高中生物（人教版）同步习题：5-2多聚酶链式反应扩增DNA片段 规范训练（选修1）

高中生物（人教版）同步习题：5-2多聚酶链式反应扩增DNA片段 规范训练（选修1）

课题2　多聚酶链式反应扩增DNA片段 ‎(时间：30分钟　满分：50分)‎ 考查知识点及角度 难度及题号 基础 中档 稍难 PCR原理及其与细 胞内DNA复制的比较 ‎1、2、3‎ ‎6‎ PCR操作程序 ‎5‎ ‎8‎ PCR各轮反应特点 ‎4‎ ‎7‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 一、选择题(每小题4分，共20分)‎ ‎1．PCR技术扩增DNA，需要的条件是 ‎(　　)。‎ ‎①目的基因　②引物　③四种脱氧核苷酸　④DNA聚合酶等　⑤mRNA　⑥核糖体 A．②③④⑤ B．①②③⑥‎ C．①②③④ D．①③④⑤‎ 解析　PCR技术需要目的基因作为扩增的模板，DNA聚合酶催化反应的进行，而引物是满足DNA聚合酶起作用的需要，四种脱氧核苷酸是该过程的原料。‎ 答案　C ‎2．下列有关PCR反应的叙述正确的是 ‎(　　)。‎ A．PCR反应所需要的引物只是RNA B．PCR反应所需要的材料是核糖核苷酸 C．PCR反应所需要的酶在60 ℃会变性 D．PCR反应需要在一定的缓冲溶液中进行 解析　PCR反应需要的引物是DNA或RNA，反应所需要的材料是脱氧核苷酸，PCR所需要的酶是耐高温的，在60 ℃不会变性。‎ 答案　D ‎3．下列各项属于引物作用的是 ‎(　　)。‎ 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′端开始复制 D．提供模板 解析　DNA分子的复制具有方向性，即只能从子链的5′→3′方向进行复制。当引物与DNA母链结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸 DNA链。所谓3′、5′是指脱氧核糖上C原子的位置。脱氧核糖的结构图如上图所示。‎ 答案　C ‎4．PCR一般要经过三十多次循环，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Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时 ‎(　　)。‎ A．仍与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延伸 B．与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延伸 C．同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链的延伸 D．无需与引物结合，在酶的作用下从头合成子链 解析　考查同学们对PCR反应中的变性、复性、延伸的实质是否理解。当由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时，此单链引物固定端为5′端，因此与它互补的子链应从另一端开始合成，即与引物Ⅱ结合延伸DNA子链。‎ 答案　B ‎5．PCR仪实质上是一台自动调控温度的仪器，它调控不同温度的目的是 ‎(　　)。‎ ‎①95 ℃，使DNA分子变性，失去生物活性　②95 ℃，使DNA分子变性，解开螺旋　③55 ℃，使DNA分子开始复制、延伸 ‎④55 ℃，使DNA分子恢复双螺旋结构，恢复活性　⑤72 ℃，使DNA分子开始复制、延伸　⑥72 ℃，使DNA分子恢复双螺旋结构，恢复活性 A．①③⑤ B．②③⑤ C．②④⑤ D．②④⑥‎ 解析　PCR利用了DNA的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解旋与结合。PCR仪实质上是一台能够自动调控温度的仪器。当温度上升至95 ℃时，DNA分子变性，解开双螺旋结构；温度下降到50 ℃左右(55 ℃)，引物与DNA单链结合，DNA恢复双螺旋结构，恢复活性；温度上升至72 ℃，DNA分子开始复制、延伸，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。‎ 答案　C 二、非选择题(共30分)‎ ‎6．(14分)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TaqDNA聚合酶。‎ ‎(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)TaqDNA聚合酶是从水生耐热细菌Taq中分离的。‎ ‎①为什么Taq细菌能从热泉中被筛选出来呢？‎ ‎__________________________________________________________。‎ ‎②TaqDNA聚合酶的功能是______________________________________。‎ ‎③TaqDNA聚合酶的化学本质为蛋白质，可用________法和________法进行分离。‎ ‎④为了使TaqDNA聚合酶能够多次反复利用，可采用______技术，常用的方法为____________________________。‎ ‎(3)从土壤中分离分解尿素的细菌时，应采取的措施是________，原因是__________________________________________________________。‎ ‎(4)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？____________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________。‎ ‎(5)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。‎ ‎(6)PCR中加入的引物有________种，加入引物的作用是____________________。‎ 答案　(1)高温使DNA分子热变性 ‎(2)①热泉70～80 ℃的高温条件淘汰了绝大多数微生物 ‎②催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键 ‎③凝胶色谱　电泳 ‎④固定化酶　化学结合法、物理吸附法 ‎(3)将细菌在培养基中培养，其中唯一的氮源是尿素　只有能分解尿素的微生物才能在该培养基上生长和繁殖 ‎(4)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 ‎(5)一定的缓冲溶液　温度 ‎(6)2　作为DNA复制的起点 ‎7．(7分)下图是PCR技术示意图，请回答下列问题。‎ ‎(1)标准的PCR过程一般分为________、________、________三大步骤。‎ ‎(2)引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一小段________。‎ ‎(3)将双链DNA________，使之变性，从而导致________。‎ ‎(4)引物延伸需提供________作为原料。‎ 解析　(1)PCR过程一般分变性―→复性―→延伸三大步骤。‎ ‎(2)引物的化学本质为一小段单链DNA或RNA。(3)将DNA加热至90 ℃以上，可导致DNA解旋。(4)引物延伸需提供脱氧核苷酸作为原料以形成DNA子链。‎ 答案　(1)变性　复性　延伸 ‎(2)单链DNA或RNA ‎(3)加热到95 ℃　双链DNA解聚成两条单链 ‎(4)四种脱氧核苷酸 ‎8．(9分)近十年来，PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实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双链打开，这一步是打开________键，称为________。‎ ‎(2)当温度降低时，引物与模板________端结合，在DNA 聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，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________，前者由PCR仪自动调控，后者则靠________来维持。‎ ‎(4)DNA的复制需要引物，其主要原因是______________________________。‎ 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聚合酶延伸DNA链 D．DNA聚合酶只能从3′端延伸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。打开DNA双链需破坏碱基对间的氢键；引物的游离端为3′，即5′→3′，它需与模板的3′结合；PCR所用液体环境需保障适宜的温度和酸碱度，其pH可借助缓冲液维持；DNA复制，不能从头开始，故须提供引物。‎ 答案　(1)氢　变性 ‎(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