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2017_2018学年高中生物专题5DNA和蛋白质技术第14课时多聚酶链式反应扩增DNA片段同步备课教学案新人教版选修1

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                                         第  14 课时 多聚酶链式反应扩增
                                   DNA 片段


[学习导航] 1.阅读教材         P58“(一)”,分析     PCR 技术与   DNA 复制的区别和联系,掌握          PCR 技

术原理。2.阅读教材        P59“(二)”,分析      PCR 的过程,掌握     PCR 循环的原理。3.阅读教材

P62“实验操作及操作提示”,掌握             PCR 技术的实验操作过程及注意事项。4.阅读教材                  P62~

63“结果分析与评价”,掌握           DNA 含量测定的方法。
[重难点击] 1.了解       PCR 技术的基本操作。2.理解          PCR 的原理。3.讨论     PCR 的应用。
                             一、PCR  原理与反应过程


1.PCR 原理与条件
(1)PCR 的概念
PCR 即多聚酶链式反应,是一种体外迅速扩增                 DNA 片段的技术。它能以极少量的            DNA 为模板,
在几小时内复制出上百万份的             DNA 拷贝。
(2)细胞内   DNA 复制的基本条件
         参与的组分                         在  DNA 复制中的作用
           解旋酶                            打开   DNA 双链
          DNA 母链                       提供   DNA 复制的模板
       4 种脱氧核苷酸                          合成子链的原料
         DNA 聚合酶                        催化合成     DNA 子链
            引物           使 DNA 聚合酶能够从引物的         3′端开始连接脱氧核苷酸

(3)PCR 原理
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①DNA  变性:在    80~100   ℃的温度范围内,DNA        的双螺旋结构将解体,双链分开,这个过程
称为变性。
②DNA  复性:当温度缓慢降低后,两条彼此分离的                  DNA 链又会重新结合成双链,这个过程称
为复性。
③子链的合成:DNA       聚合酶从引物的       3′端开始延伸      DNA 链,DNA  的合成方向总是从子链的
5′端向    3′端延伸。
(4)PCR 条件
①原料:4    种脱氧核苷酸。
②模板:加热变性解旋后的两条              DNA 母链。
③酶:耐热的      DNA 聚合酶。
④引物:使     DNA 聚合酶能够从引物的         3′端开始连接脱氧核苷酸。
⑤其他条件:需要稳定的缓冲溶液和能自动调节温度的温控设备等。
2.PCR 过程与结果
(1)PCR 过程
  过程        温度                                主要变化
  变性      90 ℃以上                         双链  DNA 解聚为单链
  复性      50 ℃左右           两种引物通过碱基互补配对分别与两条单链                   DNA 结合
                     溶液中的四种脱氧核苷酸(A,T,G,C)在               DNA 聚合酶的作用下,根
  延伸      72 ℃左右
                     据碱基互补配对原则合成新的             DNA 链

(2)PCR 的结果
DNA 聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的                  DNA 序列,使这段固定长度的序列呈指数扩
增。


1.PCR 原理
PCR 反应与体内     DNA 复制的引物在化学本质上是否相同?请分析原因。
答案 不相同。体内         DNA 复制所需引物为       RNA 聚合酶合成的一小段        RNA,但  PCR 反应时所用
引物一般是人工加入的一小段单链               DNA。
2.PCR 反应过程
(1)PCR 反应中需要解旋酶和         DNA 聚合酶吗?若需要,则与细胞内             DNA 复制有何区别?
答案 PCR   反应不需要解旋酶,但需要            DNA 聚合酶。由于      PCR 反应中需要高温使       DNA 解旋,
因此   PCR 所需的  DNA 聚合酶能耐高温。
(2)PCR 的每次循环中应如何控制温度?请分析原因。
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答案 每次循环中先高温解旋,再低温使引物与模板结合,最后适当升温有利于                                  Taq  DNA 聚
合酶发挥作用。
(3)结合下图分析      PCR 过程中   DNA 复制的方向是怎样的?


答案 DNA   的羟基(—OH)末端为       3′端;磷酸基团的末端为           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         3′端开始延伸      DNA 链,DNA  的合成方向总是从
子链的    5′端向   3′端延伸。
归纳总结 PCR     扩增与    DNA 复制的异同
      项目                  DNA 复制                          PCR 扩增
         时期      有丝分裂间期或减Ⅰ前的间期                            任何时期
         场所               活细胞内                             细胞外
          酶           解旋酶、DNA    聚合酶               耐高温的    Taq DNA 聚合酶
  不
                有转录,产生       RNA 作引物,无需       无转录,无引物产生,需人工加入两
  同      引物
                人工加入                          种 DNA 引物
  点
         特点             边解旋边复制                      先全部解旋后开始复制
        缓冲液              不需缓冲液                     配制缓冲液代替细胞核液
         设备                  无                     控制温度变化的温控设备
         原理                         严格遵循碱基互补配对原则

  相      引物                  都需要分别与两条模板链相结合的两种引物
  同      模板                            DNA 的两条链为模板
  点      特点                               半保留复制
         原料                          游离的四种脱氧核苷酸


1.下列关于    DNA 复制和   PCR 技术的描述中,正确的是(  )
A.DNA 聚合酶不能从头开始合成          DNA,只能从     5′端延伸    DNA 链
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
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D.PCR 扩增的对象是氨基酸序列
答案 C
解析 DNA   聚合酶不能从头开始合成           DNA,故   DNA 复制需要引物。DNA      聚合酶只能从      3′端延
伸  DNA 链,而不能从     5′端延伸    DNA 链。引物通过碱基互补配对原则与               DNA 母链相结合。
PCR 扩增的对象是      DNA,不是氨基酸序列。
2.PCR 技术有效地解决了因为样品中            DNA 含量太低难以对样品进行研究的问题,而被广泛应
用,与细胞内的       DNA 复制相比,PCR     可以快速扩增所需的         DNA 片段,请分析回答下列有关问
题:
(1)体内   DNA 复制过程中用解旋酶打开双链            DNA,而  PCR 技术中的解旋原理是       。
(2)此过程需要一种       Taq DNA 聚合酶。该酶是从                    中分离的。
(3)与普通   DNA 聚合酶相比,Taq DNA      聚合酶具有的特性是              。
(4)与体内   DNA 复制相比较,PCR      反应要在                          中才能进行,并且要严格
控制        条件。
(5)PCR 中加入的引物有      种,加入引物的作用是                           。
答案 (1)DNA   的热变性原理 (2)水生耐热细菌             Taq (3)耐高温 (4)一定的缓冲溶液 温
度 (5)2 作为     DNA 复制的起点
解析 (1)PCR   技术中用高温使        DNA 分子中的氢键打开,从而解旋,其原理是                DNA 的热变性原
理。(2)Taq     DNA 聚合酶是从水生耐热细菌           Taq 中提取的。(3)与普通       DNA 聚合酶相比,Taq 
DNA 聚合酶在    90  ℃以上的环境中不变性,具有耐高温的特性。(4)PCR                   反应需要适宜的温度
和  pH,因此   PCR 反应要在一定的缓冲溶液中进行,并需严格控制好温度条件。(5)PCR                         需要
两种引物,引物的识别位点决定了               PCR 扩增的   DNA 片段。PCR  中加入的引物一般是一小段单
链  DNA,作用是引导      DNA 复制,可以使游离的脱氧核苷酸与之结合形成磷酸二酯键,成为
DNA 复制的起点。
 一题多变
细胞内的     DNA 复制需要适宜的温度和         pH 吗?若需要,是如何实现的?
答案 需要。细胞内的适宜温度和               pH 与内环境的稳态有关,低等生物与环境因素有关。
 易错提醒     与  PCR 原理有关的三个易错点
(1)酶的作用位点:解旋酶的作用是使               DNA 两条链之间的氢键断开;DNA          聚合酶与    DNA 连接酶
的作用都是催化形成磷酸二酯键。不要误认为解旋酶也作用于磷酸二酯键。
(2)DNA 聚合酶和    DNA 连接酶:DNA   聚合酶是将单个核苷酸连接到已有的单链片段的                     3′端上,
需要模板;而      DNA 连接酶连接的是两条         DNA 片段的缺口,不需要模板。
(3)PCR 中的解旋过程:PCR       过程中不需要解旋酶,需要升高温度才能打开氢键,但此时的温
度不会破坏磷酸二酯键,因此,DNA              加热变性后变为单链,并未分解成单体。
                               二、PCR  的实验操作
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1.实验用具
     名称                                     作用
    PCR 仪                        自动调控温度,实现         DNA 的扩增
  微量离心管                           实际上是进行      PCR 反应的场所
               用于向微量离心管中转移           PCR 配方中的液体,每吸取一种试剂后,其上的
  微量移液器
               枪头都必须更换

2.实验步骤
准备:按照     PCR 反应需要的物质和条件,将需要的试剂和仪器准备好

 ↓
移液:用微量移液器按照配方在微量离心管中依次加入各试剂

 ↓
混合:盖严离心管口的盖子,用手指轻弹击管的侧壁,使反应液混合均匀

 ↓
离心:将微量离心管放在离心机上,离心约                   10 s,使反应液集中在离心管底部

 ↓
反应:将离心管放入         PCR 仪中进行反应
3.DNA 含量的测定
(1)测定原理:DNA     在  260 nm 的紫外线波段有一强烈的吸收峰,峰值的大小与                   DNA 含量有关。

(2)计算方法:DNA     含量(μg/mL)=50×(260 nm     的读数)×稀释倍数。


1.实验过程分析
(1)离心的目的是什么?在离心的过程中,微量离心管的盖子为什么一定要盖严?
答案 离心的目的是使反应液集中在离心管底部,提高反应效率。微量离心管的盖子一定要
盖严,防止实验中脱落或液体外溢。
(2)在离心前要用手轻轻弹击管的侧壁,目的是什么?
答案 离心前用手轻轻弹击管的侧壁目的是使反应液混合均匀。
(3)PCR 实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压蒸汽灭
菌,为什么这样操作?还有哪些操作与此目的相同?
答案 为避免外源        DNA 等的污染。在微量离心管中添加反应成分时,每吸取一种试剂后,移
                  中国现代教育网      www.30edu.com  全国最大教师交流平台

液器上的枪头都必须更换。
2.结果检测
(1)实验中为什么要测定         DNA 的含量?
答案 实际操作过程中会有许多因素影响                  DNA 含量,所以需要对       DNA 含量进行测定。
(2)如何判断    DNA 扩增成功?
答案 ①可以通过计算          DNA 含量来评价扩增的效果。②电泳检测的方法,可以通过在紫外线
下直接观察     DNA 带的分布及粗细程度来评价扩增的效果。
(3)PCR 扩增过程可能会出现哪些异常结果?
答案 样品产物少,或产生新的              DNA。


3.进行   PCR 反应的具体实验操作顺序应为(  )
①设计好     PCR 仪的循环程序 ②按配方准备好各组分 ③用微量移液器向微量离心管中依次
加入各组分 ④进行         PCR 反应 ⑤离心使反应液集中在离心管底部

A.②③⑤④①                       B.①⑤③②④
C.②③⑤①④                       D.④②⑤③①
答案 C 
解析 PCR   反应的操作步骤一般分为准备(包括配制配方及将各配方放于实验台上)―→移
液―→混合―→离心―→反应。PCR             仪是一种自动控制温度的仪器,设计好循环程序就可以进
行反应了。
4.近  20 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实验手段,其原
理是利用     DNA 半保留复制,在试管中进行           DNA 的人工复制(如图),在短时间内,将              DNA 扩增
几百万倍甚至几十亿倍,从而使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。


(1)加热使   DNA 双链间的          键完全打开,称为             ;而在细胞中是在               酶的作用
下进行的。
(2)如果只需要大量克隆模板           DNA 中间的某个特定区段,应该加入                      种特定的引物。
当温度降低至      55   ℃时,引物与两条“舒展”的模板链的特定位置结合,在                        DNA 聚合酶的作
用下,只能在引物的      端连接脱氧核苷酸,两条子链的延伸方向都是          。
(3)PCR 技术的必需条件,除了模板、原料、酶之外,至少还有三个条件,即液体环境、适宜
的        和           ,前者由        自动调控,后者则靠          来维持。
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(4)通过   PCR 技术使  DNA 分子大量复制,如果将一个用            15N 标记的   DNA 分子放入试管中,以
14N 标记的脱氧核苷酸为原料,连续复制四次之后,则                    15N 标记的  DNA 分子占全部     DNA 分子总
数的比例是        。
 问题导析     (1)解旋是使     DNA 双链间的氢键断裂,PCR        技术是利用     DNA 的热变性原理,细胞
内是在解旋酶的作用下解旋。
(2)DNA 分子不论复制几次,含有          15N 标记的   DNA 分子都只有    2 个。
答案 (1)氢 解旋 解旋 (2)两 3′ 从子链的                  5′端向    3′端延伸 (3)温度 酸碱度 
PCR 仪 缓冲液 (4)1/8
解析 (1)PCR   技术利用热变性原理使          DNA 双链之间的氢键断裂,称为解旋,而在细胞内是在
解旋酶的作用下使氢键断裂。(2)PCR             分为三个基本反应步骤:变性(95             ℃)、复性(55     ℃)、
延伸(72     ℃),其特异性依赖于与靶序列互补的引物,引物是两段与待扩增                           DNA 序列互补的
片段,两引物之间的距离决定扩增片段的长度。由于                      DNA 聚合酶不能从头开始合成           DNA,只
能从引物的     3′端延伸     DNA 链,则  DNA 的合成方向总是从子链的           5′端向   3′端延伸。
(3)PCR 技术与细胞内的       DNA 复制不完全相同,除了需要模板、原料、酶以外,至少还需要液
体环境(稳定的缓冲溶液),每一个步骤需要适宜的温度和酸碱度等。(4)一个                              DNA 分子连续
复制四次之后,形成         16 个 DNA 分子,15N  标记的   DNA 分子有   2 个,则   15N 标记的  DNA 分子占
全部   DNA 分子总数的比例为       1/8。


1.PCR 利用了   DNA 的哪种特性来控制       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.符合   PCR 反应条件的一项是(  )
①稳定的缓冲液环境 ②DNA           模板 ③合成引物 ④四种脱氧核苷酸 ⑤DNA                  聚合酶 
⑥DNA  解旋酶 ⑦限制酶 ⑧温控设备
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A.①②③④⑤⑥                      B.①②③④⑤⑥⑦⑧
C.③④⑤⑥⑦⑧                      D.①②③④⑤⑧
答案 D
解析 PCR   反应模拟了生物细胞内          DNA 复制的条件,只是无需解旋酶(可热变性),也不需要
基因工程的工具酶(限制酶)。
3.下列关于    PCR 的描述中,正确的是(  )
①PCR  是一种酶促反应 ②引物决定了扩增的特异性 ③扩增                       DNA 利用了热变性的原理 
④扩增的对象是氨基酸序列

A.①②④  B.②③④  C.①③④  D.①②③
答案 D
解析 PCR   是一种体外迅速扩增         DNA 片段的技术,在高温条件下,把              DNA 的双链打开,缓慢
冷却后,又重新结合,需要耐高温的                DNA 聚合酶,同时,还需要引物,从引物的                3′端连接
脱氧核苷酸。
4.下图所示为     PCR 扩增的产物,请分析此产物是哪次循环的产物(  )


A.第一次循环                       B.第二次循环
C.第三次循环                       D.第四次循环
答案 A
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Ⅰ和引物Ⅱ与其结合并在                DNA 聚合酶的作用下延伸,所以形成的              DNA 中只有一种
引物;从第二次循环开始,上次产生的                 DNA 分子又可作为模板参与反应,所以会形成                 DNA 分
子两端均含引物的情况,如下图所示,因此题干中所出现的情况是第一次循环的产物。


5.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 利用了   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
                  中国现代教育网      www.30edu.com  全国最大教师交流平台

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)简述   PCR 技术的主要应用:                               (要求至少答两项)。
答案 (1)磷酸基团 3′端 (2)耐高温的               Taq  DNA 聚合酶 选择培养基 (3)变性、复性和
延伸 32 (4)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 一条脱氧核苷酸链一端是游离的羟基,另一端是游离的磷酸基团,含羟基的一端是
3′端,含磷酸基团的是          5′端。引物的      5′端与模板链的       3′端结合,然后沿着引物的
3′端延伸。耐高温的         Taq   DNA 聚合酶的发现是实现        PCR 的关键,该酶可以利用选择培养基
从一些微生物中分离出来。PCR            一次循环要经历变性、复性和延伸三个阶段。

                                    课时作业

                                   [学考达标]
1.PCR 技术扩增    DNA,需要的条件是(  )
①目的基因 ②引物 ③四种脱氧核苷酸 ④DNA                    聚合酶等 ⑤mRNA ⑥核糖体

A.②③④⑤                        B.①②③⑥
C.①②③④                        D.①③④⑤
答案 C
解析 PCR   技术需要目的基因作为扩增的模板,DNA                聚合酶催化反应的进行,而引物是满足
DNA 聚合酶起作用的需要,四种脱氧核苷酸是该过程的原料,以及一定的缓冲溶液和能严格
控制温度的温控设备。
2.下列有关    PCR 反应的叙述,正确的是(  )
A.PCR 反应所需要的引物只是          RNA
B.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
答案 D
解析 PCR   反应需要的引物一般是          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。
3.下列各项属于引物作用的是(  )
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
答案 C
解析 DNA   分子的复制具有方向性,即只能从子链的                  5′端→3′端方向进行复制。当引物与
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DNA 母链结合后,DNA      聚合酶就能从引物的         3′端开始延伸      DNA 链。
4.PCR 一般要经过三十多次循环,从第二轮循环开始,上一次循环的产物也作为模板参与反
应,由引物Ⅰ延伸而成的           DNA 单链作模板时(  )
A.仍与引物Ⅰ结合进行         DNA 子链的延伸
B.与引物Ⅱ结合进行        DNA 子链的延伸
C.同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链的延伸
D.无需与引物结合,在酶的作用下从头合成子链
答案 B
解析 当由引物Ⅰ延伸而成的             DNA 单链作模板时,此单链引物固定端为               5′端,因此与它互
补的子链应从另一端开始合成,即与引物Ⅱ结合延伸                      DNA 子链。
5.PCR 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(  )
①95      ℃,使   DNA 分子变性,磷酸二酯键断开 ②95                 ℃,使   DNA 分子变性,解开螺旋 
③55  ℃时,使     DNA 分子开始复制、延伸 ④55  ℃时,引物与                DNA 单链结合 ⑤72  ℃时,
使  DNA 分子开始复制、延伸 ⑥72  ℃,使             DNA 分子恢复双螺旋结构,恢复活性

A.①③⑤  B.②③⑤  C.②④⑤  D.②④⑥
答案 C
解析 PCR   利用了    DNA 的热变性原理,通过控制温度来控制双链的解聚与结合。PCR                       仪实质
上是一台能够自动调控温度的仪器。当温度上升至                      95  ℃时,DNA    分子变性,解开双螺旋结
构;温度下降到       55  ℃时,引物与       DNA 单链结合,恢复活性;温度上升至              72  ℃时,DNA   分
子开始复制、延伸,根据碱基互补配对原则合成新的                      DNA 链。
6.下列有关    PCR 过程的叙述中,不正确的是(  )
A.在  PCR 的变性过程中破坏的是         DNA 分子内碱基对之间的氢键,DNA           在人体细胞内复制时可
利用解旋酶实现
B.复性过程中引物与        DNA 模板链的结合是依据碱基互补配对原则完成的
C.延伸过程中需要耐高温的           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
答案 C
解析 变性是为了使         DNA 内部的氢键断裂,双螺旋打开,DNA             在人体细胞内复制时借助解旋
酶来实现;根据碱基互补配对原则,引物可与                     DNA 模板链结合;延伸是形成新的            DNA 分子,
需要以四种脱氧核苷酸为原料;PCR              过程所需温度较高,会导致一般的               DNA 聚合酶失活,需
特定的耐高温的       DNA 聚合酶。
                                   [高考提能]
7.有关下列操作过程的叙述,错误的是(  )
A.PCR 实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌
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B.PCR 所用的缓冲液和酶应分装成小份,并在-20 ℃储存
C.PCR 所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后,迅速融化
D.在微量离心管中添加反应成分时,每吸取一种试剂后,移液器上的枪头都必须更换
答案 C
解析 在冰箱中放置的缓冲液和酶从冰箱中取出后应放在冰块上缓慢融化,而不能迅速融化,
即  C 项错误。
8.“X  基因”是    DNA 分子上一个有遗传效应的片段,若要用                PCR 技术特异性地拷贝“X        基因”
,需在    PCR 反应中加入两种引物(注:引物的作用是与模板链形成双链后在                         DNA 聚合酶的作
用下就可以继续链的延伸),两种引物及其与模板链的结合位置如下图甲所示。经                                  4 轮循环
后产物中有五种不同的          DNA 分子,如下图乙所示,其中第⑤种              DNA 分子有几个(  )


A.8  B.6  C.4  D.2
答案 A
解析 由图分析可知:X          基因第一次复制得到两个两种             DNA 分子:①和②;X      基因第二次复
制得到四个四种       DNA 分子:①复制得①和③、②复制得②和④;X                  基因第三次复制得到八个
五种   DNA 分子:①复制得①和③、③复制得③和⑤、②复制得②和④、④复制得④和⑤;
X 基因第四次复制得到         16 个五种  DNA 分子:①复制得①和③、②复制得②和④、两个③复制
得两个③和两个⑤、两个④复制得两个④和两个⑤、两个⑤得到                           4 个⑤。从上面的推测可知,
第四轮循环产物中有         8 个⑤。
9.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不可能是(  )
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.引物不能与母链结合
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答案 D
解析 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 系统设计欠妥,则达不到预期的结果,B               项正确。如果循
环次数过少,产物的量比预期的少,C                项正确。如果引物设计不合理,若不能与模板                   DNA 结
合,将造成无法进行扩增,而结果得到了                  210 个 DNA 分子,D 项错误。
10.有关   PCR 技术的说法,下列叙述不正确的是(  )
A.多聚酶链式反应,是一种体外迅速扩增                 DNA 片段的技术
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 反应只需在一定的缓冲溶液中提供              DNA 模板以及四种脱氧核苷酸
D.PCR 一般经历三十多次循环,每次循环分为变性、复性和延伸
答案 C
解析 PCR   是多聚酶链式反应的英文缩写,是一种体外迅速扩增                       DNA 片段的技术。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,也需要提供模板(母链)、
酶、原料、引物等条件。PCR           一般要经历三十多次循环,每次循环可分为变性、复性和延伸
三步。
11.PCR(多聚酶链式反应)技术是一项在生物体外复制特定的                     DNA 片段的核酸合成技术,下图
表示合成过程,请据图分析回答下面的问题。


                                                          
(1)A 过程高温使     DNA 变性解旋,对该过程的原理叙述正确的是        。
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 过程要用到的酶是耐高温的                   。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)如果把模板     DNA 的两条链用     15N 标记,游离的脱氧核苷酸不做标记,控制“95                     ℃-55 
℃-72 ℃”温度循环        3 次,则在形成的子代         DNA 中含有  15N 标记的  DNA 占        。
答案 (1)C (2)DNA    聚合酶 一次 不需要 DNA           模板、两种引物、四种脱氧核苷酸,通过
控制温度和酸碱度使         DNA 复制在体外反复进行 (3)25%
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    过程中   PCR 技术的延
伸阶段,当系统温度上升到            72  ℃左右,溶液中的四种脱氧核苷酸在耐高温的                    DNA 聚合酶的
作用下合成新的       DNA 链。这种    DNA 聚合酶在高温下不变性,所以一次性加入即可。(3)PCR                    技
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术遵循半保留复制的特点。经过三次循环,共产生                      8 个 DNA 分子,其中有     2 个 DNA 分子含有
15N 标记。
12.PCR 是一种体外快速扩增         DNA 的方法,用于放大特定的          DNA 片段,数小时内可使目的基因
片段扩增到数百万个。PCR          需要模板    DNA、引物、脱氧核苷酸和          DNA 聚合酶等条件。下图为
模板   DNA 分子及  2 种引物,请据图回答相关问题:


(1)PCR 的全称是                      。PCR 与体内   DNA 复制的不同之处主要表现在温度环境
的不同,在     PCR 技术中先用     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)在  PCR 技术中所需要的引物通常为一段单链               DNA。请在图中绘出引物结合的位置。
(3)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)DNA 子链复制的方向是                  ,这是由于                       。
答案 (1)多聚酶链式反应 使            DNA 变性(使   DNA 的两条链解开) 解旋酶的催化
(2)如图所示


(3)211-2
(4)从  5′端到   3′端 DNA   聚合酶只能从引物的         3′端开始连接单个脱氧核苷酸分子
解析 PCR   技术又称多聚酶链式反应。在             PCR 技术中,用     95   ℃高温处理的目的是使          DNA 分
子中的氢键断裂,使两条链解开,即使                 DNA 分子变性。引物通常是一种单链             DNA,它能与解
开的   DNA 母链的  3′端结合,为      DNA 聚合酶提供吸附位点,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        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,即     2×210-2=211-2 (个)。
13.PCR 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研究的问题,而被广泛
应用,此过程需要一种          Taq DNA 聚合酶。
请回答有关问题:
(1)体内   DNA 复制过程中用解旋酶打开双链            DNA,而  PCR 技术            来实现。
(2)Taq DNA 聚合酶是从热泉中的        Taq 细菌中分离出来的。
①为什么     Taq 细菌能从热泉中被筛选出来呢?                                  
                                                                        。
②Taq DNA 聚合酶的功能是                                                。
(3)与体内   DNA 复制相比较,PCR      反应要在                      中才能进行,并且要严格控制                      
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条件。
(4)PCR 反应中加入的引物有        种,加入引物的作用是                    。
答案 (1)通过高温使        DNA 分子发生解旋
(2)①热泉   70   ℃~80     ℃的高温条件淘汰了绝大多数微生物 ②催化脱氧核苷酸之间形成
磷酸二酯键
(3)一定的缓冲溶液 温度
(4)2 作为   DNA 复制的起点
解析 (1)PCR   技术中用高温使        DNA 分子中的氢键打开,从而解旋。(2)①利用               Taq 细菌特有
的特性与其他细菌区分开来,Taq             细菌具有耐高温的特性,放在高温环境下,其他绝大多数
细菌死亡,而      Taq 细菌得以保留。②在         DNA 分子复制中,Taq       DNA 聚合酶将一个脱氧核苷酸
的脱氧核糖和另一个脱氧核苷酸的磷酸连接形成磷酸二酯键。(3)PCR                          反应是在一定的缓冲溶
液中进行的,并需严格控制好温度条件。(4)PCR                  反应与体内     DNA 复制过程中的原料是完全相
同的,并加入      2 种引物,引导      DNA 复制,可以使游离的脱氧核苷酸与之结合形成磷酸二酯键,
成为   DNA 复制的起点。
                                   [真题体验]
14.(2013·江苏,22)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应,
为了克服这个缺陷,可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙
述正确的是(多选)(  )
A.设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列
B.用  PCR 方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列
C.PCR 体系中一定要添加从受体细胞中提取的                DNA 聚合酶
D.一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞
答案 BD
解析 设计扩增目的基因的引物时,要考虑扩增的目的基因与载体两端序列碱基互补配对,
A 错误。DNA   复制沿着模板进行,不必知道基因的全部序列,B                    正确。PCR   技术中的     DNA 聚合
酶是耐高温的      DNA 聚合酶,不是从受体细胞中提取的              DNA 聚合酶,C    错误。目的基因编码产
物不同,相应的受体细胞不同,D              正确。
15.(2011·江苏,33    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(如图所示)。
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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都不合理(如图),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                                                              。


答案 (1)①15/16 ②三
(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
解析 (1)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        15/16。
②在第三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)某同学设计的两组
引物都不合理,原因: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。
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