专题5课题2同步练习

[学生用书P49～P50]

1．PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要有两点不同，它们是()

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．③④B．①②C．①③D．②④

解析：选C。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．DNA的复制需要引物，其主要原因是()

A．可加快DNA的复制速度

B．引物可与DNA母链碱基互补配对结合

C．引物的5′端有助于DNA聚合酶延伸DNA链

D．DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链

解析：选D。引物的作用是结合在模板DNA上提供DNA延伸的起始位点，而DNA聚合酶的作用是从引物的3′端开始催化DNA链的延伸。

3．PCR利用了DNA的热变性原理，PCR仪实际上也是一种能自动调控温度的仪器。下列对PCR过程中“温度的控制”的说法，错误的是()

A．PCR反应需要高温，是为了确保模板是单链

B．延伸的温度必须大于复性温度，而小于变性温度

C．要用耐高温的DNA聚合酶

D．需要耐高温的解旋酶

解析：选D。PCR是体外DNA扩增技术，DNA双链的解开不需要解旋酶，而是靠高温使其变性解体。复性前，在耐高温的Taq DNA聚合酶的作用下根据碱基互补配对原则合成新的DNA，因此延伸的温度要大于复性温度但小于变性温度。

4．从第二次循环开始，复制的DNA片段呈__________扩增()

A．直线B．指数

C．对数D．不变

答案：B

5．在PCR扩增DNA的实验中，预计一个DNA分子经过30次循环后，应该得到230个DNA分子，但是结果只有约210个DNA分子，那么出现该现象的原因可能是(多选)() A．Taq DNA聚合酶的活力不够，或活性受到抑制

B．系统设计欠妥

C．循环次数不够

D．引物不能与亲链结合

解析：选ABC。如果Taq DNA聚合酶活力不够，或活性受到抑制，则导致催化效率降低，得到的产物比预期的少，A项正确。如果PCR系统设置不妥，达不到预期的结果，则B项正确。如果循环次数过少，产物的量比预期的少，则C项正确。如果引物设计不合理，也许不能与模板DNA结合，造成无法进行扩增，而结果得到了210个DNA分子，则D项错误。

6．(2011年高考江苏卷节选)请回答基因工程方面的有关问题：

(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。

①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________。

②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。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。

①第1组：

________________________________________________________________________；

②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)①根据PCR过程特点绘制PCR过程示意图如下，由图可知，以原来的每条母链为模板合成的两个新DNA分子中，只含有引物A或引物B，而以新合成的子链为模板合成新DNA分子时，两种引物都含有，故第四轮循环共产生16个DNA分子，其中含有引物A的分子是15个，占15/16。②由图示知，第一、二轮循环合成的子链长度均不同，根据半保留复制特点，前两轮循环产生的4个DNA分子的两条链均不等长，第三轮循环产生的DNA分子存在等长的两条核苷酸链，如下图所示。

(2)引物是单链DNA时才能与DNA结合，而单链DNA的碱基互补配对部分容易形成双链结构而失去其功能。从图示可以看出，①组引物Ⅰ和引物Ⅱ局部碱基互补配对，易形成双链结构而失效。②组引物相互间不能发生碱基互补配对，但Ⅰ′自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。(3)DNA聚合酶的作用是将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上，而不能直接将两个脱氧核苷酸连在一起。

答案：(1)①15/16②三(2)①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效②引物Ⅰ′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

(紧扣教材，思考感悟)

1．一个DNA片段做模板，30次循环后，反应物中大约有多少个同样的DNA片段？(教材P63)

答案：PCR反应中的目的片段一般以2n的方式积累，其中n是反应循环次数。一个DNA 片段在30次循环后的反应物中大约有10亿个这样的片段，即2n＝230＝1073741824。

2．如何设计引物？(教材P63)

答案：PCR引物是根据需要扩增的目的DNA的碱基序列来设计的。

1．PCR利用了DNA的哪种特性原理，来控制DNA的解聚与结合()

A．特异性B．稳定性

C．热变性D．多样性

答案：C

2．(2011年聊城高二检测)在实验室内模拟生物体内的DNA复制，需要哪些条件()

①酶②游离的脱氧核苷酸③ATP④DNA分子⑤引物⑥tRNA⑦适宜的温度⑧适宜的酸碱度

A．①②③④⑤⑥B．②③④⑤⑥⑦

C．②③④⑤⑦⑧D．①②④⑤⑦⑧

解析：选D。在实验室内模拟DNA复制时，需要DNA聚合酶催化合成DNA子链；四种脱氧核苷酸为合成子链的原料；DNA母链为DNA复制的模板；还需要引物、较高的温度、适宜的酸碱度等。

3．DNA扩增过程中，DNA片段经若干次扩增，与其数目的理论值变化相符的图是()

解析：选C。PCR反应中DNA的扩增数目和生物体内的DNA复制是类似的，即1个DNA分子复制一次，产生2个DNA分子，复制2次，产生4个DNA分子，呈指数扩增，开始有一个DNA分子为模板，经过n次复制后得到的DNA分子的数量为2n，与曲线C相符合。