2019-2020学年生物人教版选修1同步检测：专题5-课题2　多聚酶链式反应扩增DNA片段

2019-2020学年生物人教版选修1同步检测：专题5-课题2　多聚酶链式反应扩增DNA片段

课题 2 多聚酶链式反应扩增 DNA 片段 理一理 判一判 1.引物是一小段 DNA或 RNA。(√) 2．在一条脱氧核苷酸链中，含有羟基的末端为 5′端，含有 磷酸基团的末端为 3′端。(×) 3．PCR扩增过程中，引物可反复使用。(×) 4. PCR过程不需要解旋酶。(√) 5．DNA合成子链的方向总是从子链的 5′端向 3′端延伸。 (√) 6．PCR应用的前提是已知待扩增 DNA分子的一小段序列。 (√) 7．PCR实验中使用的微量离心管、枪头等必须进行高压灭菌。 (√) 8．PCR一般要经过多次循环，每次循环都要经历复性、变性 和延伸三个阶段。(×) 9．移液器上的枪头每吸取一种试剂后就要更换，以防试剂污 染。(√) 悟一悟 1.PCR技术所用的缓冲液和酶在实验前应分装成小份，并在 －20℃储存。 2．PCR技术所用的缓冲液的配制一定要严格，或者直接购买 专用扩增缓冲液。 3．为避免外源 DNA等因素的污染，进行 PCR实验中使用的 微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压 灭菌。 4．在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，微 量移液器上的吸液枪头都必须更换。 5．为避免外源 DNA等因素的污染，PCR实验中所用的微量 离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压蒸汽 灭菌。 6．若没有 PCR仪，可进行水浴扩增 DNA：设置 3个恒温水 浴锅，温度分别为 94℃、55℃和 72℃，在 3个水浴锅中，依据 PCR仪处理时间来回转移 PCR反应的微量离心管即可。 感悟体会： 练一练 1.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。下 列不正确的是( ) A．加热使 DNA双链打开，这一步是打开氢键，在细胞中是 在解旋酶的作用下进行的 B．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 料是脱氧核苷酸，遵循的原则是碱基互补配对原则 C．PCR技术的必需条件，除了模板、原料、ATP、酶以外， 至少还有液体环境、适宜的温度和 pH等三个条件 D．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 DNA 分子占全部 DNA总数的比例为 1/16 解析：据题图分析，第一步加热的目的是解旋，即使 DNA双 链打开，破坏的是碱基对之间的氢键，该过程在细胞中需要解旋 酶的催化，A项正确；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，此过程以 4种脱氧核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，B 项正确；PCR 技术除了需要模板、原料、ATP、酶等必要条件以 外，至少还需要三个条件，即液体环境、适宜的温度和酸碱度(pH)， C项正确；PCR技术利用了 DNA复制的原理，由于 DNA复制为 半保留复制，因此连续复制 4次之后，将产生 24＝16个子代 DNA 分子，其中有两个 DNA 分子中含有 15N 标记，因此 15N 标记的 DNA分子占全部 DNA总数的比例＝2/16＝1/8，D项错误。 答案：D 2．金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究 小组计划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因，构建转基 因工程菌，用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程的示意图 如下，请回答下列问题： (1)图中步骤 1代表________，步骤 2代表退火，步骤 3代表 延伸，这三个步骤组成一轮循环。 (2)PCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过 高会破坏________的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱 基组成有关，长度相同但________的引物需要设定更高的退火温 度。 (3)如果 PCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措 施有________(填序号：①升高退火温度 ②降低退火温度 ③重 新设计引物)。 解析：(1)图中步骤 1、2、3分别表示变性、退火、延伸，这 三个步骤组成一轮循环。(2)退火表示引物与模板链相连，若温度 过高会破坏引物与模板的碱基配对。由于 G－C间三个氢键，A－ T间两个键，所以 G－C含量越高的引物，退火温度越高。(3)PCR 反应得不到任何扩增产物，可能是退火温度过高，导致引物与模 板不能相连，或引物间相互配对，引物自连，不能与模板相连， 可通过降低退火温度或重新设计引物进行改进。 答案：(1)变性 (2)引物与模板 G—C含量高 (3)②③ 考点 1 实验原理 1.[2019·乌鲁木齐市第四中学高二期中]下列关于 PCR扩增技 术的叙述，错误的是( ) A．其基本原理是 DNA的半保留复制 B．获取目的基因的前提之一是要有引物 DNA双链 C．起催化作用的不是 DNA连接酶 D．子代 DNA数量的增殖呈指数方式 解析：PCR技术的原理是 DNA双链复制，A项正确；引物是 单链的，B项错误；起催化作用的是耐高温的 DNA聚合酶，不需 要 DNA连接酶，C项正确；PCR技术的原理是 DNA双链复制， 因此子代 DNA数量的增殖呈指数方式，D项正确。 答案：B 2．[2019·石河子第二中学高二月考]在进行 PCR 的过程中， 引物的作用是( ) A．打开 DNA双链，使 DNA解旋为单链 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．为 DNA复制过程提供模板 解析：在进行 PCR的过程中通过加热打开 DNA双链，使 DNA 解旋为单链，A项错误；热稳定性 DNA聚合酶催化合成 DNA子 链，B项错误；引物可与 DNA单链的一端结合，使 DNA聚合酶 能够从引物的 3′端开始复制，C项正确；解旋后的每一条单链为 DNA复制过程提供模板，D项错误。 答案：C 3．[2019·河北高二期末]下列有关 PCR 技术的说法，正确的 是( ) A．原理是 DNA双链复制 B．应加入碱基序列相同的引物 C．需要在扩增仪中加入解旋酶 D．在进行 PCR的过程中应保持温度不变 解析：在进行 PCR的技术的原理是 DNA 双链复制，A 项正 确；PCR 技术应加入碱基序列不同的两种引物，B项错误；PCR 技术利用高温解旋，不需要加入解旋酶，C项错误；在进行 PCR 的过程中需要改变温度，D项错误。 答案：A 4．[2019·北京高二期末]关于PCR技术的叙述，正确的是( ) A．PCR反应体系中需要添加解旋酶以获得单链模板 B．PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的 DNA聚合酶 C．已知基因的部分序列时也可用 PCR方法进行目的基因的 扩增 D．在设计两种引物时，需要让引物和引物之间的碱基序列互 补 解析：PCR反应体系中不需要加入解旋酶，因为 PCR过程中 是靠高温使 DNA热变性，进而解开双链 DNA, A项错误；PCR反 应体系中需添加四种脱氧核苷酸作为原料，不需要加受体细胞的 DNA聚合酶，因为受体细胞的 DNA聚合酶不耐高温，而是加耐 高温的 Taq 酶，B项错误；已知基因的部分序列时也可用 PCR方 法进行目的基因的扩增，C项正确；PCR反应体系方法扩增目的 基因一定要设计出 2种引物，但是 2种引物之间不能互补，D项 错误。 答案：C 5．[2019·江苏高二期末]如图是 PCR 技术扩增过程中，引物 对与模板结合的示意图，则由一个该模板 DNA片段扩增 n 次后， 可获得 2n 个子代 DNA片段。下列有关叙述正确的是( ) A．该过程需要的原料是核糖核苷酸 B．该过程中至少需要引物的数量是 2n－2 C．该过程需要解旋酶和热稳定 DNA聚合酶 D．两条链等长的子代 DNA数量是 2n－2n 解析：该过程需要的原料是脱氧核苷酸，A 项错误；一个模 板 DNA 片段扩增 n 次后，可获得 2n 个子代 DNA 片段，共 2n＋1 条 DNA单链，除最初的模板链外均含有引物，该过程中至少需要 引物的数量是 2n＋1－2，B项错误；该过程不需要解旋酶，DNA在 高温下解旋，需要热稳定 DNA聚合酶，C项错误；经过 n 次扩增 后，得到 DNA总数是 2n，其中只含有一种引物的 DNA分子有 2 个，含有两种引物但两条链不等长的 DNA分子共有 2n—2个，则 共有 2n 个 DNA分子两条链不等长，故两条链等长的子代 DNA数 量是 2n－2n，D项正确。 答案：D 考点 2 实验操作 6.[2019·北京四中高二期中]下列关于 PCR技术所需条件的表 述中，正确的是( ) ①单链的脱氧核苷酸序列引物 ②目的基因所在的 DNA片 段 ③4 种脱氧核苷三磷酸 ④4 种核糖核苷三磷酸 ⑤DNA 连接酶 ⑥耐高温 DNA聚合酶 ⑦限制性核酸内切酶 A．①②③⑤ B．①②③⑤⑦ C．①②③⑥ D．①②④⑤⑦ 解析：①PCR需要一对引物，即一对单链的脱氧核苷酸序列 引物，①正确；②PCR需要模板，即目的基因所在的 DNA片段， ②正确；③PCR需要 4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)作为原料，③正 确；④PCR需要 4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)作为原料，④错误； ⑤采用 PCR合成 DNA时，不需要 DNA连接酶，需要热稳定 DNA 聚合酶，⑤错误；⑥体外合成 DNA时，需要耐高温 DNA聚合酶， ⑥正确；⑦体外合成 DNA时，不需要限制性内切酶，⑦错误；故 正确的有①②③⑥，C正确。 答案：C 一、选择题 1．[2019·内蒙古集宁一中高二期中]下列关于 PCR 技术的说 法中，不正确的是( ) A．PCR是体外复制 DNA的技术 B．Taq 酶是一种热稳定的 DNA聚合酶 C．PCR扩增中必须有解旋酶才能解开双链 DNA D．PCR利用的是 DNA双链复制原理 解析：PCR 是一项在生物体外复制特定 DNA 的核酸合成技 术，A项正确；PCR要在体外高温条件进行，Taq 酶是一种热稳定 的 DNA 聚合酶，B 项正确； PCR 扩增中双链 DNA 解开不需要 解旋酶，高温条件下氢键可自动解开，C 项错误；PCR利用的是 DNA双链复制原理，将基因的核苷酸序列不断复制，使其数量呈 指数式增加，D项正确。 答案：C 2．[2019·江苏省涟水中学高二月考]利用 PCR 技术可将某小 段 DNA 分子扩增 n 代，需( ) A．测定 DNA 分子两端的核苷酸序列，以便设计引物对 B．2n－1 个引物参与子代 DNA 分子的合成 C．向反应体系中加入解旋酶、DNA 聚合酶等 D．保持反应体系温度恒定，确保扩增的正常进行 解析：利用 PCR技术扩增 DNA 时需要引物的参与，因此需 要测定 DNA分子两端的核苷酸序列，以便设计引物对，A项正确； DNA 分子复制方式为半保留复制，因此(2n－1)对引物参与子代 DNA分子的合成，B项错误；PCR技术中双链 DNA解开不需要 解旋酶，且 PCR 扩增 DNA 分子是在较高温度下进行的，因此需 要热稳定 DNA聚合酶，C项错误；PCR扩增的过程为高温变性、 低温复性、中温延伸，可见整个过程中并不要保持恒温，D项错 误。 答案：A 3．[2019·内蒙古一机一中高二期中]以下对 PCR 技术操作过 程的叙述，正确的是( ) A．PCR扩增 DNA时必须使用解旋酶和 Taq DNA聚合酶 B．PCR 过程中引物的作用是保证新链的合成方向为 3′端 →5′端 C．在 95℃、55℃和 72℃的温度下，Taq DNA 聚合酶都有 活性 D．高压灭菌的微量移液器枪头每吸取一种试剂后不需要更换 解析：PCR扩增 DNA时不需要使用解旋酶，该过程利用高温 打开氢键，A错误；PCR过程中引物的作用是保证新链的合成方 向为 5′端→3′端，B错误；PCR中，通过改变温度即 95℃、55℃ 和 72℃来进行DNA扩增，故该过程中 Taq DNA聚合酶都有活性， C正确；高压灭菌的微量移液器枪头每吸取一种试剂后需要更换 后，再吸取其他试剂，D错误。 答案：C 4．[2019·河北高二月考]PCR是一种在生物体外扩增特定DNA 片段的技术，下列关于 PCR叙述正确的是( ) A．PCR技术所用的仪器是 DNA合成仪 B．PCR所需的酶为热稳定 DNA聚合酶和 DNA连接酶 C．循环一次要经过变性、复性、延伸三个步骤 D．PCR过程所需的两种引物是可以互补配对的 解析：DNA 合成仪是按照人们预先设定 DNA 序列，从无到 有，从头合成，以循环的化学反应合成出 DNA 链，与 PCR 技术 不同，PCR就是利用 DNA聚合酶对特定基因做体外或试管内的大 量合成，基本上它是利用 DNA聚合酶进行专一性的连锁复制，因 此体外扩增 DNA片段应该是 PCR仪，不是 DNA合成仪，A项错 误；PCR 技术中所需的 Taq 酶是一种热稳定 DNA 聚合酶，PCR 技术不需要 DNA 连接酶，细胞内 DNA 复制需要 DNA 聚合酶和 DNA连接酶，B项错误；PCR的一个循环要经历变性、复性和延 伸三个步骤，C项正确；PCR过程所需的两种引物是不能有互补 性，否则引物之间会配对形成双链 DNA，D项错误。 答案：C 5．[2019·福建省南安市侨光中学高二月考]PCR仪实质上是一 台自动调控温度的仪器，下列关于它调控不同温度的目的叙述错 误的是( ) A．94℃，使 DNA分子变性，解开螺旋 B．55℃，引物与作为模板的单链 DNA特定部位相互配对、 结合 C．72℃，使 DNA分子开始复制，延伸 D．72 ℃，使 DNA分子恢复双螺旋结构，恢复活性 解析：94℃，使 DNA分子变性，解开螺旋，A项正确；55℃， 引物与作为模板的单链 DNA特定部位相互配对、结合，B项正确； 72℃，使 DNA分子开始复制，延伸，C项正确，D项错误。 答案：D 二、非选择题 6．[2019·西藏拉萨中学高二月考]PCR技术是将某一特定DNA 片段在体外酶的作用下，复制出许许多多相同片段的一种方法， 利用它能快速而特异地扩增任何要求的目的基因或 DNA 分子片 段。它的基本过程如下： 注：图中“▄”表示每次扩增过程中需要的引物(用 P代表)。 每个引物含 20个脱氧核苷酸，并分别与 DNA片段两端碱基互补， 其作用是引导合成 DNA子链。 请据图分析回答： (1)PCR 技 术 的 原 理 是 模 拟 生 物 体 内 ________________________的过程。 (2)PCR扩增过程中对 DNA 片段进行高温加热处理，其目的 是________________________，其作用相当于细胞内________酶 的作用。 (3)在③适温延伸过程中，必须加一特定的 DNA聚合酶，从图 示中可判断，该酶与一般人体细胞中的 DNA聚合酶相比，最主要 的特点是________________________________。 (4)假如引物都用 3H标记，从理论上计算，DNA 片段经 3次 扩增所得的 8 个 DNA 分子中，含有 3H 标记的 DNA 分子占 ________%。 (5)假定 DNA片段含 200对脱氧核苷酸，经 3次扩增，从理论 上计算，除需要引物 14个外，还需要游离的脱氧核苷酸________ 个。 解析：(1)PCR 技术的原理是模拟生物体内 DNA 分子复制的 过程。(2)PCR扩增过程中通过 95℃高温处理，使 DNA双链解开 成为单链，形成单链 DNA分子；在生物体内 DNA分子解旋形成 单链是在解旋酶的作用下完成的。(3)图示中看出该 DNA聚合酶在 65℃～75℃发挥功能，与一般人体细胞中的 DNA聚合酶相比， 最主要的特点是耐高温。(4)经 3次扩增，形成了 8个 DNA分子， 其中只有两条 DNA单链上没有引物，且两条这两条单链不在同一 个 DNA 分子中，故含有 3H 标记的 DNA 分子占 100%。(5)DNA 片段含 200对脱氧核苷酸，经 3次扩增，形成了 8个 DNA分子， 其中只有两条 DNA单链上没有引物，因此该过程中需要游离的脱 氧核糖核苷酸数是 200×2×(8－1)－14×20＝2 520个。 答案：(1)DNA 复制 (2)使 DNA 双链解开成为单链 解旋 (3)耐高温 (4)100 (5)2 520 7．[2019·贵州省铜仁第一中学高二期中]PCR技术广泛用于对 少量 DNA样品的大量扩增过程中，尤其在法医鉴定中有重要的意 义。PCR扩增过程示意图如图，请回答下列问题： (1)PCR技术的原理是________。PCR反应中需要加入缓冲液、 引物、模板 DNA、________、________。 (2)图中步骤 1 代表________，步骤 2 代表________，步骤 3 代表延伸，这三个步骤组成一轮循环。 (3)引物 1和引物 2的碱基序列________(相同/不同)。若一个 DNA分子在 PCR中经历 n 轮循环，理论上需要消耗________个引 物 ， 由 引 物 形 成 子 链 的 延 伸 方 向 是 ________________________________。 (4)PCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键，退火温度过 高会破坏________之间的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、 碱基组成有关，长度相同但 GC 含量高的引物需要设定 ________________(更高/更低)的退火温度。 解析：(1)PCR技术的原理是 DNA的半保留复制。PCR反应 中需要加入缓冲液、引物、模板 DNA、四种脱氧核苷酸、DNA聚 合酶(Taq 酶)。(2)图中步骤 1、2、3分别代表变性、复性、延伸， 这三个步骤组成一轮循环。(3)引物 1和引物 2的碱基序列不同。 若一个 DNA 分子在 PCR 中经历 n 轮循环，理论上需要消耗 2n＋1 －2个引物，由引物形成子链的延伸方向是由 5′→3′。(4)退火 表示引物与模板相连，若退火温度过高会破坏引物与模板的碱基 配对，由于 G－C之间有三个氢键 A－T之间有两个氢键，所以 G －C含量越高的引物，退火温度越高。 答案：(1)DNA的半保留复制 四种脱氧核苷酸 TaqDNA聚 合酶 (2)变性 复性 (3)不同 2n＋1－2 由 5′→3′ (4)引物与模板 更高 8．[2019·武进区礼嘉中学高二月考]PCR是一种快速扩增DNA 的方法，用于放大特定的 DNA片段，数小时内可使目的基因片段 扩增数百万份。PCR技术需要模板 DNA、引物、四种脱氧核苷酸 和 DNA聚合酶等条件。请回答相关问题： (1)PCR 的全称是________，是一种________迅速扩增 DNA 片段的技术。该过程所需的酶具有________的特点。 (2)PCR 的反应过程主要包括 __________、 __________、 __________ 三 个 阶 段 ， 先 用 95 ℃ 高 温 处 理 的 目 的 是 ________________ ， 而 这 一 过 程 在 细 胞 内 是 通 过 ________________________的催化实现的。 (3)DNA子链复制的方向是________，这是由于 DNA聚合酶 只能从引物的________端开始连接单个脱氧核苷酸分子。 (4)在 PCR 技术中所需要的引物实质上是一种单链 DNA 或 RNA分子。请绘出引物结合的位置。· 解析：(1)PCR的全称是多聚酶链式反应，是一种体外迅速扩 增 DNA片段的技术，它能以极少量的 DNA为模板，在几小时内 复制出上百万份的 DNA拷贝。在 PCR技术中需用 95℃高温处理 使 DNA解旋，而高温会使一般的 DNA聚合酶变性失活，所以该 过程所需的酶具有热稳定性高的特点。(2)PCR的反应过程主要包 括变性、复性、延伸三个阶段，在 PCR 技术中先用 95℃高温下 处理的目的是使 DNA变性，使 DNA解旋为单链，而这一过程在 细胞内是通过解旋酶的催化实现的。(3)引物通常是一种单链 DNA，它能与解开的 DNA母链的 3′端结合，为 DNA聚合酶提 供吸附位点，使 DNA聚合酶从引物的 3′端开始连接脱氧核苷酸， 从而决定了 DNA子链复制的方向是从 5′端到 3′端。(4)引物可 与 DNA母链的一段碱基序列互补配对，由于 DNA的两条链为反 向螺旋，所以引物结合的位置： 。 答案：(1)多聚酶链式反应 体外 热稳定性高(耐高温) (2) 变性 复性 延伸 使 DNA 解旋为单链 DNA 解旋酶 (3)从 5′端到 3′端 3′ (4) 9．近 10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。 (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________酶的作 用下，引物沿模板延伸，最终合成 2条 DNA分子，此过程中原料 是________________，遵循的原则是________________。 (3)下面表格是 DNA体内复制与 PCR反应的部分比较结果。 通过比较分析，请推导出 PCR反应合成 DNA子链时能量来源于 ________。 原料 ATP DNA体 内复制 四种脱氧核苷酸 需要 PCR反应 脱氧胞苷三磷酸、脱氧腺苷三磷酸 脱氧胸苷三磷酸、脱氧鸟苷三磷酸 不需 要 (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次以后，则 15N标记的 DNA分子占全部 DNA总数的比 例为________。 (5)现有一段 DNA序列： 5′CAAGGATCC 3′ 3′GTTCCTAGG 5′ 如 果 它 的 引 物 1 为 5′GGA － OH ， 则 引 物 2 为 ______________。 解析：图示为利用 PCR 技术扩增 DNA 的过程。首先高温 (94℃)，将双链 DNA解旋；之后适当降温(55℃)，让引物与两解 开的模板链结合；再升温(72℃)，利用原料合成核苷酸链(需耐高 温的 DNA聚合酶)，最后得到两个子代 DNA；如此反复循环，得 到大量相同的 DNA。(1)DNA两条链之间的碱基通过氢键形成碱 基对，从而将两条链连接起来。因而，要想打开 DNA双链，必须 打开氢键，这一过程在细胞内是在解旋酶作用下完成的，在细胞 外(PCR)则是通过高温实现的。(2)合成 DNA时，所用的原料是 4 种游离的脱氧核苷酸，复制过程遵循碱基互补配对原则。(3)根据 表格中对 DNA体内复制与 PCR反应的部分对比分析，PCR反应 中合成 DNA子链时能量来源于原料(脱氧核苷三磷酸，即 dATP、 dTTP、dGTP、dCTP)水解释放的能量。(4)用含 15N 标记的 DNA 分子作为模板，连续复制 4次，共得到 DNA分子数为 24＝16个， 其中含有 15N标记的有两个，占全部 DNA分子总数的 1/8。(5)根 据 DNA的结构特点有“双链反向平行”推测：结合题中已知的双 链DNA的序列，引物 1是与已知DNA中“5′CAAGGATCC3′” 右端 (即 3′)碱基配对连接，则引物 2 应与已知 DNA 中 3′GTTCCTAGG5′左端(即 3′)碱基进行配对连接，所以引物 2 的碱基序列为“5′CAA－OH”。 答案：(1)氢 解旋 解旋 (2)Taq DNA聚合 4种脱氧核苷 酸 碱基互补配对原则 (3)原料水解产生的能量 (4)1/8 (5)5′CAA－OH 10．PCR(多聚酶链式反应)技术是一项在生物体外复制特定的 DNA片段的核酸合成技术，如图表示合成过程。请据图分析回答 下列问题： (1)A过程高温使 DNA变性解旋，对该过程的原理叙述，正确 的是：________ 。 A．该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键 B．该过程用限制酶破坏磷酸二酯键 C．该过程不需要解旋酶的作用 D．该过程与人体细胞内的相关过程完全相同 (2)C过程要用到的酶是________。这种酶在高温下仍保持活 性，因此在 PCR扩增时________(填“可以”或“不可以”)一次 性加入。PCR反应的进行除需提供酶外，还需要满足的基本条件 有________________________________。 (3)如果把模板 DNA的两条链用 15N标记，游离的脱氧核苷酸 不做标记，控制“95℃～55℃～72℃”温度循环 3次，则在形成 的子代 DNA中含有 15N标记的 DNA占________。 (4)如果模板 DNA 分子共有 a 个碱基对，其中含有胞嘧啶 m 个，则该 DNA复制 10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸________ 个。 (5)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子链上发生碱基错配，则扩 增若干次后检测所有扩增片段，与原 DNA 相应片段相同的占 ________。 解析：(1)A过程高温使 DNA变性解旋，不需要用解旋酶，高 温所起的作用类似于解旋酶，使双链 DNA解旋成为单链，A、B 两项错误，C 项正确；该过程与人体细胞内的相关过程不完全相 同，人体细胞内的解旋是在解旋酶的作用下完成的，D项错误。(2)C 过程为 PCR 技术的延伸阶段，当系统温度上升至 72℃左右，溶 液中的四种脱氧核苷酸在 Taq DNA 聚合酶的作用下合成新的 DNA链。Taq DNA聚合酶是耐热的，高温下不变性，所以一次性 加入即可。PCR反应的进行除需提供酶外，还需要满足的基本条 件有 DNA 模板、引物、四种脱氧核苷酸、适当的温度。(3)PCR 技术的原理是 DNA双链复制，遵循 DNA半保留复制的特点。经 过三次循环，共产生 23＝8个 DNA分子，其中有 2个 DNA分子 含有 15N 标记，因此在形成的子代 DNA 中含有 15N 标记的 DNA 占 2÷8＝25%。(4)依题意可知：在该模板 DNA 分子中共有 A＋T ＋G＋C＝2a个碱基，其中 C＝m个碱基。依据碱基互补配对原则 可推知，在该 DNA 分子中，C＝G＝m 个，A＝T＝a－m个。若 该 DNA分子中复制 10次，则需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸＝(210 －1)(a－m)。(5)基因中的碱基对改变属于基因突变。对一个 DNA 进行扩增，第一次循环时某一条子链上发生碱基错配，第二次以 后按正常配对方式进行扩增，错配链作模板扩增的都是错误的 DNA 分子，原正常链作模板扩增得到的 DNA 分子都是正常的 DNA分子，故若干次后检测所有 DNA的扩增片段，与原 DNA相 应片段相同的占 3/4。 答案：(1)C (2)Taq DNA聚合酶 可以 DNA模板、引物、 四种脱氧核苷酸、适当的温度 (3)25% (4)(210－1)(a－m) (5)基因突变 75% 11. 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 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。 ①Taq DNA 聚 合 酶 的 功 能 是 ________________________________________________________ ________________ ____________________________________________________ ____________________。 ②Taq DNA 聚合酶的化学本质为蛋白质，可用________法和 ________法进行分离。 (3)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 ？ ________________________________________________________ ________________。 (4) 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。 (5)PCR 中加入的引物有________种，加入引物的作用是 ________________________。 解析：(1)PCR 技术中用高温使 DNA 分子中的氢键打开，从 而解旋。(2)①在 DNA 分子复制中，Taq DNA 聚合酶将两个脱氧 核苷酸的脱氧核糖和另一脱氧核苷酸的磷酸连结形成磷酸二酯 键。②蛋白质的分离可以根据其分子大小和带电的性质和多少使 之分离，即凝胶色谱法和电泳法。(3)①在使用蒸馏水时，第一次 使血细胞破裂，第二次使 NaCl溶液浓度降低至 0.14 mol/L。(4)PCR 反应是在一定的缓冲溶液中进行的，并需严格控制好温度条件。 (5)PCR中与体内 DNA 复制过程中的原料是完全相同的，并加入 小段单链 DNA 或 RNA 作为引物，引导 DNA 复制，可以使游离 的脱氧核苷酸与之结合形成磷酸二酯键，成为 DNA复制的起点。 答案：(1)高温使 DNA 分子热变性 (2)①催化脱氧核苷酸之间形 成磷酸二酯键 ②凝胶色谱 电泳 (3)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 (4)一定的缓冲溶液 温度 (5)2 作为 DNA复制的起点