1、第二节DNA片段的扩增PCR技术1.关于DNA复制,下列叙述正确的是()A.DNA复制时,以RNA单链为模板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数量呈4n指数增长解析:DNA复制时,以DNA单链为模板;需要RNA引物;DNA数量以2n形式增长。答案:C2.下列有关PCR反应的叙述,正确的是()A.PCR反应所需要的引物是RNAB.PCR反应所需要的材料是核糖核苷酸C.PCR反应所需要的酶在60 会变性D.PCR反应需要在一定的缓冲溶液中进行解析:PCR反应需要的引物是DNA,反应所需要的材料是脱氧核苷酸,PCR所需要的酶是耐高温的,在60 不会变性
2、。答案:D3.有关PCR技术,下列叙述不正确的是()A.用于PCR的引物长度通常为2030个核苷酸B.在用PCR技术扩增DNA时,DNA的复制过程与细胞内DNA的复制类似C. PCR反应只需一定的缓冲溶液和DNA模板以及四种脱氧核苷酸D. PCR一般经历三十多次循环,每次循环分为高温变性、低温复性、中温延伸解析:PCR反应中需要的条件有模板(DNA分子)、原料(4种脱氧核苷酸)、酶(DNA聚合酶)、引物(一段DNA)和一定的缓冲液等。答案:C4.利用PCR技术扩增某DNA片段得到下图所示产物,则该产物至少经过几次循环才能产生?()A.1次B.2次C.3次D.4次解析:PCR技术中,第一次循环产
3、生两个DNA分子,每个DNA分子只有一条链具有引物。第二次循环产生四个DNA分子,其中两个DNA分子只有一条链具有引物,另两个DNA分子两条链都具有引物。答案:B5.PCR操作中,从第二轮循环开始扩增的DNA片段()A.长度固定B.一端固定C.都不固定D.不能确定解析:PCR扩增产物可分为长产物片段和短产物片段两部分。短产物片段的长度严格地限制在两个引物链之间,是需要扩增的特定片段。进入第二轮循环后,引物除与原始模板结合外,还要同新合成的链(即“长产物片段”)结合,引物在与新链结合时,由于新链模板的一端序列是固定的,这就等于这次延伸的子链片段被固定了终点,保证了新片段的起点和终点都限定于引物扩
4、增序列以内,形成长短一致的“短产物片段”。答案:A6.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述三十多次循环:95 下使模板DNA变性、解链55 下复性(引物与DNA模板链结合)72 下引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是()A.变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现B.复性过程中引物与DNA模板链的结合依靠互补配对原则完成C.延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸D.PCR与细胞内DNA复制相比,所需要酶的最适温度较高解析:变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利
5、用解旋酶实现;复性过程中引物与DNA模板链的结合依靠互补配对原则完成;延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核糖核苷酸;PCR与细胞内DNA复制相比,所需要酶的最适温度较高。答案:C7.使用PCR仪的具体实验操作顺序应为()设计好PCR仪的循环程序按配方准备好各组分用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分进行PCR反应离心使反应液集中在离心管底部A.B.C.D.解析:使用PCR仪进行DNA扩增前,首先按照PCR体系配方各组分,依次将各组分加入微量离心管离心,使反应液集中于试管底部,然后再设计好PCR仪的循环程序进行PCR反应。答案:C8.退火温度是影响PCR特异性的较重要的因素。变性后温
6、度快速冷却至4060 ,可使引物和模板发生结合。PCR的结果可不考虑原来解旋开的两个DNA模板链的重新结合,原因不包括()A.由于模板DNA比引物复杂得多B.引物和模板之间的碰撞结合机会远远高于模板互补链之间的碰撞C.加入引物的量足够多而模板链数量少D.模板链经加热解旋已经变性,不可能再次结合解析:DNA在80100 温度下变性,但温度降低后又会复性。答案:D9.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.预变性的温度解析:不同的样品DNA有不同的核苷酸序列,
7、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。答案:A10.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,只需一个吸头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,移液器上的吸头必须更换,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。答案:A11.下列关于PCR技术的应用,错
8、误的一项是()A.古生物学研究、刑侦破案、DNA序列分析B.诊断遗传疾病、基因克隆、古生物学研究C. DNA序列分析、基因克隆、刑侦破案D.诊断遗传疾病、合成核苷酸、DNA序列分析解析:PCR技术能以极少量的DNA为模板,在几小时内复制出上百万份的DNA拷贝。这项技术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,被广泛应用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学研究、基因克隆和DNA序列分析等各方面,而不能用于合成核苷酸。答案:D12.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)PCR利用DNA的热变性原理解
9、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。(2)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。(3)请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。(4)简述PCR技术的主要应用。解析:(1)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。在高温环境中培养微生物,只有耐高温
10、的微生物才能生存,其他微生物因高温下酶变性而死亡。用这样的选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。(2)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。(3)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。(4)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、古生物学研究、基因克隆和DNA序列测定等方面。答案:(1)耐高温的DNA聚合酶选择培养基(2)高温变性、低温复性和中温延伸32(3)(4)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学研究、基因克隆和DNA序列测定等13.PCR技术是把某一DNA片段
11、在体外酶的作用下,合成许多相同片段的一种方法,利用它能快速而特异地扩增任何目的基因或DNA分子片段;电泳技术则是在外电场作用下,利用分子携带的净电荷不同,把待测分子的混合物放在一定的介质(如琼脂糖凝胶)中进行分离和分析的实验技术,利用它可分离氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等物质和作亲子鉴定。下图是电泳装置及相应电泳结果。(1)PCR技术能把某一DNA片段进行扩增,依据的原理是。(2)图3是把含有21个氨基酸的多肽进行水解得到的氨基酸混合物进行电泳的结果,故可推知该多肽由种氨基酸构成。(3)电泳和叶绿体色素分离采用的纸层析法比较,后者使用的介质是;电泳过程中,分子的迁移速率除与本身所带净电荷
12、的多少有关外,你认为还受什么因素影响?(至少列出两种)。(4)图4通过提取某小孩和其母以及待测定的四位男性的DNA,分别用酶处理后,生成若干DNA片段,并进行扩增得到的混合物,然后进行电泳得到的一组DNA指纹图谱。请分析,在F1F4中谁最可能是该小孩真正的生物学父亲?。为什么?。解析:本题主要考查电泳的原理及其应用。(1)PCR是将DNA片段在酶的作用下,体外合成许多相同的片段,原理是DNA复制。(2)某氨基酸的混合物经电泳后出现分离,共有6个区域,表明此多肽由6种氨基酸构成。(3)纸层析法分离叶绿素的过程中,色素溶解在层析液中,并随之在滤纸上扩散。电泳过程中,分子的迁移速率受到多种因素影响,
13、如分子的大小、形状,凝胶的种类、密度,电泳的电压大小等。(4)子代DNA是由亲代DNA复制而来的,所以子代DNA与亲代DNA相同,故C与F2之间为亲子关系。答案:(1)DNA分子复制(2)6(3)层析液分子的大小和形状、凝胶的种类、电泳的电压大小(4)F2因为C和F2的DNA图谱完全相同14.请回答下列问题。(1)利用PCR技术扩增目的基因,其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。图中引物为单链DNA片段,它是子链合成延伸的基础。从理论上推测,第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为。在第轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)设计引物是PCR技术关键步骤之一
14、。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图),请分别说明理由。第1组:;第2组:。(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶,下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能,这是因为。解析:(1)依据图解特点,第四轮循环产物中可以得到16个DNA分子,其中只有一个不含引物A的模板链,所以含引物A的DNA片段占15/16。从图解原DNA与引物A、B的比例关系分析,经三次复制后开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)比较第1组引物的碱基顺序,可以发现引物与引物的碱基能发生互补配对,形成局部双链结构而失效;而第2组引物中,引物折叠后会发生碱基互补配对而导致失效。(3)在PCR反应体系中,引物首先与模板DNA单链互补配对形成局部双链DNA片段,然后在DNA聚合酶的作用下将单个脱氧核苷酸依次连接到引物链上。答案:(1)15/16三(2)引物和引物局部发生碱基互补配对而失效引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效(3)DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上
