)假设PCR反应中的DNA模板只有1个,第一轮循环的产物2个子代DNA为N1,第二轮的产物4个子代DNA为N2,N1、N2中分别含有模板DNA单链的DNA分别有个、个。若继续循环,该DNA片段共经过30次循环后能形成个DNA片段。(3)某样品DNA分子中共含3000个碱基对,碱基数量满足:(A+T)/(G+C)=1/2。若经5次循环,至少需要向试管中加入个腺嘌呤脱氧核苷酸。(不考虑引物所对应的片段)(4)若下图为第一轮循环产生的产物。请绘出以a链和b链为模板经PCR扩增的产物。4解析:(1)变性的实质是DNA双链解旋;延伸是以DNA单链为模板,按碱基互补配对原则合成子链的过程。(2)由于PCR原理为DNA双链复制,其特点是半保留复制,所以无论复制几次,模板链一直存在于2个DNA分子中。DNA复制的数量变化是指数式增长方式。(3)由(A+T)/(G+C)=1/2可知A∶T∶G∶C=1∶1∶2∶2,所以A的比例为1/6,在一个DNA分子中的数量为3000×2×(1/6)=1000(个),5次循环的DNA数为32个,所以就原料合成的DNA数相当于32-1=31(个),至少需腺嘌呤脱氧核苷酸为31×1000=31000(个)。(4)画图的关键是注意引物A、B的位置和两引物所对应的模板链。答案:(1)模板DNA双链解旋形成单链在DNA聚合酶的作用下,原料脱氧核苷酸合成新的DNA链(2)22230(3)31000(4)如图15.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)的基因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、ATP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。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℃高温处理的目的是将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'端连接单个脱氧核苷酸分子(5)病毒核酸