2020-2021学年高中生物选修一-双基限时练13.docx

双基限时练(十三)　多聚酶链式反应扩增DNA片断
一、选择题
1．DNA合成的方向总是从子链的哪端向哪端延长(　　)
A．3′端向5′端 B．5′端向3′端
C．3′端向3′端 D．5′端向5′端
解析　在构成DNA的脱氧核苷酸链中，通常将DNA的羟基(—OH)末端称为3′端，而磷酸基团末端称为5′端，在复制时，引物与DNA母链通过碱基配对结合后，DNA聚合酶从引物的3′端开头延长DNA链，因此DNA合成方向总是从子链的5′端向3′端延长。
答案　B
2．PCR含义是(　　)
A．亲子代反应技术 B．多聚酶链式反应
C．DNA片断复制 D．DNA序列测定
解析　PCR技术是指多聚酶链式反应，是体外快速扩增DNA片段的技术，该技术利用DNA热变性原理，通过把握温度来把握双链的解聚与结合。
答案　B
3．PCR过程中变性温度为(　　)
A．94 ℃ B．72 ℃
C．50 ℃ D．80 ℃
解析　在PCR过程中，当温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解聚为单链，称为变性，下降至50 ℃左右时，引物与单链DNA结合，温度上升至72 ℃左右时，合成新的DNA链。
答案　A
4．DNA复制过程的前提条件是(　　)
A．获得引物 B．催化合成DNA子链
C．解旋 D．四种脱氧核苷酸
解析　DNA复制是以两条母链为模板，按碱基互补配对原则进行，因此，首先要解旋，才能进行DNA复制的其他过程。
答案　C
5．引物的作用是(　　)
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′端开头延长DNA子链
D．供应模板
解析　DNA复制过程中，引物与DNA母链结合，DNA聚合酶从引物3′端开头延长DNA，从而打算了DNA合成方向总是从子链的5′端向3′端延长。
答案　C
6．PCR一般要经过三十多次循环，从其次轮循环开头，上一次循环的产物也作为模板参与反应，由引物Ⅰ延长而成的DNA单链作模板时将(　　)
A．仍与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延长
B．与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延长
C．同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链延长
D．无需与引物结合，在酶的作用下从头合成子链
解析　由引物Ⅰ延长合成的DNA子链，碱基序列与非模板链相同。其次轮循环时，应与非模板链一样，与引物Ⅱ结合，进行DNA子链的延长。
答案　B
7．TaqDNA聚合酶特点是(　　)
A．耐强酸 B．耐强碱
C．耐高温 D．最适温度37 ℃
解析　PCR技术中要在90 ℃以上使DNA变性从而解开双螺旋，因此需要在该反应中的酶要能忍耐90 ℃左右高温，1966年，在美国黄石公园找到的水生耐热细菌中分别出的耐高温的TaqDNA聚合酶恰好满足了该条件。
答案　C
8．关于DNA复制，下列叙述正确的是(　　)
A．DNA聚合酶不能从头开头合成DNA，只能从5′端延长DNA链
B．DNA复制不需要引物
C．引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合
D．DNA的合成方向总是从子链的3′端向5′端延长
解析　DNA聚合酶不能从头开头合成DNA，只能从引物的3′端延长DNA链，DNA合成方向为从子链5′端→3′端。
答案　C
9．DNA扩增过程中，DNA片段经若干次扩增，与其数目的理论值变化相符的图是(　　)

解析　DNA扩增过程中，DNA以指数型增长。
答案　C
10．PCR反应的最大特点是具有较大扩增力量与极高的灵敏性，但令人头痛的问题是易污染，极其微量的污染即可造成假阳性的产生。防止污染的方法不包括(　　)
A．将样品的处理、配制PCR反应液、PCR循环扩增及PCR产物的鉴定等步骤分区或分室进行
B．吸样枪吸样要慢，吸样时尽量一次性完成，枪头小套、小离心管应一次性使用，以免交叉污染
C．全部的PCR试剂都应放置于大瓶分装，以削减重复加样次数，避开污染机会
D．PCR试剂、PCR反应液应与样品及PCR产物分开保存，不应放于同一冰盒或同一冰箱
解析　PCR试剂应小瓶分装，以避开多次取样造成污染。
答案　C
11．下列不属于PCR技术的优点的是(　　)
A．简洁，易于操作　　　　 B．原理简单
C．有用性强，灵敏度高 D．快速、高效，并可自动化
解析　PCR技术原理很简单，但操作却格外简洁，快速、高效、机敏和易于操作是PCR的突出优点。
答案　B
12．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、低温复性及适温延长等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以快速扩增，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技术是在试验室中以少量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　由于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　C
13．PCR技术的操作步骤依次是(　　)
A．高温变性、中温延长、低温复性
B．高温变性、低温复性、中温延长
C．中温延长、高温变性、低温复性
D．中温延长、低温复性、高温变性
解析　PCR技术的操作步骤是高温变性、低温复性、中温延长。
答案　B
14．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DNA　②模板RNA　③DNA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．①④⑤⑥⑦ B．①③④⑤⑥⑧
C．②③④⑤⑥⑦ D．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　A
15．PCR操作中，从其次轮循环开头扩增的DNA片段(　　)
A．固定长度 B．一端固定
C．都不固定 D．不能确定
解析　进入其次轮循环后，引物除与原始模板结合外，还与新合成的模板链结合，由于新模板链的5′端是固定的，新合成的子链的终点也就是固定的，保证了新片段的起点和终点都限定于引物扩增序列以内，这正是需要扩增的特定片段。
答案　A
二、非选择题
16．近十年来，PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学试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，使试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，引物沿模板延长，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。
(4)DNA的复制需要引物，其主要缘由是________。
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聚合酶只能从3′端延长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，需将两者比较分析后进行作答。
(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，为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸，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、适宜的温度和酸碱度，适宜的温度靠PCR仪自动调控，而酸碱度靠缓冲液来维持。
(4)引物的作用是结合在模板DNA上，供应DNA延长的起始位点，而DNA聚合酶的作用是从引物的3′端开头催化DNA链的延长，故选D。
答案　(1)氢　变性　解旋酶
(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
17．TaqDNA聚合酶是从一种嗜热细菌中分别提取的，该菌是1966年从美国黄石国家森林公园的一处热泉中发觉的。试验表明，PCR反应时变性温度为95 ℃，50个循环后，TaqDNA聚合酶仍有65%的活性。TaqDNA聚合酶的热稳定性是该酶用于PCR的前提条件，也是PCR技术能快速进展和广泛应用的缘由。TaqDNA聚合酶还具有逆转录活性，其作用类似于逆转录酶。TaqDNA聚合酶表现为Mg2＋依靠，该酶的催化活性对Mg2＋浓度格外敏感。测定结果为MgCl2浓度在2.0 mmol/L时该酶催化活性最高，此浓度能最大限度地激活TaqDNA聚合酶的活性，Mg2＋过高就抑制酶活性，因而MgCl2的浓度在不同的反应体系中应适当调整，优化浓度。TaqDNA聚合酶具有5′→3′聚合酶活性和5′→3′外切酶活性，而无3′→5′外切酶活性，它不具有校对活性。因而在PCR中如发生某些碱基的错配，该酶是没有校正功能的。TaqDNA聚合酶的碱基错配几率为2.1×10－4。
(1)TaqDNA聚合酶在高温下仍保持活性，因此在PCR扩增时可以________加入，________(填“需要”或“不需要”)再添加。
(2)影响PCR反应的因素除引物、反应温度、时间和TaqDNA聚合酶浓度外，从材料中可知，还应有________。
(3)这种嗜热细菌能够在热泉中生存，这是________的结果。
(4)PCR中由碱基错配引起的变异属于________。假设对一个DNA进行扩增，第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配，则扩增若干次后检测全部DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占________。
解析　本题主要考查同学分析问题，猎取信息，解决问题的力量，TaqDNA聚合酶在PCR操作中温度不会使之变性失活，从题中所给数据可知，Mg2＋对该酶活性有影响，进而影响PCR操作进程。
答案　(1)一次性　不需要
(2)Mg2＋浓度
(3)长期自然选择
(4)基因突变　
18．Kornberg曾以噬菌体为引子，用四种脱氧核苷酸为原料，加入适量ATP和DNA聚合酶，在试管中把游离的脱氧核苷酸合成了噬菌体DNA，这种半人工合成的DNA也能够在寄主(细菌)体内繁殖。请据此回答下列问题：
(1)该试验说明的问题是________________________ ________________________________________________。
(2)加入ATP的目的是_________________________ _______________________________________________，
说明该过程是________________________________ ________________________________________。
加入DNA聚合酶的目的是_______________________________ _________________________________________。
(3)若DNA在细菌细胞内合成，则其场所是________；若在真菌细胞内合成，其场所可能是________；若在高等植物叶肉细胞内合成，其场所可能是________。
解析　本题主要考查DNA复制过程及条件。在解答时应结合DNA复制条件、DNA复制过程的相关基础学问，充分理解问题，作出正确的解答。
答案　(1)在肯定条件下，DNA具有自我复制的功能
(2)为DNA复制供应能量　一个耗能过程　催化DNA子链的延长
(3)拟核　细胞核、线粒体　细胞核、线粒体、叶绿体
19．请回答PCR方面的有关问题：
(1)引物是扩增过程中必需加入的物质，从化学本质上说，引物是一小段________。
(2)引物是子链合成延长的基础，如下图。

从理论上推想，第四轮循环产物中两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段所占DNA总数的比例为________。
(3)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的一组引物(只标注了部分碱基序列)不合理(如下图)，请说明理由________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
第1组引物
第2组引物
(4)在DNA聚合酶的作用下，两条子链的延长方向都是________________________________________________________________________。
(5)假如引物都用3H标记，从理论上计算，所得DNA分子中含有3H标记的占________。
(6)与体内DNA复制相比，PCR反应体系除引物外，还需加入哪种特殊的物质？________。
解析　基因扩增中引物通常是一小段DNA或RNA片段，第四轮循环得16个DNA片段，其中有(16－2)个片段两条脱氧核苷酸链等长，故两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段所占DNA总数的比例为7/8。
该同学设计的引物间有互补的碱基，所以不合理，复制过程子链的合成方向是从子链的5′端向3′端延长，PCR技术扩增DNA需加入特定的Taq酶。
答案　(1)DNA或RNA
(2)7/8
(3)引物Ⅰ与引物Ⅱ会发生碱基互补配对失效；引物Ⅰ′自身折叠后会消灭局部碱基互补配对而失效
(4)从子链的5′端向3′端延长
(5)100%
(6)Taq酶