1、课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段一、选择题1关于PCR的说法，不正确的是()APCR是体外复制DNA的技术BPCR过程中只需要一个模板DNA、两个引物分子、大量脱氧核苷酸原料CTaq DNA聚合酶是一种热稳定的DNA聚合酶DPCR利用的是DNA双链复制原理解析：PCR技术是一种在体外迅速扩增DNA片段的技术；PCR过程除需要DNA分子双链作为模板、两种引物分子、大量脱氧核苷酸原料外，还需要酶等条件；Taq DNA聚合酶是一种耐热的DNA聚合酶；PCR技术的原理和DNA的复制原理是一样的，都是半保留复制。答案：B2PCR技术控制DNA的解聚与结合是利用了DNA的()A特异性B稳定性C热变性
2、D多样性解析：DNA分子在80100 的温度范围内变性，双链解开成单链；当温度缓慢降低时，又能重新结合形成双链。答案：C3PCR实验中用到微量离心管、缓冲液和蒸馏水，使用前必须进行的关键步骤是()A反复洗涤 B用酒精擦洗C高压灭菌 D在20 保存解析：在PCR实验中，为了避免外源DNA等因素的污染，微量离心管、枪头、缓冲液和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。同时也不能忽视其他操作步骤，如缓冲液和酶应该分装成小份，并且在20 保存。答案：C4标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是()A92 、55 、72 B72 、55 、92 C55 、92 、72 D80
3、、55 、72 解析：当温度上升到90 以上(9096 )时，双链DNA解聚为单链，称之为变性；当温度下降到50 左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，称之为复性；当温度上升到72 左右(7075 )时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在Taq DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，称为延伸。答案：A5如图所示为DNA变性和复性示意图，相关说法正确的是()A向左的过程为加热(80100 )变性的过程B向右的过程是DNA双链迅速制冷复性C变性与在生物体内解旋过程的实质相同D图中左侧DNA片段共有4个游离的磷酸基团、4个3端解析：DNA体外的变性和体内
4、的解旋，其实质是相同的，都是使氢键断裂，DNA双螺旋打开，只是体内解旋需要解旋酶，体外变性需高温条件。答案：C6符合PCR反应条件的一项是()稳定的缓冲液环境DNA模板合成引物四种脱氧核苷酸Taq DNA聚合酶DNA解旋酶限制性核酸内切酶温控设备A BC D解析：PCR反应模拟生物细胞内DNA复制的条件，只是不需要解旋酶，也不需要基因工程的工具酶(限制性核酸内切酶)。答案：D7PCR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()95 使DNA分子变性，失去生物活性95 使DNA分子变性，解开螺旋55 使DNA分子开始复制、延伸55 使DNA分子的两条单链分别与两种引物相结合72
5、使DNA分子开始复制、延伸72 使DNA分子恢复双螺旋结构，恢复活性A BC D解析：PCR技术在温度上升到90 以上时，双链DNA解旋变为单链；当系统温度下降到50 左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合；当系统温度上升到72 左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、G、C、T)在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。答案：C8如图表示PCR扩增的产物，请分析它是哪次循环的产物()A第一次循环 B第二次循环C第三次循环 D第四次循环解析：在PCR反应中以引物为标记，第一次循环时，以加入的DNA为模板，两条DNA链可分别由引物和引物与其结合，并在DNA聚合酶的作
6、用下延伸，所以，形成的每个子代DNA中只有一种引物。从第二次循环开始，第一次产生的DNA分子又可作为模板参与反应，形成的DNA分子中，只有两个仅一端含有引物，其他DNA分子两端都含有引物。答案：A9PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术，下列说法不正确的是()APCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性、复性和延伸三步BPCR所用的解旋酶和DNA聚合酶都具有耐高温的特性C延伸的温度大于复性的温度，而小于变性的温度DPCR技术可用于基因诊断、判断亲缘关系等解析：PCR技术需要耐高温的DNA聚合酶，不需要解旋酶。答案：B10关于DNA聚合酶催化合成DNA子链的说法，正确
7、的是()ATaq DNA聚合酶是从深海生态系统中发现的BDNA聚合酶能特异性地复制整个DNA的全部序列CTaq DNA聚合酶必须在每次高温变性处理后再添加DDNA聚合酶是以DNA为模板，使DNA子链从5端延伸到3端的一种酶解析：Taq DNA聚合酶是在热泉中发现的。PCR扩增的是引物之间的固定长度的DNA序列。Taq DNA聚合酶能耐高温，所以在反应体系中可反复利用而不用另外再添加。DNA聚合酶不能从头开始催化合成DNA，而只能从DNA单链的3端延伸子链。答案：D11PCR一般要经过三十多次循环，从第二次循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，由引物延伸而成的DNA单链作模板时将()A仍
8、与引物结合进行DNA子链的延伸B与引物结合进行DNA子链的延伸C同时与引物和引物结合进行子链的延伸D无须与引物结合，在酶的作用下从头合成子链解析：当由引物延伸而成的DNA单链作模板时，此单链引物端为5端，因此与它互补的子链应从另一端开始合成，即与引物结合延伸DNA的子链。答案：B12在PCR扩增DNA的实验中，根据设计，一分子DNA经30次循环后，应得到约230个DNA分子，但结果只有约210个DNA分子。出现该现象的原因可能是()循环次数不够Taq DNA聚合酶活力不够或其活性受到抑制引物不能与亲链结合系统设计欠妥A BC D解析：循环次数过少，产物的量比预期的少；Taq DNA聚合酶活力不
9、够或其活性受到抑制会导致扩增效率低，得到的产物比预期的少；如果引物设计不合理，则无法进行扩增；PCR系统设置不妥，将达不到预期的效果。答案：B二、非选择题13如图为细胞内DNA复制过程示意图，该过程在体外也可进行，以获得大量相同的DNA片段，该项技术被称为PCR技术，又称多聚酶链式反应，请分析回答：(1)PCR过程与细胞内DNA复制相比，主要不同点是：_。(2)PCR技术过程的三个步骤是：_、_、_。(3)假设PCR过程中，只用一个DNA片段作为模板，30次循环后，理论上反应物中有_个这样的DNA片段。(4)PCR技术能在几小时内将微量的DNA片段特异性地扩增上百万倍，从而解决了样品中DNA含
10、量低，难以分离的难题，试举两例，说明PCR技术的应用：_。解析：(1)PCR过程与细胞内DNA复制相比，主要不同点是：PCR过程是高温变性解旋，不需要解旋酶。(2)PCR的每次循环可以分为变性、复性和延伸三步。(3)由于一个DNA片段作为模板，一次循环能产生2个DNA片段，所以30次循环后，反应物中大约有230个这样的DNA片段。(4)PCR技术有广泛的应用，可以用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、亲子鉴定等方面。答案：(1)PCR过程是高温变性解旋，不需要解旋酶(2)变性复性延伸(3)230(4)刑侦破案、亲子鉴定、疑难疾病的诊断、基因序列分析等14PCR技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的
11、核酸合成技术，下图表示合成过程，请据图分析回答：(1)A过程高温使DNA变性解旋，对该过程的叙述，正确的是()A该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键B该过程用到限制酶破坏磷酸二酯键C该过程不需要解旋酶的作用D该过程与人体细胞的过程完全相同(2)C过程要用到的酶是_。这种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。PCR反应除提供酶外，还需要满足的基本条件有_。(3)如果模板DNA分子共有a个碱基对，其中含有胞嘧啶m个，则该DNA复制10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸_个。(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，第一次循环时一条
12、模板链上发生碱基错配，之后正常配对，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：(1)高温所起的作用类似于解旋酶，使双链DNA变为单链。(2)C过程是PCR技术的延伸阶段，当系统温度上升至72 左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。Taq DNA聚合酶具有耐高温的特性，所以一次性加入即可。(3)在一个双链DNA分子中，CT占碱基总数的一半，则T的数目为(am)个，复制10次，新增加了(2101)个DNA分子，故需补充胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为(2101)(am)个。(4)基因中碱基对的改变属于基因突变。以一个DNA进行扩增，第一次
13、循环时某一条模板链上发生碱基错配，以后按正常配对方式进行扩增，以错配链作为模板扩增的都是错误的DNA分子，原正常链扩增得到的DNA分子都是正常的DNA分子，故若干次后检测所有DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占3/4。答案：(1)C(2)Taq DNA聚合酶一次不需要DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种引物、四种脱氧核苷酸，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行(3)(2101)(am)(4)基因突变75% (或3/4)15PCR技术是把DNA片段在体外酶的作用下，合成许许多多相同片段的一种方法，利用它能快速而特异地扩增任何要求的目的基因或DNA分子片段，它的基本过程如下图所示
14、：注：图中短线表示每次扩增过程中需要的引物。每个引物约含20个脱氧核苷酸，并分别与两条单链DNA结合，其作用是引导合成DNA子链。(1)PCR与体内DNA复制的不同之处主要表现在温度上，在PCR中先用95 高温处理的目的是_；而这一过程在细胞内是通过_实现的。(2)DNA子链复制的方向是_，这是由于_。(3)在PCR技术中所需要的引物实质上是一种_。若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲液中至少加入_个引物。(4)假定DNA片段含200对脱氧核苷酸，经3次扩增，从理论上计算需要_个游离脱氧核苷酸。解析：在PCR中先用95 高温处理的目的是使DNA分子中的氢键断裂，两条链解开，使DNA分子解
15、旋，形成单链。引物是一种单链DNA或RNA分子，它能与解开的DNA母链的3端结合，为DNA聚合酶提供结合位点，使DNA聚合酶从引物的3端开始连接脱氧核苷酸，从而决定了DNA子链复制的方向是从子链的5端到3端。在DNA分子扩增时，需要2种引物，由于新合成的子链都需要引物作为复制的起点，故所需的引物数目等于新合成的DNA子链数目，若将1个DNA分子复制10次，则需要的引物为22102(2112)个。扩增3次一共形成8个子代DNA片段，需游离的脱氧核苷酸数为(81)4002 800个。答案：(1)使DNA变性(或使DNA的两条链解开)解旋酶(2)从5端到3端DNA聚合酶只能从引物的3端连接单个脱氧核苷酸分子(3)单链DNA或RNA分子2112(4)2 8005
