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2019年高中生物 課時作業(yè)9 蘇教版版選修1 一、選擇題 1．關(guān)于PCR技術(shù)的應(yīng)用，錯誤的一項(xiàng)是(　　) A．古生物學(xué)、刑偵破案、DNA序列測定 B．診斷遺傳病、基因克隆、古生物學(xué) C．DNA序列測定、基因克隆、刑偵破案 D．診斷遺傳病、合成核苷酸、DNA序列測定 【解析】　本題考查PCR技術(shù)在生活實(shí)踐中的應(yīng)用，目前常用于古生物學(xué)研究、刑偵破案、DNA序列測定、基因克隆、遺傳病的基因診斷等方面。 【答案】　D 2．(xx徐州高二測試)下圖是PCR反應(yīng)過程中哪次循環(huán)的產(chǎn)物(　　) A．第一次循環(huán)　　　　　 B．第二次循環(huán) C．第三次循環(huán) D．第四次循環(huán) 【解析】　在PCR反應(yīng)中，以引物為標(biāo)記，第一次循環(huán)時加入的DNA為模板，兩條DNA鏈可分別由引物Ⅰ和引物Ⅱ與其結(jié)合并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以形成的每個子代DNA中只有一種引物。 【答案】　A 3．下列關(guān)于DNA雙鏈的敘述錯誤的是(　　) A．通常將DNA的羥基末端稱為5′端，而磷酸基團(tuán)的末端稱為3′端 B．通常將DNA的羥基末端稱為3′端，而磷酸基團(tuán)的末端稱為5′端 C．通常DNA只能從3′端延伸DNA鏈 D．通常DNA不能從5′端延伸DNA鏈 【解析】　本題考查DNA雙鏈的結(jié)構(gòu)與復(fù)制。通常將DNA的羥基端稱為3′端，磷酸基團(tuán)末端稱為5′端。 【答案】　A 4．PCR利用了DNA的熱變性原理，PCR儀實(shí)際上也是一種能自動調(diào)控溫度的儀器。下列對PCR過程中“溫度的控制”的說法，錯誤的是(　　) A．PCR反應(yīng)需要高溫，是為了確保模板是單鏈 B．延伸的溫度必須大于復(fù)性溫度，而小于變性溫度 C．要用耐高溫的DNA聚合酶 D．需要耐高溫的解旋酶 【解析】　PCR是體外DNA擴(kuò)增技術(shù)，DNA雙鏈的解開不需要解旋酶，而是靠高溫使其變性解體。復(fù)性前，在耐高溫的Taq DNA聚合酶的作用下根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則合成新的DNA，因此延伸的溫度要大于復(fù)性溫度但小于變性溫度。 【答案】　D 5．DNA體內(nèi)復(fù)制和PCR分別利用了DNA的哪種特性原理來控制DNA的解聚與結(jié)合(　　) A．酶催化、特異性 B．熱變性、穩(wěn)定性 C．酶催化、熱變性 D．熱變性、多樣性 【解析】　只有解開DNA雙鏈，才能進(jìn)行堿基配對，進(jìn)行DNA的復(fù)制。DNA體內(nèi)復(fù)制時，通過解旋酶打開氫鍵。PCR過程中，無解旋酶來打開雙鏈中的氫鍵，因此DNA的解旋和復(fù)性都是通過控制溫度來完成的，依據(jù)的原理是熱變性。 【答案】　C 6．DNA擴(kuò)增過程中，DNA片段經(jīng)若干次擴(kuò)增，與其數(shù)目的理論值變化相符的圖是(　　) 【解析】　PCR反應(yīng)中DNA的擴(kuò)增數(shù)目和生物體內(nèi)的DNA復(fù)制是類似的，即1個DNA分子復(fù)制1次，產(chǎn)生2個DNA分子，復(fù)制2次，產(chǎn)生4個DNA分子，呈指數(shù)擴(kuò)增，開始有1個DNA分子為模板，經(jīng)過n次復(fù)制后得到的DNA分子的數(shù)量為2n，與曲線C相符合。 【答案】　C 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】　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，但由于模板鏈數(shù)少，復(fù)性的機(jī)會很少，可不考慮。 【答案】　D 8．(xx平頂山高二測試)如圖為DNA變性和復(fù)性示意圖，下列相關(guān)說法正確的是(　　) A．向右的過程為加熱(80～100 ℃)變性的過程 B．向左的過程是DNA雙鏈迅速制冷復(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4個游離的磷酸基、4個3′端 【解析】　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雙鏈打開，只是體內(nèi)需解旋酶，體外是高溫條件。復(fù)性時溫度應(yīng)緩慢降低。圖中實(shí)際上是一個DNA分子，共含2個游離的磷酸基和2個3′端。 【答案】　A 9．PCR實(shí)驗(yàn)中用到微量離心管、緩沖液和蒸餾水，使用前必須進(jìn)行的關(guān)鍵步驟是(　　) A．反復(fù)洗滌 B．用酒精擦洗 C．高壓滅菌 D．在－20 ℃保存 【解析】　在PCR實(shí)驗(yàn)中，為了避免外源DNA等因素的污染，微量離心管、槍頭、緩沖液和蒸餾水等在使用前必須進(jìn)行高壓滅菌。同時也不能忽視其他操作步驟，如緩沖液和酶應(yīng)該分裝成小份，并且在－20 ℃保存。 【答案】　C 10．在PCR擴(kuò)增DNA的實(shí)驗(yàn)中，預(yù)計(jì)一個DNA分子經(jīng)過30次循環(huán)后，應(yīng)該得到230個DNA分子，但是結(jié)果只有約210個DNA分子，那么出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因不可能是(　　) A．Taq DNA聚合酶的活力不夠，或活性受到抑制 B．系統(tǒng)設(shè)計(jì)欠妥 C．循環(huán)次數(shù)不夠 D．引物不能與親鏈結(jié)合 【解析】　如果Taq DNA聚合酶活力不夠，或活性受到抑制，則導(dǎo)致催化效率降低，得到的產(chǎn)物比預(yù)期的少，A項(xiàng)正確。如果PCR系統(tǒng)設(shè)置不妥，則達(dá)不到預(yù)期的結(jié)果，B項(xiàng)正確。如果循環(huán)次數(shù)過少，則產(chǎn)物的量比預(yù)期的少，C項(xiàng)正確。如果引物設(shè)計(jì)不合理，也許不能與模板DNA結(jié)合，造成無法進(jìn)行擴(kuò)增，則D項(xiàng)錯誤。 【答案】　D 二、非選擇題 11．美國科學(xué)家穆里斯發(fā)明了PCR技術(shù)，它是一種DNA“復(fù)印機(jī)”，可以在數(shù)小時內(nèi)，將一個DNA復(fù)制出一千億個，解決了檢測樣本擴(kuò)增的難題。在人類基因組計(jì)劃實(shí)施中，PCR技術(shù)使每個核苷酸的識別成本降低至5～10美元，他因發(fā)明PCR技術(shù)而榮獲了諾貝爾獎。 (1)在DNA復(fù)制時，需要大量的 作為原料，在DNA聚合酶的催化作用下，以解旋后的單鏈為 進(jìn)行生物合成。 (2)在DNA分子解旋時，必須加熱，普通的酶容易 ，科學(xué)家從溫泉中找到了耐95 ℃高溫的 ，解決了酶重復(fù)使用的難題，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)成為可能。每次循環(huán)可以分為變性、 和延伸三步。 (3)耐高溫酶的發(fā)現(xiàn)應(yīng)用說明了地球生物 的重要，大自然的 庫是人類的寶貴財富。 【解析】　本題主要考查了PCR技術(shù)的原理。PCR一般要經(jīng)歷三十多次循環(huán)，每次循環(huán)可以分為變性、復(fù)性和延伸三步，在DNA復(fù)制過程中需要較高的溫度，所以需要耐高溫的Taq DNA聚合酶，還需要以母鏈DNA為模板，大量的脫氧核苷酸為原料，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則合成新的DNA鏈。 【答案】　(1)脫氧核苷酸　模板 (2)變性(失活)　Taq DNA聚合酶　復(fù)性 (3)多樣性　基因 12．(xx平頂山高二檢測)在進(jìn)行DNA親子鑒定時，需大量的DNA。PCR技術(shù)(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))可以使樣品DNA擴(kuò)增，獲得大量DNA克隆分子。該技術(shù)的原理是利用DNA的半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如下圖，圖中加粗線段代表引物)。在很短的時間內(nèi)將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，使實(shí)驗(yàn)室所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。 (1)圖中的變性、延伸分別是指 、 。 (2)假設(shè)PCR反應(yīng)中的DNA模板為P，第一輪循環(huán)的產(chǎn)物2個子代DNA為N1，第二輪的產(chǎn)物4個子代DNA為N2，N1、N2中含有模板DNA單鏈的DNA分別有 個、 個。若繼續(xù)循環(huán)，該DNA片段共經(jīng)過30次循環(huán)后能形成 個DNA片段。 (3)若下圖為第一輪循環(huán)產(chǎn)生的產(chǎn)物。請繪出以a鏈和b鏈為模板經(jīng)PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物。 【解析】　(1)變性的實(shí)質(zhì)是DNA雙鏈解旋；延伸的實(shí)質(zhì)是以DNA單鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對原則合成子鏈的過程。 (2)由于PCR原理為DNA雙鏈復(fù)制，其特點(diǎn)是半保留復(fù)制，所以無論復(fù)制幾次，模板鏈一直存在于2個DNA分子中。DNA復(fù)制的數(shù)量變化是指數(shù)式增長方式。 (3)畫圖的關(guān)鍵是注意引物A、B的位置和所對應(yīng)的模板鏈。 【答案】　(1)模板DNA雙鏈解旋形成單鏈　在DNA聚合酶的作用下，原料脫氧核苷酸聚合形成新的DNA鏈　(2)2　2　230 (3)如圖 13．在遺傳病及刑事偵破案件中常需要對樣品DNA進(jìn)行分析，PCR技術(shù)能快速擴(kuò)增DNA片段，在幾個小時內(nèi)復(fù)制出上百萬份的DNA拷貝，有效地解決了因?yàn)闃悠分蠨NA含量太低而難以對樣品進(jìn)行分析研究的問題。據(jù)圖回答相關(guān)問題。 (1)在相應(yīng)的橫線上寫出引物Ⅱ，并在復(fù)性這一步驟中將引物Ⅱ置于合適的位置。 (2)在相應(yīng)的橫線上寫出循環(huán)一次后生成的DNA分子。 (3)若將作為原料的4種脫氧核苷酸用32P標(biāo)記，請分析循環(huán)一次后生成的DNA分子的特點(diǎn)： ，循環(huán)n次后生成的DNA分子中不含放射性的單鏈占總單鏈的比例為 。 (4)PCR反應(yīng)過程的前提條件是 ，PCR技術(shù)利用DNA的 原理解決了這個問題。 (5)在對樣品DNA進(jìn)行分析的過程中發(fā)現(xiàn)，DNA摻雜著一些組蛋白，要去除這些組蛋白可加入的物質(zhì)是 。 【答案】　(1)5′—G—A—OH 　　　HO—A—G—5′ 5′—G—G……T—C—3′ (2)3′—C—C……A—G—5′ 5′—G—G……T—C—3′ 5′—G—G……T—C—3′ 3′—C—C……A—G—5′ (3)每個DNA分子各有一條鏈含32P　1/2n (4)DNA解旋　熱變性　(5)蛋白酶