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高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段巩固练习
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这是一份高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段巩固练习，共5页。试卷主要包含了PCR技术中，引物的作用是，近10年来，PCR技术等内容，欢迎下载使用。
①PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA ②PCR过程不需要DNA聚合酶 ③PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的 ④PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制
A．③④ B．①② C．①③ D．②④
2．PCR技术中，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′端开始复制
D．提供模板
3．下列关于DNA双链的叙述，错误的是（ ）。
A．通常将DNA的羟基末端称为5′端，而磷酸基团的末端称为3′端
B．通常将DNA的羟基末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端
C．通常DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链
D．通常DNA聚合酶不能从5′端延伸DNA链
4．下列有关PCR的描述，不正确的是（ ）。
A．PCR技术的原理是DNA复制
B．用PCR技术扩增DNA是一个酶促反应，需耐高温的解旋酶和DNA聚合酶
C．一个DNA片段经PCR扩增，可形成2n个DNA片段（n代表循环次数）
D．PCR利用了DNA的热变性来控制DNA的解旋与结合
5．在PCR实验操作中，下列说法不正确的是（ ）。
A．在微量离心管中添加各种试剂时，只需一个枪头
B．离心管的盖子一定要盖严，防止液体外溢
C．用手轻弹离心管壁的目的是使反应液充分混合
D．离心的目的是使反应液集中在离心管底部，提高反应效果
6．DNA检测技术可应用于亲子鉴定、遗传病检测等领域。DNA检测离不开对样品DNA的PCR扩增。不同样品DNA的扩增过程或条件不同的是（ ）。
A．引物 B．DNA聚合酶
C．四种脱氧核苷酸 D．预变性的温度
7．下面关于DNA光吸收特点或DNA含量计算的叙述正确的是（ ）。
A．DNA主要吸收蓝紫光
B．DNA主要吸收红橙光
C．可根据DNA在260 nm紫外线波段光吸收值的多少推算DNA的含量
D．计算DNA含量的公式可表示为“50×紫外分光光度计260 nm的读数”
8．在PCR扩增的实验中，加入一种提取物（一种模板DNA片段），但实验得到的产物却有两种DNA。其原因可能是（ ）。
A．基因突变
B．Taq DNA聚合酶发生变异
C．基因污染
D．温度过高
9．在进行DNA亲子鉴定时，需大量的DNA。PCR技术（多聚酶链式反应）可以使样品DNA扩增，获得大量DNA克隆分子。该技术的原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制（如下图，图中短粗线是引物）。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）图中的变性、延伸分别是指______________、________________________________。
（2）假设PCR反应中的DNA模板为P，第一轮循环的产物2个子代DNA为N1，第二轮的产物4个子代DNA为N2，N1、N2中分别含有模板DNA单链的DNA分别有______个、______个。若继续循环，该DNA片段共经过30次循环后能形成________个DNA片段。
（3）某样品的一个DNA分子中共含3 000个碱基对，碱基数量满足：（A＋T）/（G＋C）＝1/2，若经5次循环，至少需要向试管中加入__________________个腺嘌呤脱氧核苷酸。（不考虑引物所对应的片段）
（4）若下图为第一轮循环产生的产物，请绘出以a链和b链为模板经PCR扩增的产物。
10．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（如下图所示）。
（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DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成两条DNA分子，此过程中原料是________，遵循________。
（3）PCR技术的必需条件，除了模板、原料、________酶以外，至少还有三个条件，即：液体环境、适宜的________和________。
（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，以含有14N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________。
（5）现有一段DNA序列：。如果它的引物1为5′GGA—OH，则引物2为________。
11．多聚酶链式反应（PCR）是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题。
（1）DNA的两条链是反向平行的，通常将________的末端称为5′端，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的________开始延伸DNA链。
（2）PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到________，它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫________。
（3）PCR的每次循环可以分为________三步。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有________个这样的DNA片段。
（4）请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。
（5）简述PCR技术的主要应用。
参考答案
1答案：C 解析：PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比较，主要有两点不同：（1）PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA，长度通常为20～30个核苷酸。（2）PCR 过程中，DNA解旋不依赖解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的。
2答案：C 解析：DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，引物的作用就在于此。
3答案：A 解析：为了明确DNA分子的方向，通常将DNA的羟基末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端。
4答案：B 解析：PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，它以极少量的DNA为模板，以四种脱氧核苷酸为原料，在引物作用下使DNA聚合酶从引物的3′端连接脱氧核苷酸，短时间内迅速复制上百万份的DNA拷贝。PCR利用DNA在不同温度下变性解聚或复性的特性来解旋并结合引物，不用解旋酶解旋。
5答案：A 解析：在微量离心管中添加各种试剂时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头必须更换，确保实验的准确性；离心管的盖子一定要盖严，防止实验中脱落或液体外溢；离心10 s的目的是使反应液集中在离心管底部，提高反应效果。
6答案：A 解析：不同的样品DNA有不同的核苷酸序列，由于引物能与模板DNA（样品DNA）按照碱基互补配对原则结合，因此不同样品DNA所需的引物有不同的核苷酸序列。
7答案：C 解析：DNA主要吸收波长为260 nm的紫外线，可据光吸收量的多少推算DNA的含量，公式可表示为“DNA含量（μg/mL）＝50×（紫外分光光度计260 nm的读数）×稀释倍数”。
8：C 解析：发生题述状况的原因是基因污染。因此，在PCR实验中，一定要做到隔离操作区、分装试剂、简化操作程序、使用一次性吸液枪头等，尽量避免基因污染。
9答案：模板DNA双链解旋形成单链 在DNA聚合酶的作用下，原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链
答案：2 2 230
答案：31 000
答案：如下图
解析：（1）变性的实质是DNA双链解旋；延伸的实质是以DNA单链为模板，按碱基互补配对原则合成子链的过程。
（2）由于PCR原理为DNA双链复制，其特点是半保留复制，所以无论复制几次，模板链一直存在于2个DNA分子中。DNA复制的数量变化是指数式增长方式。
（3）由（A＋T）/（G＋C）＝1/2可知A∶T∶G∶C＝1∶1∶2∶2，所以A的比例为1/6，在一个DNA分子中的数量为3 000×2×（1/6）＝1 000个，5次循环形成的DNA数为32个，所以由原料合成的DNA数相当于32－1＝31个，至少需腺嘌呤脱氧核苷酸为31×1 000＝31 000个。
（4）画图的关键是注意引物A、B的位置和所对应的模板链。
10答案：氢 解旋 解旋
答案：4种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则
答案：TaqDNA聚合 温度 pH
答案：1/8
答案：5′CAA—OH
解析：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。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。PCR技术的条件除了模板、原料、酶以外，还要有适宜的温度和酸碱度以及液体环境；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。
11答案：磷酸基团 3′端
答案：耐高温的Taq DNA聚合酶 选择培养基
答案：变性、复性和延伸 32
答案：
答案：遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等。
解析：（1）DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3′羟基上，与DNA母链结合的RNA引物就提供这个羟基。（2）因PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。（3）DNA复制两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制5次后得到的子代DNA分子数为25＝32个。（4）新合成的DNA链带有引物，而最初的模板DNA的两条链不带有引物。（5）PCR技术可以对DNA分子进行扩增，所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。
①PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA ②PCR过程不需要DNA聚合酶 ③PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的 ④PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制
A．③④ B．①② C．①③ D．②④
2．PCR技术中，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′端开始复制
D．提供模板
3．下列关于DNA双链的叙述，错误的是（ ）。
A．通常将DNA的羟基末端称为5′端，而磷酸基团的末端称为3′端
B．通常将DNA的羟基末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端
C．通常DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链
D．通常DNA聚合酶不能从5′端延伸DNA链
4．下列有关PCR的描述，不正确的是（ ）。
A．PCR技术的原理是DNA复制
B．用PCR技术扩增DNA是一个酶促反应，需耐高温的解旋酶和DNA聚合酶
C．一个DNA片段经PCR扩增，可形成2n个DNA片段（n代表循环次数）
D．PCR利用了DNA的热变性来控制DNA的解旋与结合
5．在PCR实验操作中，下列说法不正确的是（ ）。
A．在微量离心管中添加各种试剂时，只需一个枪头
B．离心管的盖子一定要盖严，防止液体外溢
C．用手轻弹离心管壁的目的是使反应液充分混合
D．离心的目的是使反应液集中在离心管底部，提高反应效果
6．DNA检测技术可应用于亲子鉴定、遗传病检测等领域。DNA检测离不开对样品DNA的PCR扩增。不同样品DNA的扩增过程或条件不同的是（ ）。
A．引物 B．DNA聚合酶
C．四种脱氧核苷酸 D．预变性的温度
7．下面关于DNA光吸收特点或DNA含量计算的叙述正确的是（ ）。
A．DNA主要吸收蓝紫光
B．DNA主要吸收红橙光
C．可根据DNA在260 nm紫外线波段光吸收值的多少推算DNA的含量
D．计算DNA含量的公式可表示为“50×紫外分光光度计260 nm的读数”
8．在PCR扩增的实验中，加入一种提取物（一种模板DNA片段），但实验得到的产物却有两种DNA。其原因可能是（ ）。
A．基因突变
B．Taq DNA聚合酶发生变异
C．基因污染
D．温度过高
9．在进行DNA亲子鉴定时，需大量的DNA。PCR技术（多聚酶链式反应）可以使样品DNA扩增，获得大量DNA克隆分子。该技术的原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制（如下图，图中短粗线是引物）。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）图中的变性、延伸分别是指______________、________________________________。
（2）假设PCR反应中的DNA模板为P，第一轮循环的产物2个子代DNA为N1，第二轮的产物4个子代DNA为N2，N1、N2中分别含有模板DNA单链的DNA分别有______个、______个。若继续循环，该DNA片段共经过30次循环后能形成________个DNA片段。
（3）某样品的一个DNA分子中共含3 000个碱基对，碱基数量满足：（A＋T）/（G＋C）＝1/2，若经5次循环，至少需要向试管中加入__________________个腺嘌呤脱氧核苷酸。（不考虑引物所对应的片段）
（4）若下图为第一轮循环产生的产物，请绘出以a链和b链为模板经PCR扩增的产物。
10．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（如下图所示）。
（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DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成两条DNA分子，此过程中原料是________，遵循________。
（3）PCR技术的必需条件，除了模板、原料、________酶以外，至少还有三个条件，即：液体环境、适宜的________和________。
（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，以含有14N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________。
（5）现有一段DNA序列：。如果它的引物1为5′GGA—OH，则引物2为________。
11．多聚酶链式反应（PCR）是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题。
（1）DNA的两条链是反向平行的，通常将________的末端称为5′端，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的________开始延伸DNA链。
（2）PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到________，它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫________。
（3）PCR的每次循环可以分为________三步。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有________个这样的DNA片段。
（4）请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。
（5）简述PCR技术的主要应用。
参考答案
1答案：C 解析：PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比较，主要有两点不同：（1）PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA，长度通常为20～30个核苷酸。（2）PCR 过程中，DNA解旋不依赖解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的。
2答案：C 解析：DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，引物的作用就在于此。
3答案：A 解析：为了明确DNA分子的方向，通常将DNA的羟基末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端。
4答案：B 解析：PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，它以极少量的DNA为模板，以四种脱氧核苷酸为原料，在引物作用下使DNA聚合酶从引物的3′端连接脱氧核苷酸，短时间内迅速复制上百万份的DNA拷贝。PCR利用DNA在不同温度下变性解聚或复性的特性来解旋并结合引物，不用解旋酶解旋。
5答案：A 解析：在微量离心管中添加各种试剂时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头必须更换，确保实验的准确性；离心管的盖子一定要盖严，防止实验中脱落或液体外溢；离心10 s的目的是使反应液集中在离心管底部，提高反应效果。
6答案：A 解析：不同的样品DNA有不同的核苷酸序列，由于引物能与模板DNA（样品DNA）按照碱基互补配对原则结合，因此不同样品DNA所需的引物有不同的核苷酸序列。
7答案：C 解析：DNA主要吸收波长为260 nm的紫外线，可据光吸收量的多少推算DNA的含量，公式可表示为“DNA含量（μg/mL）＝50×（紫外分光光度计260 nm的读数）×稀释倍数”。
8：C 解析：发生题述状况的原因是基因污染。因此，在PCR实验中，一定要做到隔离操作区、分装试剂、简化操作程序、使用一次性吸液枪头等，尽量避免基因污染。
9答案：模板DNA双链解旋形成单链 在DNA聚合酶的作用下，原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链
答案：2 2 230
答案：31 000
答案：如下图
解析：（1）变性的实质是DNA双链解旋；延伸的实质是以DNA单链为模板，按碱基互补配对原则合成子链的过程。
（2）由于PCR原理为DNA双链复制，其特点是半保留复制，所以无论复制几次，模板链一直存在于2个DNA分子中。DNA复制的数量变化是指数式增长方式。
（3）由（A＋T）/（G＋C）＝1/2可知A∶T∶G∶C＝1∶1∶2∶2，所以A的比例为1/6，在一个DNA分子中的数量为3 000×2×（1/6）＝1 000个，5次循环形成的DNA数为32个，所以由原料合成的DNA数相当于32－1＝31个，至少需腺嘌呤脱氧核苷酸为31×1 000＝31 000个。
（4）画图的关键是注意引物A、B的位置和所对应的模板链。
10答案：氢 解旋 解旋
答案：4种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则
答案：TaqDNA聚合 温度 pH
答案：1/8
答案：5′CAA—OH
解析：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。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。PCR技术的条件除了模板、原料、酶以外，还要有适宜的温度和酸碱度以及液体环境；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。
11答案：磷酸基团 3′端
答案：耐高温的Taq DNA聚合酶 选择培养基
答案：变性、复性和延伸 32
答案：
答案：遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等。
解析：（1）DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3′羟基上，与DNA母链结合的RNA引物就提供这个羟基。（2）因PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。（3）DNA复制两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制5次后得到的子代DNA分子数为25＝32个。（4）新合成的DNA链带有引物，而最初的模板DNA的两条链不带有引物。（5）PCR技术可以对DNA分子进行扩增，所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。
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