高中生物 專題5 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 新人教版選修1

《高中生物 專題5 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 新人教版選修1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中生物 專題5 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 新人教版選修1（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

專題5 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 課題2 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．PCR反應(yīng)的最大特點(diǎn)是具有較大擴(kuò)增能力與極高的靈敏性，但令人頭痛的問(wèn)題是易污染，極其微量的污染即可造成假陽(yáng)性的產(chǎn)生。下列防止污染的方法中不正確的是(　　) A．將樣品的處理、配制PCR反應(yīng)液、PCR循環(huán)擴(kuò)增及PCR產(chǎn)物的鑒定等步驟分區(qū)或分室進(jìn)行 B．吸樣槍吸樣要慢，吸樣時(shí)盡量一次性完成，槍頭小套、小離心管應(yīng)一次性使用，以免交叉污染 C．所有PCR試劑都應(yīng)放置于大瓶分裝，以減少重復(fù)加樣次數(shù)，避免污染機(jī)會(huì) D．PCR試劑、PCR反應(yīng)液應(yīng)與樣品及PCR產(chǎn)物分開保存，不應(yīng)放于同一冰盒或同一冰箱 【解析】　所有的PCR試劑都應(yīng)放置于小瓶分裝，一次性用完，避免因多次使用造成污染。 【答案】　C 2．DNA的復(fù)制需要引物，主要原因是(　　) A．可加快DNA的復(fù)制速度 B．引物可與DNA母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合 C．引物的5′端有助于DNA聚合酶的延伸DNA鏈 D．DNA聚合酶只能從3′端延伸DNA鏈 【解析】　DNA聚合酶不能從5′端開始合成DNA，而只能從3′端延伸DNA鏈，因此，DNA復(fù)制需要引物。當(dāng)引物與DNA母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的3′端開始延伸DNA鏈，DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。 【答案】　D 3．下列屬于PCR技術(shù)的條件的是(　　) ①單鏈的脫氧核苷酸序列引物　②目的基因所在的DNA片段?、勖撗鹾塑账帷、芎颂呛塑账帷、軩NA連接酶?、弈蜔岬腄NA聚合酶?、逥NA限制性核酸內(nèi)切酶 A．①②③⑤　　　　　 B．①②③⑥ C．①②③⑤⑦ D．①②④⑤⑦ 【解析】　PCR技術(shù)的條件：模板，本題為第②項(xiàng)；引物，本題為第①項(xiàng)；原料，本題為第③項(xiàng)；酶，本題為第⑥項(xiàng)。 【答案】　B 4．下列有關(guān)PCR技術(shù)的敘述，不正確的是(　　) A．PCR技術(shù)利用的是堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 B．PCR技術(shù)可用于基因診斷、判斷親緣關(guān)系等 C．PCR技術(shù)需在體內(nèi)進(jìn)行 D．PCR技術(shù)可能為變性、復(fù)性、延伸三個(gè)階段 【解析】　PCR技術(shù)是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的簡(jiǎn)稱，是在體外快速大量復(fù)制DNA片段的一種新技術(shù)。 【答案】　C 5．下圖是PCR反應(yīng)過(guò)程中哪次循環(huán)的產(chǎn)物(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05520039】 A．第一次循環(huán) B．第二次循環(huán) C．第三次循環(huán) D．第四次循環(huán) 【解析】　在PCR反應(yīng)中，以引物為標(biāo)記，第一次循環(huán)時(shí)加入的DNA為模板，兩條DNA鏈可分別由引物Ⅰ和引物Ⅱ與其結(jié)合并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以形成的每個(gè)子DNA中只有一種引物；從第二次循環(huán)開始，上次產(chǎn)生的含引物的DNA分子單鏈又可作為模板，形成的DNA分子兩端均含引物。 【答案】　A 6．下列有關(guān)PCR技術(shù)的說(shuō)法中，不正確的是(　　) A．PCR技術(shù)是在細(xì)胞內(nèi)完成的 B．PCR技術(shù)是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA的核酸合成技術(shù) C．PCR技術(shù)的原理與DNA復(fù)制的原理相同 D．PCR技術(shù)的前提是有一段已知的目的基因的核苷酸序列 【解析】　PCR技術(shù)是在生物體外進(jìn)行DNA復(fù)制的技術(shù)，其原理與DNA復(fù)制的原理相同，但前提是必須要有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根據(jù)核苷酸序列合成的引物。 【答案】　A 7．PCR實(shí)驗(yàn)中使用的微量離心管、緩沖溶液以及蒸餾水使用前必須進(jìn)行的關(guān)鍵步驟是(　　) A．反復(fù)洗滌 B．用酒精擦洗 C．高壓滅菌 D．在－20 ℃儲(chǔ)存 【解析】　為了避免外源DNA等因素的污染，PCR實(shí)驗(yàn)中使用的微量離心管、緩沖溶液以及蒸餾水等在使用前必須進(jìn)行高壓滅菌。PCR所用的緩沖溶液和酶應(yīng)分裝成小份，并在－20 ℃儲(chǔ)存。使用前，將所需的試劑從冰箱內(nèi)拿出，放在冰塊上緩慢融化。故選C。 【答案】　C 8．PCR操作過(guò)程中，對(duì)于溫度的控制，應(yīng)當(dāng)控制在(　　) A．37 ℃ B．室溫 C．80 ℃ D．先為95 ℃，然后降至55 ℃，最后調(diào)至72 ℃ 【解析】　利用PCR技術(shù)體外擴(kuò)增DNA時(shí)，不需要解旋酶，而是通過(guò)加熱破壞雙螺旋結(jié)構(gòu)。然后再降溫至55 ℃左右，兩種引物通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)與兩條單鏈DNA結(jié)合。 【答案】　D 9．右圖表示DNA變性和復(fù)性示意圖，相關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．向右的過(guò)程為加熱(50～60 ℃)變性的過(guò)程 B．向左的過(guò)程是DNA雙鏈迅速致冷復(fù)性 C．變性與在生物體內(nèi)解旋過(guò)程的實(shí)質(zhì)相同 D．圖中DNA片段共有8個(gè)游離的磷酸基、8個(gè)3′端 【解析】　DNA體外的變性同體內(nèi)的解旋實(shí)質(zhì)是相同的，都是使氫鍵斷裂，DNA雙螺旋打開，只是體內(nèi)需解旋酶，體外是高溫條件。 【答案】　C 10．在進(jìn)行DNA親子鑒定時(shí)，需大量的DNA。PCR技術(shù)(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))可以使樣品DNA擴(kuò)增，獲得大量DNA克隆分子。該技術(shù)的原理是利用DNA的半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如下圖，圖中黑色長(zhǎng)方形是引物)。 (1)圖中的變性、延伸分別是指__________________、___________________。 (2)假設(shè)PCR反應(yīng)中的DNA模板為P，第一輪循環(huán)的產(chǎn)物2個(gè)子代DNA為N1，第二輪的產(chǎn)物4個(gè)子代DNA為N2，N1、N2中分別含有模板DNA單鏈的DNA分別有________個(gè)、________個(gè)。若繼續(xù)循環(huán)，該DNA片段共經(jīng)過(guò)30次循環(huán)后能形成________個(gè)DNA片段。 (3)某樣品DNA分子中共含3 000個(gè)堿基對(duì)，堿基數(shù)量滿足：＝，若經(jīng)5次循環(huán)，至少需要向試管中加入________個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸。(不考慮引物所對(duì)應(yīng)的片段) (4)若下圖為第一輪循環(huán)產(chǎn)生的產(chǎn)物，請(qǐng)繪出以a鏈和b鏈為模板經(jīng)PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物。 【解析】　(1)變性的實(shí)質(zhì)是DNA雙鏈解旋；延伸的實(shí)質(zhì)是以DNA單鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成子鏈的過(guò)程。(2)由于PCR原理為DNA雙鏈復(fù)制，其特點(diǎn)是半保留復(fù)制，所以無(wú)論復(fù)制幾次，模板鏈一直存在于2個(gè)DNA分子中。DNA復(fù)制的數(shù)量變化是指數(shù)式增長(zhǎng)方式。(3)由(A＋T)/(G＋C)＝1/2可知A∶T∶G∶C＝1∶1∶2∶2，所以A的比例為1/6，在一個(gè)DNA分子中的數(shù)量為3 0002(1/6)＝1 000個(gè)，5次循環(huán)的DNA數(shù)為32個(gè)，所以以原料合成的DNA數(shù)相當(dāng)于32－1＝31個(gè)，至少需腺嘌呤脫氧核苷酸為311 000＝31 000個(gè)。(4)畫圖的關(guān)鍵是注意引物A、B的位置和所對(duì)應(yīng)的模板鏈。 【答案】　(1)模板DNA雙鏈解聚形成單鏈　在DNA聚合酶的作用下，原料脫氧核苷酸聚合形成新的DNA鏈　(2)2　2　230　(3)31 000　(4)如圖 [能力提升] 11．下列有關(guān)PCR技術(shù)中引物的敘述，正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05520040】 A．引物是一小段DNA分子或雙鏈RNA分子 B．?dāng)U增一個(gè)DNA分子至少需要的引物數(shù)目等于新合成的DNA子鏈數(shù)目 C．兩種引物之間能夠發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì) D．DNA聚合酶只能從引物的5′端連接脫氧核苷酸 【解析】　引物是一小段單鏈DNA分子或單鏈RNA分子；在DNA分子擴(kuò)增時(shí)，需要兩種引物，由于新合成的子鏈都需要引物作為復(fù)制的起點(diǎn)，則擴(kuò)增一個(gè)DNA分子至少需要的引物數(shù)目等于新合成的DNA子鏈數(shù)目；兩種引物分別與DNA母鏈之間發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)，并不是兩種引物之間發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)；DNA聚合酶只能從引物的3′端連接脫氧核苷酸，從而使子鏈DNA分子的復(fù)制方向只能是5′端→3′端。 【答案】　B 12．“X基因”是DNA分子上一個(gè)有遺傳效應(yīng)的片段，若要用PCR技術(shù)特異性地拷貝“X基因”，需在PCR反應(yīng)中加入兩種引物，兩種引物及其與模板鏈的結(jié)合位置如圖1所示。經(jīng)4輪循環(huán)后產(chǎn)物中有五種不同的DNA分子，如圖2所示，其中第⑤種DNA分子有幾個(gè)(　　) A．2　　　　 B．4　　　　 C．6　　　　 D．8 【解析】　PCR技術(shù)擴(kuò)增時(shí)，由兩種引物決定所擴(kuò)增的片段的特定序列，上一次循環(huán)的產(chǎn)物為下一次循環(huán)的模板。第一次循環(huán)形成①和②，第二次循環(huán)形成①、②、③、④四個(gè)DNA，以此類推4次循環(huán)后共形成16個(gè)DNA，其中①、②各一個(gè)，③、④各三個(gè)，⑤共8個(gè)。 【答案】　D 13．多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR技術(shù))是體外酶促合成特異性DNA片段的一種方法，由高溫變性、低溫復(fù)性及適溫延伸等幾步反應(yīng)組成一個(gè)周期，循環(huán)進(jìn)行，使目的DNA得以迅速擴(kuò)增，其簡(jiǎn)要過(guò)程如圖所示。下列關(guān)于PCR技術(shù)敘述不正確的是 (　　) A．PCR技術(shù)是在實(shí)驗(yàn)室中以少量DNA制備大量DNA的技術(shù) B．反應(yīng)中新合成的DNA可以作為下一輪反應(yīng)的模板 C．PCR技術(shù)中以核糖核苷酸為原料，以指數(shù)方式擴(kuò)增 D．應(yīng)用PCR技術(shù)與DNA分子雜交技術(shù)可以檢測(cè)基因突變 【解析】　PCR技術(shù)就是體外大量擴(kuò)增DNA的技術(shù)，即以少量DNA制備大量DNA的技術(shù)，A正確；PCR技術(shù)的原理就是DNA復(fù)制，反應(yīng)中新合成的DNA又可以作為下一輪反應(yīng)的模板，所需原料是脫氧核苷酸，以指數(shù)方式擴(kuò)增，B正確，C錯(cuò)誤；應(yīng)用PCR技術(shù)與DNA分子雜交技術(shù)可以檢測(cè)基因突變，D正確。 【答案】　C 14．請(qǐng)回答PCR技術(shù)方面的有關(guān)問(wèn)題： (1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，其原理與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制類似(如圖所示)。 圖中引物為單鏈DNA片段，它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。 ①?gòu)睦碚撋贤茰y(cè)，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段所占的比例為________。 ②在第________輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長(zhǎng)的DNA片段。 (2)設(shè)計(jì)引物是PCR技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。某同學(xué)設(shè)計(jì)的兩組引物(只標(biāo)注了部分堿基序列)都不合理(如圖)，請(qǐng)分別說(shuō)明理由。 ①第1組：_______________________________________________________； ②第2組：_______________________________________________________。 (3)PCR反應(yīng)體系中含有熱穩(wěn)定DNA聚合酶，下面的表達(dá)式不能正確反映DNA聚合酶的功能，這是因?yàn)開_________________________________________。 【解析】　(1)①?gòu)睦碚撋贤茰y(cè)，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段所占的比例為15/16。②在第三輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長(zhǎng)的DNA片段。(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)的兩組引物(只標(biāo)注了部分堿基序列)都不合理，原因①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效。②引物Ⅰ′自身折疊后會(huì)出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效。(3)DNA聚合酶只能將單個(gè)脫氧核苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上。 【答案】　(1)①15/16?、谌? (2)①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效 ②引物Ⅰ′自身折疊后會(huì)出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效 (3)DNA聚合酶只能將單個(gè)脫氧核苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上 15．PCR技術(shù)是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，操作步驟簡(jiǎn)介如下： 第Ⅰ步：準(zhǔn)備“湯”和模板DNA A．配制多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)“湯” 配方：蒸餾水　　　　　　　　100 SPU 緩沖液 15 SPU 氯化鎂溶液 8 SPU 引物Ⅰ 3 SPU 引物Ⅱ 3 SPU DNA聚合酶 1 SPU 礦物油 1 SPU dNTP每一種各加 4 SPU 注：①SPU是一種溶液的計(jì)量單位；②礦物油可防止聚合酶在凍結(jié)時(shí)受傷害，以保證酶的活性；③dNTP有四種：dATP、dGTP、dCTP、dTTP。 B．準(zhǔn)備要拷貝的DNA 如要拷貝自己的DNA，可以用一牙簽輕刮口腔內(nèi)壁，將牙簽放入蒸餾水中搖動(dòng)。加熱使蒸餾水沸騰，使細(xì)胞破碎釋放出DNA。用離心機(jī)離心后，去除蒸餾水中較大的細(xì)胞碎片。這時(shí)上清液中就有了較純的DNA。 第Ⅱ步：多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) ①將DNA(B)放入湯(A)中。 ②水浴加熱。首先，95 ℃，使DNA雙螺旋打開，歷時(shí)1 min；然后，55 ℃，使引物結(jié)合到DNA上，歷時(shí)30 s；最后，72 ℃，與DNA聚合酶結(jié)合使DNA復(fù)制，歷時(shí)1 min。 ③重復(fù)步驟②。每重復(fù)一次，即完成一次拷貝。 根據(jù)上述操作過(guò)程回答下列問(wèn)題： (1)以上材料可以說(shuō)明(　　) A．DNA的復(fù)制必須在活細(xì)胞中才能完成 B．DNA能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 C．在合適的條件下，非細(xì)胞環(huán)境也能進(jìn)行DNA的復(fù)制 D．PCR技術(shù)是一種無(wú)性生殖技術(shù) (2)若用人體細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)做PCR擴(kuò)增，則擴(kuò)增后的幾百億個(gè)DNA分子起碼可分為46種。要將其分開，可用電泳、染色等技術(shù)，常用的試劑有溴化乙錠等。有些試劑毒性較強(qiáng)，因此應(yīng)戴上化學(xué)實(shí)驗(yàn)專用手套作為保護(hù)措施，以避免其與皮膚接觸。溴化乙錠是一種強(qiáng)烈的誘變物，若接觸皮膚活細(xì)胞，很可能會(huì)引起(　　) A．基因重組 B．該個(gè)體會(huì)產(chǎn)生變異較大的后代 C．癌變 D．皮膚外層是死細(xì)胞，該物質(zhì)接觸皮膚后對(duì)人體不會(huì)有影響 (3)PCR技術(shù)中用到的DNA聚合酶，取自生長(zhǎng)在熱泉中的一種細(xì)菌。就PCR技術(shù)來(lái)講，你認(rèn)為使用這種細(xì)菌中提取的酶較普通的動(dòng)植物體內(nèi)提取的DNA聚合酶的優(yōu)勢(shì)是_______________________________________________________。 (4)PCR技術(shù)能將某一DNA分子擴(kuò)增成許多相同的DNA片段，原因是：①DNA分子具有________________結(jié)構(gòu)；②DNA復(fù)制時(shí)遵循________________原則。 (5)DNA分子進(jìn)行擴(kuò)增時(shí)，除了所要擴(kuò)增的DNA片段外，還需要四種__________、____________和__________等條件。若已知DNA的一條單鏈的堿基組成為ATCCGAT，則與它互補(bǔ)的另一條單鏈的堿基組成為___________________________________________________________________。 【解析】　(1)在合適的條件下，細(xì)胞外也可完成DNA復(fù)制。(2)溴化乙錠是一種化學(xué)誘變物，在DNA的復(fù)制過(guò)程中，誘發(fā)基因突變，可能導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變。(3)PCR技術(shù)要在較高的溫度下進(jìn)行，所以使用的DNA聚合酶要耐高溫，在較高的溫度下不變性。(4)DNA規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)和堿基互補(bǔ)配對(duì)原則使DNA能夠復(fù)制出與其完全相同的子代DNA。(5)DNA分子復(fù)制時(shí)，不僅需要DNA片段，還需要四種游離的脫氧核苷酸、能量、酶等條件。由堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知，其互補(bǔ)鏈的堿基組成為TAGGCTA。 【答案】　(1)C　(2)C　(3)耐高溫，在較高的溫度下不變性　(4)①規(guī)則的雙螺旋　②堿基互補(bǔ)配對(duì)　(5)脫氧核苷酸　能量　酶　TAGGCTA