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2019-2020年高中生物課時跟蹤檢測十三多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段新人教版 一、選擇題(每小題3分，共24分) 1．下列有關(guān)PCR技術(shù)的敘述，錯誤的是(　　) A．PCR技術(shù)利用的是堿基互補(bǔ)配對原則 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)可分為變性、復(fù)性、延伸三個階段 解析：選C　PCR技術(shù)是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的簡稱，是在體外快速大量復(fù)制DNA片段的一種新技術(shù)。 2．PCR一般要經(jīng)過三十多次循環(huán)，從第二輪循環(huán)開始，上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與反應(yīng)，由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時將(　　) A．仍與引物Ⅰ結(jié)合進(jìn)行DNA子鏈的延伸 B．與引物Ⅱ結(jié)合進(jìn)行DNA子鏈的延伸 C．同時與引物Ⅰ和引物Ⅱ結(jié)合進(jìn)行子鏈延伸 D．無需與引物結(jié)合，在酶的作用下從頭合成子鏈 解析：選B　當(dāng)由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時，此單鏈引物端為5′端，因此與它互補(bǔ)的子鏈應(yīng)從另一端開始合成，即與引物Ⅱ結(jié)合延伸DNA的子鏈。 3．在PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)中，引物是很重要的。下列屬于引物特點(diǎn)的是(　　) ①引物長度一般是80～100個堿基對(bp)為宜 ②DNA聚合酶能從引物的5′端開始延伸DNA鏈 ③引物是一小段DNA或RNA ④引物能與DNA母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對 A．①②　　　　　　　 B．③④ C．①③ D．②④ 解析：選B　引物長度一般以20～30個堿基對(bp)為宜，包括引物Ⅰ和引物Ⅱ兩種。引物太短或太長，都可能降低產(chǎn)物的特異性。引物是一小段DNA或RNA，它能與DNA母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對；DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從3′端延伸DNA鏈，當(dāng)引物與DNA母鏈結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的3′端開始延伸DNA鏈。 4．在PCR擴(kuò)增DNA的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)設(shè)計(jì)，一分子DNA經(jīng)30次循環(huán)后，應(yīng)得到約230個DNA分子，但結(jié)果只有約210個DNA分子。出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是(　　) ①循環(huán)次數(shù)不夠 ②Taq DNA 聚合酶活力不夠或其活性受到抑制 ③引物不能與母鏈結(jié)合 ④系統(tǒng)設(shè)計(jì)欠妥 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 解析：選B　解答本題應(yīng)從PCR擴(kuò)增過程的條件進(jìn)行分析： ①循環(huán)次數(shù)過少，產(chǎn)物的量比預(yù)期的少； ②Taq DNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制，導(dǎo)致催化效率降低，得到的產(chǎn)物比預(yù)期的少； ③如果引物設(shè)計(jì)不合理，則無法進(jìn)行擴(kuò)增； ④PCR系統(tǒng)設(shè)置不妥，達(dá)不到預(yù)期的效果。 5．下列有關(guān)PCR技術(shù)的敘述，錯誤的是(　　) A．聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是用DNA聚合酶在體外擴(kuò)增DNA片段的技術(shù) B．在用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA時，DNA的復(fù)制過程與細(xì)胞內(nèi)DNA的復(fù)制類似 C．PCR反應(yīng)需在一定的緩沖溶液中進(jìn)行，只需提供DNA模板以及四種脫氧核苷酸即可 D．PCR一般經(jīng)歷三十多次循環(huán)，每次循環(huán)均分為變性、復(fù)性和延伸三個階段 解析：選C　PCR反應(yīng)需要在一定的緩沖溶液中進(jìn)行，需提供DNA模板、分別與兩條模板鏈相結(jié)合的兩種引物、四種脫氧核苷酸、耐熱的DNA聚合酶，同時通過控制溫度使DNA復(fù)制在體外反復(fù)進(jìn)行。 A．向右的過程為加熱(80～100 ℃)變性的過程 B．向左的過程是DNA雙鏈緩慢降溫復(fù)性 C．變性與在生物體內(nèi)解旋過程的條件、實(shí)質(zhì)都相同 D．圖中DNA片段共有2個游離的磷酸基、2個3′端 解析：選C　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。 7．復(fù)性溫度是影響PCR特異性的較重要因素。變性后溫度冷卻至40～60 ℃，可使引物和模板發(fā)生結(jié)合。PCR的結(jié)果可不考慮原來解旋開的兩個DNA模板鏈的重新結(jié)合，原因不包括(　　) A．由于模板DNA比引物復(fù)雜得多 B．引物和模板之間的碰撞結(jié)合機(jī)會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模板互補(bǔ)鏈之間的碰撞 C．加入引物的量足夠多而模板鏈數(shù)量少 D．模板鏈加熱解旋已經(jīng)變性不可能再次結(jié)合 解析：選D　復(fù)性的原理是堿基互補(bǔ)配對，解旋后DNA分子變成單鏈，堿基序列未發(fā)生改變，冷卻后仍可以進(jìn)行復(fù)性。 8.“X基因”是DNA分子上一個有遺傳效應(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(　　) 圖1 圖2 A．2 B．4 C．6 D．8 解析：選D　PCR技術(shù)擴(kuò)增時，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①②③④四個DNA，以此類推4次循環(huán)后共形成16個DNA，其中①②各一個，③④各三個，⑤共8個。 二、非選擇題(共26分) 9．(13分)資料顯示，近十年來，PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))技術(shù)成為分子生物實(shí)驗(yàn)的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA半保留復(fù)制的特性，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如下圖)，在很短的時間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，使分子生物實(shí)驗(yàn)所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。請據(jù)圖回答下列有關(guān)問題： (1)加熱至95℃的目的是使DNA樣品的________鍵斷裂，此過程在生物體細(xì)胞內(nèi)是通過________酶的作用來完成的。 (2)新合成的DNA分子與模板DNA分子完全相同的原因是____________________和________________________________________________________________________。 (3)通過PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制時，若將一個用15N標(biāo)記的模板DNA分子(第一代)放入試管中，以14N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制到第五代時，含15N標(biāo)記的DNA分子單鏈數(shù)占全部DNA總單鏈數(shù)的比例為________。 (4)PCR技術(shù)不僅為遺傳病的診斷帶來了便利，而且改進(jìn)了檢測細(xì)菌和病毒的方法。若要檢測一個人是否感染了艾滋病病毒，你認(rèn)為可用PCR技術(shù)擴(kuò)增他血液中的(　　) A．白細(xì)胞DNA B．病毒的蛋白質(zhì) C．血漿中的抗體 D．病毒的核酸 解析：通過PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制時，同樣遵循堿基互補(bǔ)配對原則，其復(fù)制方式仍然是半保留復(fù)制；復(fù)制到第5代即復(fù)制了4次；檢測一個人是否感染了艾滋病病毒，可以通過檢測該人的血液中是否含有病毒核酸來判定。 答案：(1)氫　解旋　(2)DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)　復(fù)制過程中嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對原則 (3)　(4)D 10．(13分)請回答PCR技術(shù)方面的有關(guān)問題： (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(如下圖所示)。圖中引物為單鏈 DNA 片段，它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。 ①從理論上推測，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(如下圖)，請分別說明理由。 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依據(jù)圖解特點(diǎn)，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中可以得到16個DNA分子，其中有15個含引物A的單鏈，以及一個不含引物A的模板鏈。②從圖解原DNA與引物A、B的比例關(guān)系分析，經(jīng)三次復(fù)制后開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段。(2)比較第一組引物的堿基順序，可以發(fā)現(xiàn)引物Ⅰ與引物Ⅱ有兩對堿基能發(fā)生互補(bǔ)配對形成局部雙鏈結(jié)構(gòu)而失效；而第二組引物中，引物Ⅰ′折疊后會發(fā)生堿基互補(bǔ)配對而導(dǎo)致失效。(3)在PCR反應(yīng)體系中，引物首先與模板DNA單鏈互補(bǔ)配對形成局部雙鏈DNA片段，然后在DNA聚合酶的作用下將單個脫氧核苷酸依次連接到引物鏈上。 答案：(1)①?、谌? (2)①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部發(fā)生堿基互補(bǔ)配對而失效 ②引物Ⅰ′自身折疊后會出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對而失效 (3)DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上