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1课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段(时间：30分钟满分：50分)考查知识点及角度难度及题号基础中档稍难PCR原理及其与细胞内DNA复制的比较1、2、36PCR操作程序58PCR各轮反应特点47一、选择题(每小题4分，共20分)1．PCR技术扩增DNA，需要的条件是()。①目的基因②引物③四种脱氧核苷酸④DNA聚合酶等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，DNA聚合酶催化反应的进行，而引物是满足DNA聚合酶起作用的需要，四种脱氧核苷酸是该过程的原料。答案C2．下列有关PCR反应的叙述正确的是()。A．PCR反应所需要的引物只是RNAB．PCR反应所需要的材料是核糖核苷酸C．PCR反应所需要的酶在60℃会变性D．PCR反应需要在一定的缓冲溶液中进行解析PCR反应需要的引物是DNA或RNA，反应所需要的材料是脱氧核苷酸，PCR所需要的酶是耐高温的，在60℃不会变性。答案D3．下列各项属于引物作用的是()。A．打开DNA双链B．催化合成DNA子链C．使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始复制D．提供模板解析DNA分子的复制具有方向性，即只能从子链的5′→3′方向进行复制。当引物与DNA母链结2合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链。所谓3′、5′是指脱氧核糖上C原子的位置。脱氧核糖的结构图如上图所示。答案C4．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同学们对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。答案B5．PCR仪实质上是一台自动调控温度的仪器，它调控不同温度的目的是()。①95℃，使DNA分子变性，失去生物活性②95℃，使DNA分子变性，解开螺旋③55℃，使DNA分子开始复制、延伸④55℃，使DNA分子恢复双螺旋结构，恢复活性⑤72℃，使DNA分子开始复制、延伸⑥72℃，使DNA分子恢复双螺旋结构，恢复活性A．①③⑤B．②③⑤C．②④⑤D．②④⑥解析PCR利用了DNA的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解旋与结合。PCR仪实质上是一台能够自动调控温度的仪器。当温度上升至95℃时，DNA分子变性，解开双螺旋结构；温度下降到50℃左右(55℃)，引物与DNA单链结合，DNA恢复双螺旋结构，恢复活性；温度上升至72℃，DNA分子开始复制、延伸，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。答案C二、非选择题(共30分)6．(14分)PCR技术有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行研究的问题，而被广泛应用，此过程需要一种TaqDNA聚合酶。(1)体内DNA复制过程中用解旋酶打开双链DNA，而PCR技术中应用________。(2)TaqDNA聚合酶是从水生耐热细菌Taq中分离的。3①为什么Taq细菌能从热泉中被筛选出来呢？__________________________________________________________。②TaqDNA聚合酶的功能是______________________________________。③TaqDNA聚合酶的化学本质为蛋白质，可用________法和________法进行分离。④为了使TaqDNA聚合酶能够多次反复利用，可采用______技术，常用的方法为____________________________。(3)从土壤中分离分解尿素的细菌时，应采取的措施是________，原因是__________________________________________________________。(4)相对于细菌分离，DNA分子的分离和提取操作要复杂的多。①在DNA提取中两次用到蒸馏水，其目的分别是：________、________。②实验中能否以哺乳动物成熟的红细胞为实验材料？为什么？____________________________________________________________________________________________________________________。(5)与体内DNA复制相比较，PCR反应要在________中才能进行，并且要严格控制________条件。(6)PCR中加入的引物有________种，加入引物的作用是____________________。答案(1)高温使DNA分子热变性(2)①热泉70～80℃的高温条件淘汰了绝大多数微生物②催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键③凝胶色谱电泳④固定化酶化学结合法、物理吸附法(3)将细菌在培养基中培养，其中唯一的氮源是尿素只有能分解尿素的微生物才能在该培养基上生长和繁殖(4)①使血细胞破裂，释放出DNA分子稀释NaCl溶液，使DNA分子析出②不能，哺乳动物成熟的红细胞中无DNA分子(5)一定的缓冲溶液温度(6)2作为DNA复制的起点7．(7分)下图是PCR技术示意图，请回答下列问题。4(1)标准的PCR过程一般分为________、________、________三大步骤。(2)引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一小段________。(3)将双链DNA________，使之变性，从而导致________。(4)引物延伸需提供________作为原料。解析(1)PCR过程一般分变性―→复性―→延伸三大步骤。(2)引物的化学本质为一小段单链DNA或RNA。(3)将DNA加热至90℃以上，可导致DNA解旋。(4)引物延伸需提供脱氧核苷酸作为原料以形成DNA子链。答案(1)变性复性延伸(2)单链DNA或RNA(3)加热到95℃双链DNA解聚成两条单链(4)四种脱氧核苷酸8．(9分)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________。(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，此过程中原料是________，遵循的原则是________。5(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________，前者由PCR仪自动调控，后者则靠________来维持。(4)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聚合酶只能从3′端延伸DNA链解析本题考查体内DNA复制与PCR技术的原理以及基本条件。打开DNA双链需破坏碱基对间的氢键；引物的游离端为3′，即5′→3′，它需与模板的3′结合；PCR所用液体环境需保障适宜的温度和酸碱度，其pH可借助缓冲液维持；DNA复制，不能从头开始，故须提供引物。答案(1)氢变性(2)3′四种脱氧核苷酸碱基互补配对原则(3)温度酸碱度缓冲液(4)D