山东专用2021高考生物一轮复习课时作业34基因工程ⅠDNA的粗提取与鉴定及其PCR技术解析版

山东专用2021高考生物一轮复习课时作业34基因工程ⅠDNA的粗提取与鉴定及其PCR技术解析版

基因工程(Ⅰ)DNA的粗提取与鉴定及其PCR技术 ‎[基础练]‎ ‎1．下列不适宜作为DNA提取的实验材料的是(　　)‎ A．鸡血细胞　　　　　 B．蛙的红细胞 C．人的成熟红细胞 D．菜花 C　[鸡血细胞、蛙的红细胞、菜花细胞均含有细胞核和各种细胞器，即均含有较多的DNA，因此适宜作为DNA提取的实验材料，A、B、D不符合题意；人的成熟红细胞不含细胞核和各种细胞器，即不含DNA，因此不适宜作为DNA提取的实验材料，C符合题意。]‎ ‎2．(2019·河北邯郸测试)进行DNA粗提取时，若选择的实验材料为植物细胞，破碎细胞时要加入一定量的洗涤剂和食盐。加入食盐的目的是(　　)‎ A．利于DNA的溶解　　　 B．分离DNA和蛋白质 C．溶解细胞膜 D．溶解蛋白质 A　[实验材料是植物细胞时，需先加入洗涤剂和食盐，洗涤剂的作用是瓦解细胞膜；食盐的作用是溶解DNA。]‎ ‎3．(2019·江苏南京模拟)下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是(　　)‎ A．鸡血细胞是较理想的实验材料 B．NaCl溶液浓度越高，DNA的溶解度越大 C．在用酒精析出DNA时，最好使用95%的冷酒精 D．溶解有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴加热，检测结果为溶液呈蓝色 B　[该实验中材料选择的原则是DNA含量多，材料易得，操作简便，因此鸡血细胞是较理想的实验材料，A正确；DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，NaCl溶液浓度低于0.14 mol/L时，随NaCl溶液浓度降低，DNA的溶解度反而提高，B错误；在用酒精析出DNA时，最好使用95%的冷酒精，C正确；DNA鉴定实验中，向溶解有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴加热，检测结果为溶液呈蓝色，D正确。]‎ ‎4．(2019·河北唐山测试)DNA的复制需要引物，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 D　[DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基(－OH)末端称为3′端，磷酸基团末端称为5′端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链。因此，DNA复制需要引物。]‎ ‎5．(2019·河南安阳测试)PCR利用了DNA的热变性原理，PCR仪实际上也是一种能自动调控温度的仪器。下列对PCR过程中“温度的控制”的说法，错误的是(　　)‎ - 5 -‎ A．PCR反应需要高温，这是为了确保模板是单链 B．延伸的温度必须高于复性温度，而低于变性温度 C．要用耐高温的DNA聚合酶 D．需要耐高温的解旋酶 D　[PCR是体外DNA扩增技术，DNA双链的解开不需要解旋酶，而是靠高温使其变性解聚。]‎ ‎6．下列关于PCR技术的叙述，正确的是(　　)‎ A．PCR技术建立在对扩增的目的基因序列完全已知的基础上 B．该技术需要解旋酶和热稳定的DNA聚合酶 C．该技术需要一对特异性的引物，且要求这一对引物的序列是互补的 D．该技术应用体内DNA复制的原理，也需要模板、原料、酶等条件 D　[利用PCR技术进行DNA扩增时，目的基因的序列可以不是已知的，A错误；由于PCR反应需要在高温条件下进行，因此需要耐热的DNA聚合酶，但PCR过程中DNA的解旋是通过控制温度实现的，不需要解旋酶，B错误；PCR反应中的引物可分别与两条模板链相结合，这对引物的序列不需要互补，C错误；PCR技术应用了细胞内DNA复制的原理，也需要DNA模板、原料(4种脱氧核苷酸)、酶(如Taq DNA聚合酶)等条件，D正确。]‎ ‎7．某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动。具体步骤如下：‎ 材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份‎10 g。剪碎后分成两组，一组置于‎20 ℃‎、另一组置于－‎20 ℃‎条件下保存24 h。‎ DNA粗提取：‎ 步骤一：将上述材料分别放入研钵中，各加入15 mL研磨液(含洗涤剂和食盐)，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液备用。‎ 步骤二：先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液，再加入20 mL体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。‎ 步骤三：取6支试管，分别加入等量的________(填溶液名称及浓度)溶液溶解上述絮状物。‎ 步骤四：：在上述试管中各加入4 mL________试剂。混合均匀后，置于沸水中加热5 min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果如下表： ‎ 材料保存温度 花菜 辣椒 蒜黄 ‎20℃‎ ‎＋＋‎ ‎＋‎ ‎＋＋＋‎ ‎－‎‎20℃‎ ‎＋＋＋‎ ‎＋＋‎ ‎＋＋＋＋‎ ‎(注：“＋”越多表示蓝色越深)‎ 分析上述实验过程，回答下列问题：‎ ‎(1)该探究性实验课题名称是___________________________________________。‎ - 5 -‎ ‎(2)步骤一中研磨液中洗涤剂的作用是______________，食盐的作用是_______________。‎ ‎(3)步骤二中“缓缓地”搅拌，这是为了_________________________________，‎ 所加酒精溶液需冷却的原因之一是低温抑制_____________________的活性，可以防止DNA降解。‎ ‎(4)上述实验中步骤三、步骤四的空缺分别为_______________、_______________。‎ ‎(5)实验表明，_______________________获取的DNA量最多。‎ 解析　(1)表中信息显示，该实验有两个自变量：实验材料和温度，所以该探究性实验课题名称是：探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响 ‎(2)步骤一中研磨液中洗涤剂的作用是溶解细胞膜，有利于细胞内DNA的释放。食盐的作用是溶解DNA。‎ ‎(3)步骤二中“缓缓地”搅拌，这是为了防止DNA断裂，所加酒精溶液需冷却的原因之一是低温抑制DNA水解酶的活性，可以防止DNA降解。‎ ‎(4)步骤二中得到的缠绕在玻璃棒上的絮状物是DNA。在鉴定DNA时，需将DNA溶解在2mol/LNaCl溶液中，所用的鉴定试剂为二苯胺，所以上述实验中步骤三、步骤四的空缺依次分别为2mol/LNaCl、二苯胺。‎ ‎(5)表中的“＋”越多表示蓝色越深，而DNA遇二苯胺(沸水浴)被染成蓝色，据此可知：保存在－‎20℃‎的蒜黄获取的DNA量最多。‎ 答案　(1)探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响　(2)溶解细胞膜　溶解DNA　(3)减少(或防止)DNA断裂　DNA水解酶(或核酸水解酶或DNA酶)　(4)2 mol/L NaCl　二苯胺　(5)保存在－‎20℃‎的蒜黄 ‎[能力练]‎ ‎8．(2019·湖北宜昌期中)利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内的DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。下列有关PCR过程的叙述，正确的是(　　)‎ A．PCR是一项在生物体外复制特定的完整DNA分子的核酸合成技术 B．PCR过程中只需要两个引物分子 C．Taq DNA聚合酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连接到双链DNA片段上 - 5 -‎ D．在第三轮循环产物中开始出现两条核苷酸链等长的DNA片段 D　[PCR是一项在生物体外复制特定的DNA分子片段的技术，A错误。PCR过程中需要两种引物分子，B错误。Taq DNA聚合酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连接到延伸的单链DNA片段上，C错误。由PCR过程的特点可知，经过第一轮循环后产生的两个DNA分子都不等长；在第二轮循环后形成的四个DNA分子也不等长；在第三轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段，D正确。]‎ ‎9．在遗传病的诊断及刑侦破案中常需要对样品中DNA进行分析，应用PCR技术能快速扩增DNA片段，在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝，有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题。如图为PCR过程示意图，据图回答相关问题。‎ ‎(1)在相应的横线上写出引物Ⅱ，并在复性这一步骤中将引物Ⅱ置于合适的位置。‎ ‎(2)在相应的横线上写出循环一次后生成的DNA分子。‎ ‎(3)若将作为原料的四种脱氧核苷酸用32P标记，请分析循环一次后生成的DNA分子的特点：________________，循环n次后生成的DNA分子中不含放射性的单链占总单链的比例为________。‎ ‎(4)PCR反应的前提条件是________，PCR技术利用了DNA的________原理解决了这个问题。‎ ‎(5)在对样品中DNA进行分析时发现，DNA中掺杂着一些组蛋白，要去除这些组蛋白可加入的物质是________。‎ 解析　(1)由题图可知，引物Ⅰ与b链部分碱基互补配对，则引物Ⅱ应与a链部分碱基互补配对，且结合到a链的3′端，故引物Ⅱ的结构为5′—AGC…ATG—OH，其与a链结合的方式见答案。(2)经过一次循环后，产生的两个DNA分子分别含有引物Ⅰ和引物Ⅱ，且与原DNA分子相同。(3)由于作为原料的四种脱氧核苷酸被32P标记，所以新合成的两个DNA各有一条链含32P。若复制n次，共产生DNA单链2n×2条，其中只有2条DNA母链不含32P，则其所占比例为2/(2n×2)＝1/2n。(4)DNA复制是以两条母链为模板，按照碱基互补配对原则进行的。因此，首先要实现DNA的解旋，使两条母链碱基暴露出来，才能按照碱基互补配对的原则把相应的核苷酸一个个地连接起来。DNA分子在80～100 ℃的温度范围内变性，双链解开成单链，当温度慢慢降低后，又能重新结合形成双链。PCR利用了DNA的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合。(5)本题考查了DNA中蛋白质杂质的去除，由于酶具有专一性，故可加入蛋白酶。‎ 答案　(1)引物Ⅱ：5′—AGC…ATG—OH；‎ - 5 -‎ 引物Ⅱ应与解旋后的a链结合：5′—GGC…TAA…CAT…GCT—3′‎ ‎　　　　　　　　　　　 　HO—GTA…CGA—5′‎ ‎(2) ‎(3)每个DNA分子各有一条链含32P　1/2n　(4)DNA解旋　热变性　(5)蛋白酶 - 5 -‎