2020高中生物 第4章 现代生物技术

2020高中生物 第4章 现代生物技术

第3节　聚合酶链式反应技术 课时过关·能力提升 一、基础巩固 ‎1.下列有关PCR技术的说法,不正确的是(　　)‎ A.PCR技术是在细胞内完成的 B.PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术 C.PCR技术的原理与DNA复制的原理相同 D.PCR技术的前提是有一段已知的目的基因的核苷酸序列 答案:A 解析:PCR技术是在生物体外进行DNA复制的技术,其原理与DNA复制的原理相同,但前提是必须要有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根据核苷酸序列合成的引物。‎ ‎2.变性作用是指核酸双螺旋结构被破坏,双链解开,但共价键并未断裂。引起变性的因素很多,升高温度、过酸、过碱以及加入变性剂等都能造成核酸变性。PCR的反应过程中,引起变性的因素是(　　)‎ A.pH过高 B.pH过低 C.升高温度 D.加入酒精 答案:C 解析:各选项的条件均能导致DNA分子变性,但在PCR反应中,变性后还要进行复制和延伸等过程,过酸、过碱、酒精等能够导致反应过程中的酶变性失活,使DNA扩增不能进行。PCR反应中的DNA聚合酶是耐热的,所以可选用升高温度使DNA变性。‎ ‎3.下面关于DNA对高温的耐受性的说法,不正确的是(　　)‎ A.DNA对高温的耐受性一般要比蛋白质强 B.DNA变性后,即使恢复到常温,活性也不能恢复 C.不同生物的DNA的“变性”温度不一定相同 D.在深海热泉附近生活的生物的DNA对高温的耐受性更强,其DNA中鸟嘌呤所占的比例更高 答案:B 解析:DNA变性后,恢复到常温,活性还能恢复。深海热泉附近温度很高,生活在那里的生物的DNA的稳定性也应更高。G与C之间含有三个氢键,T与A之间含有两个氢键,G、C含量越高,DNA分子越稳定。‎ ‎4.PCR实验的特异性主要取决于(　　)‎ A.DNA聚合酶的种类 B.反应体系中模板DNA的量 C.引物序列的结构和长度 D.循环周期的序数 答案:C 解析:PCR过程中要加入两种引物,而PCR扩增的对象就是两种引物之间的DNA序列。‎ ‎5.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. Taq DNA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。‎ 二、能力提升 ‎6.下面示意表示了DNA变性和复性。下列相关说法正确的是(　　)‎ 4‎ A.向右的过程为加热(70~‎75 ℃‎)变性的过程 B.向左的过程是在迅速降温的条件下DNA双链复性 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:B 解析:变性后的DNA在迅速降温后才会复性。变性与在生物体内解旋过程的条件不同、实质相同,在生物体内解旋需要解旋酶,且温度不升高。任一DNA片段都有2个游离的磷酸基和2个3'端。‎ ‎7.下列关于PCR的说法,不正确的是(　　)‎ A.PCR是体外复制DNA的技术 B.PCR过程中只需要模板DNA、2种引物、大量三磷酸脱氧核苷酸原料 C.Taq酶是一种热稳定的DNA聚合酶 D.PCR利用的是DNA的半保留复制原理 答案:B 解析:PCR技术是一种在体外迅速扩增DNA片段的技术;PCR过程除需要DNA分子双链作为模板、2种引物、大量三磷酸脱氧核苷酸原料外,还需要酶和能量等。Taq酶是一种耐热的DNA聚合酶。PCR技术的复制原理和DNA的复制原理是一样的,都是半保留复制。‎ ‎8.DNA扩增过程中,DNA片段经若干次扩增,其数量的理论值变化与下图相符的是(　　)‎ 答案:C 解析:DNA扩增与DNA复制类似,其数量都呈指数增加,其图形与C项相符。‎ ‎9.“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段,若要用PCR技术特异性地扩增“X基因”,需在PCR反应中加入2种引物,2种引物及其与模板链的结合位置如图甲所示。经4次循环后产物中有五种不同的DNA分子,如图乙所示,其中第⑤种DNA分子有几个?(　　)‎ 甲 4‎ 乙 A.2 B‎.4 ‎C.6 D.8‎ 答案:D 解析:PCR技术扩增DNA时,由2种引物决定所扩增的DNA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,第二次循环形成①②③④4个DNA。以此类推,4次循环后共形成16个DNA,其中①②各1个,③④各3个,⑤共8个。‎ ‎10.多聚酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法,由高温变性、低温复性及中温延伸等几步反应组成一个周期,循环进行,使目的DNA得以迅速扩增,其简要过程如下图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是(　　)‎ 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 答案:C ‎11.近10年来,PCR技术成为分子生物学实验室的一种常规手段,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,使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体。请回答下列问题。‎ ‎(1)加热使DNA双链打开,这一步是打开　　　键,称为　　　　,在细胞中是在　　　　酶的作用下进行的。 ‎ ‎(2)当温度降低时,引物与模板末端结合,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技术的必需条件,除了模板、原料、酶以外,至少还有三个条件,即一定的缓冲溶液、适宜的　　　　和　　　　。 ‎ ‎(4)通过PCR技术使DNA分子大量复制,若将一个用15N标记的DNA分子放入试管中,以14N标记的脱氧核苷酸为原料,连续复制4次之后,则15N标记的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链总数的比例为　　　　。 ‎ 答案:(1)氢　变性　解旋 ‎(2) 4种三磷酸脱氧核苷酸　碱基互补配对原则 ‎(3)温度　引物　‎ ‎(4)1/16‎ 4‎ 解析:DNA双螺旋的打开过程,在细胞内需要在解旋酶的作用下才能进行,而这一过程在PCR反应中,则是利用DNA分子的热变性原理进行的,这一过程在PCR反应中称为变性。PCR反应的实质就是完成了DNA的复制过程,因此需要DNA模板、酶、原料(三磷酸脱氧核苷酸)、适宜的温度、引物、一定的缓冲溶液等条件,并严格遵循碱基互补配对原则进行。因为DNA分子的复制是半保留复制,因此,一个DNA分子经4次复制后会形成16个DNA分子,含32条脱氧核苷酸链,其中包含2条用15N标记过的脱氧核苷酸链和30条含14N的脱氧核苷酸链,因此,15N标记的脱氧核苷酸链占1/16。‎ 三、综合应用 ‎12.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增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,通常将磷酸基团的末端称为5'端,当引物与DNA母链遵循　　　　　　　　　　的原则结合后,DNA聚合酶就能从引物的3'端开始延伸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年代,科学家从一种Taq细菌中分离到　　　　　　　　　　　　　　　　,它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来,所用的培养基叫　　　　　　　　　。 ‎ ‎(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,请计算在5次循环后,反应物中大约有　　　个这样的DNA片段。 ‎ ‎(4)简述PCR技术的主要应用。‎ 答案:(1)碱基互补配对　‎ ‎(2)耐高温的Taq DNA聚合酶　选择培养基　‎ ‎(3)变性、复性和延伸　32　‎ ‎(4)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等。‎ 解析:因PCR利用了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。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。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)。PCR技术可以对DNA分子进行扩增,所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。‎ 4‎