学年高中生物选修一 双基限时练13.docx
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学年高中生物选修一双基限时练13
双基限时练(十三) 多聚酶链式反应扩增DNA片断
一、选择题
1.DNA合成的方向总是从子链的哪端向哪端延伸( )
A.3′端向5′端B.5′端向3′端
C.3′端向3′端D.5′端向5′端
解析 在构成DNA的脱氧核苷酸链中,通常将DNA的羟基(—OH)末端称为3′端,而磷酸基团末端称为5′端,在复制时,引物与DNA母链通过碱基配对结合后,DNA聚合酶从引物的3′端开始延伸DNA链,因此DNA合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。
答案 B
2.PCR含义是( )
A.亲子代反应技术B.多聚酶链式反应
C.DNA片断复制D.DNA序列测定
解析 PCR技术是指多聚酶链式反应,是体外迅速扩增DNA片段的技术,该技术利用DNA热变性原理,通过控制温度来控制双链的解聚与结合。
答案 B
3.PCR过程中变性温度为( )
A.94℃B.72℃
C.50℃D.80℃
解析 在PCR过程中,当温度上升到90℃以上时,双链DNA解聚为单链,称为变性,下降至50℃左右时,引物与单链DNA结合,温度上升至72℃左右时,合成新的DNA链。
答案 A
4.DNA复制过程的前提条件是( )
A.获得引物B.催化合成DNA子链
C.解旋D.四种脱氧核苷酸
解析 DNA复制是以两条母链为模板,按碱基互补配对原则进行,因此,首先要解旋,才能进行DNA复制的其他过程。
答案 C
5.引物的作用是( )
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′端开始延伸DNA子链
D.提供模板
解析 DNA复制过程中,引物与DNA母链结合,DNA聚合酶从引物3′端开始延伸DNA,从而决定了DNA合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。
答案 C
6.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单链作模板时将( )
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结合进行子链延伸
D.无需与引物结合,在酶的作用下从头合成子链
解析 由引物Ⅰ延伸合成的DNA子链,碱基序列与非模板链相同。
第二轮循环时,应与非模板链一样,与引物Ⅱ结合,进行DNA子链的延伸。
答案 B
7.TaqDNA聚合酶特点是( )
A.耐强酸B.耐强碱
C.耐高温D.最适温度37℃
解析 PCR技术中要在90℃以上使DNA变性从而解开双螺旋,因此需要在该反应中的酶要能忍耐90℃左右高温,1966年,在美国黄石公园找到的水生耐热细菌中分离出的耐高温的TaqDNA聚合酶恰好满足了该条件。
答案 C
8.关于DNA复制,下列叙述正确的是( )
A.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从5′端延伸DNA链
B.DNA复制不需要引物
C.引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合
D.DNA的合成方向总是从子链的3′端向5′端延伸
解析 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,DNA合成方向为从子链5′端→3′端。
答案 C
9.DNA扩增过程中,DNA片段经若干次扩增,与其数目的理论值变化相符的图是( )
解析 DNA扩增过程中,DNA以指数型增长。
答案 C
10.PCR反应的最大特点是具有较大扩增能力与极高的灵敏性,但令人头痛的问题是易污染,极其微量的污染即可造成假阳性的产生。
防止污染的办法不包括( )
A.将样品的处理、配制PCR反应液、PCR循环扩增及PCR产物的鉴定等步骤分区或分室进行
B.吸样枪吸样要慢,吸样时尽量一次性完成,枪头小套、小离心管应一次性使用,以免交叉污染
C.所有的PCR试剂都应放置于大瓶分装,以减少重复加样次数,避免污染机会
D.PCR试剂、PCR反应液应与样品及PCR产物分开保存,不应放于同一冰盒或同一冰箱
解析 PCR试剂应小瓶分装,以避免多次取样造成污染。
答案 C
11.下列不属于PCR技术的优点的是( )
A.简单,易于操作 B.原理复杂
C.实用性强,灵敏度高D.快速、高效,并可自动化
解析 PCR技术原理很复杂,但操作却十分简单,快速、高效、灵活和易于操作是PCR的突出优点。
答案 B
12.多聚酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法,由高温变性、低温复性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技术叙述不正确的是( )
A.PCR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
C.PCR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 由于PCR技术就是体外大量扩增DNA的技术,即以少量DNA制备大量DNA的技术,A项正确;PCR技术的原理就是DNA复制,反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板,所需原料是脱氧核苷酸,并以指数方式扩增,B项正确,C项错误;应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变,D项正确。
答案 C
13.PCR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
解析 PCR技术的操作步骤是高温变性、低温复性、中温延伸。
答案 B
14.在PCR扩增前,需要将下列哪些物质加入微量离心管中( )
①模板DNA ②模板RNA ③DNA解旋酶 ④耐高温的DNA聚合酶 ⑤引物 ⑥PCR缓冲液 ⑦脱氧核苷酸贮备液 ⑧核苷酸贮备液
A.①④⑤⑥⑦B.①③④⑤⑥⑧
C.②③④⑤⑥⑦D.①④⑥⑦⑧
解析 DNA的复制需要模板、原料、能量和酶,在外界扩增DNA时不需要加入解旋酶,因高温能使氢键断裂,但需要加入模拟细胞环境的缓冲液,故需要加入的是①④⑤⑥⑦,A项正确。
答案 A
15.PCR操作中,从第二轮循环开始扩增的DNA片段( )
A.固定长度B.一端固定
C.都不固定D.不能确定
解析 进入第二轮循环后,引物除与原始模板结合外,还与新合成的模板链结合,由于新模板链的5′端是固定的,新合成的子链的终点也就是固定的,保证了新片段的起点和终点都限定于引物扩增序列以内,这正是需要扩增的特定片段。
答案 A
二、非选择题
16.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________,细胞中在________的作用下使此键断裂。
(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,最终合成2个DNA分子,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________。
前者靠PCR仪自动调控,后者由________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,需将两者比较分析后进行作答。
(1)PCR技术利用热变性原理使DNA双链间的氢键断裂,称为变性。
(2)PCR技术扩增DNA与细胞内DNA复制所需原料一样,为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸,遵循的原则是碱基互补配对原则。
引物与模板的3′端结合后,DNA聚合酶才发挥作用。
(3)PCR技术与体内DNA复制不完全相同,除了需要模板、原料、ATP、酶以外,至少还需要液体环境、适宜的温度和酸碱度,适宜的温度靠PCR仪自动调控,而酸碱度靠缓冲液来维持。
(4)引物的作用是结合在模板DNA上,提供DNA延伸的起始位点,而DNA聚合酶的作用是从引物的3′端开始催化DNA链的延伸,故选D。
答案
(1)氢 变性 解旋酶
(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
17.TaqDNA聚合酶是从一种嗜热细菌中分离提取的,该菌是1966年从美国黄石国家森林公园的一处热泉中发现的。
实验表明,PCR反应时变性温度为95℃,50个循环后,TaqDNA聚合酶仍有65%的活性。
TaqDNA聚合酶的热稳定性是该酶用于PCR的前提条件,也是PCR技术能迅速发展和广泛应用的原因。
TaqDNA聚合酶还具有逆转录活性,其作用类似于逆转录酶。
TaqDNA聚合酶表现为Mg2+依赖,该酶的催化活性对Mg2+浓度非常敏感。
测定结果为MgCl2浓度在2.0mmol/L时该酶催化活性最高,此浓度能最大限度地激活TaqDNA聚合酶的活性,Mg2+过高就抑制酶活性,因而MgCl2的浓度在不同的反应体系中应适当调整,优化浓度。
TaqDNA聚合酶具有5′→3′聚合酶活性和5′→3′外切酶活性,而无3′→5′外切酶活性,它不具有校对活性。
因而在PCR中如发生某些碱基的错配,该酶是没有校正功能的。
TaqDNA聚合酶的碱基错配几率为2.1×10-4。
(1)TaqDNA聚合酶在高温下仍保持活性,因此在PCR扩增时可以________加入,________(填“需要”或“不需要”)再添加。
(2)影响PCR反应的因素除引物、反应温度、时间和TaqDNA聚合酶浓度外,从材料中可知,还应有________。
(3)这种嗜热细菌能够在热泉中生存,这是________的结果。
(4)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模板链上发生碱基错配,则扩增若干次后检测所有DNA的扩增片段,与原DNA相应片段相同的占________。
解析 本题主要考查学生分析问题,获取信息,解决问题的能力,TaqDNA聚合酶在PCR操作中温度不会使之变性失活,从题中所给数据可知,Mg2+对该酶活性有影响,进而影响PCR操作进程。
答案
(1)一次性 不需要
(2)Mg2+浓度
(3)长期自然选择
(4)基因突变
18.Kornberg曾以噬菌体为引子,用四种脱氧核苷酸为原料,加入适量ATP和DNA聚合酶,在试管中把游离的脱氧核苷酸合成了噬菌体DNA,这种半人工合成的DNA也能够在寄主(细菌)体内繁殖。
请据此回答下列问题:
(1)该实验说明的问题是________________________________________________________________________。
(2)加入ATP的目的是________________________________________________________________________,
说明该过程是________________________________________________________________________。
加入DNA聚合酶的目的是__________________________________________________