人教版高中生物选修1《课题2：多聚酶链式反应扩增DNA片段》课堂练习（含答案解析）

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1、课题 2 多聚酶链式反应扩增 DNA 片段1PCR 技术控制 DNA 的解聚与结合是利用 DNA 的( )A特异性 B稳定性C热变性 D多样性解析：DNA 分子在 80100 的温度范围内变性，双链解开成单链，当温度慢慢降低时，又能重新结合形成双链。答案：C2下图表示 PCR 扩增的产物，请分析它是哪次循环的产物( )A第一次循环 B第二次循环C第三次循环 D第四次循环解析：在 PCR 反应中以引物为标记，第一次循环时，以加入的 DNA 为模板，两条 DNA链分别由引物和引物与其结合，并在 DNA 聚合酶的作用下延伸，所以，形成的每个子代 DNA 中只有一种引物。答案：A3PCR 一般要经过三

2、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，由引物延伸而成的 DNA 单链作模板时将( )A仍与引物结合进行 DNA 子链的延伸B与引物结合进行 DNA 子链的延伸C同时与引物和引物结合进行子链延伸D无需与引物结合，在酶的作用下从头合成子链解析：当由引物延伸而成的 DNA 单链作模板时，此单链引物端为 5端，因此与它互补的子链应从另一端开始合成，即由引物结合延伸 DNA 的子链。答案：B4关于 DNA 片段 PCR 扩增实验的描述中不正确的是( )A加入的 Taq DNA 聚合酶耐高温B不同大小 DNA 在电场中迁移速率不同C此过程需要 DNA 连接酶D扩增区域由 2 个

3、引物来决定解析：PCR 是体外 DNA 扩增技术，该技术是在高温条件下进行的，因此需要耐高温 Taq DNA 聚合酶，故 A 正确；DNA 大小不同，在电场中的迁移速率不同，故 B 正确；PCR 不需要DNA 连接酶，但需要热稳定 DNA 聚合酶，故 C 错误；PCR 技术需要一定的条件，其中一对引物就是条件之一，故 D 正确。答案：C5随着研究的不断深入，PCR 技术被不断改进，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 的简要过程如下图所示，请分析回答下列有关问题：(1)通过分析得出新合成的 DNA 分子中，AT，CG，这个事实说明

4、DNA 分子的合成遵循_。(2)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。(3)DNA 子链复制的方向是_，这是由于_。解析：(1)分析得出新合成的 DNA 分子中，AT，CG，这个事实说明 DNA 分子的合成遵循碱基互补配对原则。(2)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 22102(2 112)个。(3)引物是一种单链 DNA 或 RNA 分子，它能与解开的 DNA 母链的 3端结合，为 DNA 聚合酶提供延伸位点，使 DNA 聚合酶从引物的 3端开始连接脱氧核苷

5、酸，从而决定了 DNA子链复制的方向是从 5端到 3端。答案：(1)碱基互补配对原则(2)2112(3)5端到 3端 DNA 聚合酶只能从引物的 3端拼接单个脱氧核苷酸分子A 级 基础巩固1下列有关 PCR 过程的叙述中不正确的是( )A受热变性破坏的是 DNA 分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现B引物与单链相应互补序列结合是依靠碱基互补配对原则完成C延伸过程中需要 DNA 聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸DPCR 与细胞内 DNA 复制相比所需酶的最适温度较高解析：DNA 解成单链可用热变性方法或解旋酶处理，受热变性破坏的是 DNA 分子内碱基对之间的氢键，A 正确；引物为一段 DNA

6、 序列，引物与单链相应互补序列结合是依靠碱基互补配对原则完成，B 正确；延伸过程中需要热稳定 DNA 聚合酶、ATP、四种脱氧核糖核苷酸，C 错误；PCR 技术需要高温解成单链，故 PCR 与细胞内 DNA 复制相比所需酶的最适温度较高，D 正确。答案：C2PCR 技术最突出的优点是( )A原理简单B原料易找CTaq DNA 聚合酶有耐热性D快速、高效、灵活、易于操作答案：D3PCR 技术的操作步骤依次是( )A高温变性、中温延伸、低温复性B高温变性、低温复性、中温延伸C中温延伸、高温变性、低温复性D中温延伸、低温复性、高温变性答案：B4聚合酶链式反应(PCR 技术)是体外酶促合成特异 DNA

7、 片段的一种方法，由高温变性、低温退火及适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 技术的叙述，不正确的是( )APCR 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CPCR 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 技术是人工合成 DNA 的方法，原料是脱氧核苷酸，不是核糖核苷酸。答案：C5 “X 基因”是 DNA 分子上一个有遗传效应的片段，若要用 PCR 技术特异性地拷贝“X基因” ，需在 PCR

8、 反应中加入两种引物(注：引物的作用是与模板链形成双链后在 DNA 聚合酶的作用下就可以继续链的延伸)，两种引物及其与模板链的结合位置如图甲所示。经 4 轮循环后产物中有五种不同的 DNA 分子，如图乙所示，其中第种 DNA 分子有几个( )A8 B6 C4 D2解析：由图分析可知：X 基因第一次复制得到 2 个两种 DNA 分子：和；X 基因第二次复制得到 4 个四种 DNA 分子：复制得和，复制得和；X 基因第三次复制得到 8 个五种 DNA 分子：复制得和，复制得和，复制得和，复制得和；X 基因第四次复制得到 16 个五种 DNA 分子：复制得和，复制得和，2个复制得 2 个和 2 个，

9、2 个复制得 2 个和 2 个，2 个得到 4 个。从上面的推测可知，第四轮循环产物中有 8 个。答案：A6在 PCR 扩增 DNA 的实验中，预计一个 DNA 分子经过 30 次循环后，应该得到 230个DNA 分子，但是结果只有约 210个 DNA 分子，那么出现该现象的原因不可能是( )A Taq DNA 聚合酶的活力不够，或活性受到抑制B系统设计欠妥C循环次数不够D引物不能与母链结合解析：如果 TaqDNA 聚合酶活力不够或活性受到抑制，则导致催化效率降低，得到的产物比预期的少，A 正确。如果 PCR 系统设计欠妥，则达不到预期的结果，B 正确。如果循环次数过少，产物的量比预期的少，C

10、 正确。如果引物设计不合理，若不能与模板 DNA 结合，将造成无法进行扩增，而结果得到了 210个 DNA 分子，D 错误。答案：DB 级 能力训练7PCR 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，被广泛应用。此过程需要一种 Taq DNA 聚合酶。请回答有关问题：(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)Taq DNA 聚合酶是从水生耐热细菌 Taq 中分离的。为什么 Taq 细菌能从热泉中被筛选出来呢？_。Taq DNA 聚合酶的功能是_。为了使 Taq DNA 聚合酶能够多次反复利用，可采用_技术，常用的方法为

11、_。(3)与体内 DNA 复制相比，PCR 反应要在_中才能进行，并且要严格控制_条件。(4)PCR 中加入的引物有_种，加入引物的作用是_。答案：(1)高温使双链 DNA 分子解聚为单链(2)热泉 7080 的高温条件淘汰了绝大多数微生物催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键固定化酶 化学结合法、物理吸附法(3)一定的缓冲溶液 温度(4)2 作为 DNA 复制的起点8H7N9 型禽流感是全球首次发现的新亚型 RNA 流感病毒，目前最为快速有效的检测手段是 RTPCR 核酸检测。RTPCR 的过程包括反转录作用从 RNA 合成 cDNA，再以 cDNA 为模板进行扩增，过程如下图所示。据此分析下列问

12、题：(1)传统 PCR 技术的原理是_，过程中低温退火的含义是_。(2)在 RTPCR 中每一步都有酶的参与，上图中过程 1 中的关键酶是_；PCR 中的关键酶是_，该酶的作用特点是_、_。(3)在对病毒核酸进行检测时，主要通过 RTPCR 扩增其关键的基因序列，这时引物的设计就非常关键，根据下图分析，请你选择合适的引物：_。答案：(1)DNA 复制 引物与模板链互补配对(2)反转录酶 Taq DNA 聚合酶(DNA 聚合酶) 耐高温不能从头合成 DNA，只能从 3端延伸 DNA 链(3)引物和引物9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

13、本原理及应用问题。(1)DNA 的两条链是反向平行的，通常将_的末端称为 5端，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_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

14、 片段。(4)请用简图表示出一个 DNA 片段在 PCR 反应中第二轮的产物。(5)简述 PCR 技术的主要应用。解析：(2)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。(3)DNA 复制两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制 5 次后得到的子代 DNA 分子数为 2532 个。(4)新合成的 DNA 链带有引物，而最初的模板 DNA 的两条链中只有一条带有引物。(5)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

15、侦破案、古生物学、基因克隆和 DNA 序列测定等方面。答案：(1)磷酸基团 3端(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)如图所示：(5)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。10近 20 年来，PCR 技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室的一种常规实验手段，其原理是利用 DNA 半保留复制，在试管中进行 DNA 的人工复制(如下图)，在短时间内，将 DNA 扩增几百万倍甚至几十亿倍，从而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 双链间的_键完全打开，称为_；而在细胞中是在_酶的作用下进行

16、的。(2)如果只需要大量克隆模板 DNA 中间的某个特定区段，应该加入_种特定的引物。当温度降低至 55 时，引物与两条“舒展”的模板链的特定位置结合，在 DNA 聚合酶的作用下，只能在引物的_端连接脱氧核苷酸，两条子链的延伸方向都是_。(3)PCR 技术的必需条件，除了模板、原料、酶之外，至少还有三个条件，即液体环境、适宜的_和_，前者由_自动调控，后者则靠_来维持。(4)通过 PCR 技术使 DNA 分子大量复制，如果将一个用 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，连续复制四次之后，则 15N 标记的 DNA 分子占全部 DNA 分子总数的比例是_。解

17、析：(1)PCR 技术利用热变性原理使 DNA 双链之间的氢键断裂，称为解旋，而在细胞内是在解旋酶的作用下使氢键断裂。(2)PCR 分为三个基本反应步骤：变性(95 )、复性(55 ) 、延伸(72 )，其特异性依赖于与靶序列互补的引物，引物是两段与待扩增 DNA序列互补的片段，两引物之间的距离决定扩增片段的长度。由于 DNA 聚合酶不能从头开始合成 DNA，只能从引物的 3端延伸 DNA 链，则 DNA 的合成方向总是从子链的 5端向 3端延伸。(3)PCR 技术与细胞内的 DNA 复制不完全相同，除了需要模板、原料、酶以外，至少还需要液体环境(稳定的缓冲溶液)，每一个步骤需要适宜的温度和酸碱度等。(4)一个DNA 分子连续复制四次之后，形成 16 个 DNA 分子， 15N 标记的 DNA 分子有 2 个，则 15N 标记的 DNA 分子占全部 DNA 分子总数的比例为 1/8。答案：(1)氢 解旋 解旋 (2)两 3 从子链的 5端向 3端延伸 (3)温度 酸碱度 PCR 仪 缓冲液 (4)1/8