江苏省涟水县第一中学生物苏教选修一练习： 分子生物学技术

第二节分子生物学技术

(时间：30分钟满分：50分)

难度及题号

考查知识点及角度

基础中档稍难

PCR技术的原理2、4

PCR技术的过程1、3 5

PCR技术的应用 6 7 8

一、选择题(共5小题，每小题4分，共20分)

1．下列有关PCR技术的叙述，不正确的是()。

A．PCR技术经过变性、退火、延伸3个阶段

B．PCR技术可用于基因诊断，判断亲缘关系等

C．PCR技术需在体内进行

D．PCR技术利用碱基互补配对的原则

解析PCR一般要经历30多次循环，每次循环可以分为变性、退火和延伸三步。PCR技术可用于基因诊断，判断亲缘关系等。PCR技术是在体外进行的。

答案 C

2．PCR技术是现代分子生物学实验工作的基本方法之一，区别于细胞内DNA复制，它利用的原理是()。

A．DNA的半保留复制B．碱基互补配对

C．转录和翻译D．DNA热变性原理

解析在80～100 ℃的温度范围内，DNA的双螺旋结构将解旋，双链分开，这个过程称为变性。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。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和结合。

答案 D

3．标准的PCR过程一般分为变性、退火、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是()。

A．94 ℃、56 ℃、72 ℃B．72 ℃、56 ℃、94 ℃

C．56 ℃、94 ℃、72 ℃D．80 ℃、56 ℃、72 ℃

解析当温度上升到90 ℃(90～96 ℃)以上时，双链DNA解聚为单链，称之为变性；当温度下降到50 ℃(40～60 ℃)左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合；当温度上升到72 ℃(70～75 ℃)时，溶液中的四种脱氧核苷酸在Taq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 A

4．变性作用是指核酸双螺旋结构被破坏，双链解开，但共价键并未断裂。引起变性的因素很多，升高温度、过酸、过碱、纯水以及加入变性剂等都能造成核酸变性。PCR的反应过程中，引起变性的因素是()。

A．pH过高B．pH过低

C．升高温度D．加入酒精

解析各选项的条件均能导致DNA分子变性，但在PCR反应中，变性后还要进行退火和延伸等过程，过酸、过碱、酒精等能够导致反应过程中的酶变性失活，使DNA扩增不能进行，因此，在PCR反应中，选用升高温度使DNA变性。

答案 C

5．下列关于PCR引物的说法中，不正确的是()。

A．引物是PCR过程中与模板DNA部分序列互补，并能引导模板DNA的互补链合成的脱氧核苷酸序列

B．引物常根据需要扩增的目标DNA的碱基序列用化学合成的方法获得

C．DNA聚合酶只能使DNA链从引物的3′端开始向引物的5′端延伸

D．引物的3′端必须具有游离的—OH基团

解析在DNA分子扩增时，DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只有从3′端延伸DNA链，因此需要引物。当引物与DNA母链结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA了。

答案 C

二、非选择题(共30分)

6．(8分)PCR技术是一种DNA体外扩

增技术。1988年，PCR仪问世，并被广泛应用于基因扩增和DNA序列测定。右图所示是PCR技术示意图。

请回答下列问题。

(1)引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质

上说，引物是一小段________。

(2)将双链DNA________，使之变性，从而导致

________。

(3)引物延伸需提供________作为原料。

解析(1)引物是一小段单链DNA或RNA。(2)DNA变性的温度是94 ℃，使双链DNA分离成两条单链。(3)DNA扩增的原料是四种脱氧核苷酸。

答案(1)单链DNA或RNA(2)加热到94 ℃双链DNA分离成两条单链

(3)四种脱氧核苷酸

7．(11分)用基因工程技术从经过分离、提纯的圆褐固氮菌中获取固氮基因，然后进行PCR扩增。下列表1和表2分别表示用PCR扩增固氮基因的反应体系及反应条件。

PCR反应体系的配方

缓冲液 5 μL

脱氧核苷酸 1 μL

引物A 0.5 μL

引物B 0.5 μL

DNA聚合酶0.5 U

模板DNA 1～2 μL

加去离子水至50 μL

表1

表2

(1)请指出DNA分子在体内复制所需的条件是：________、________、________

和________。PCR反应中，95 ℃条件下变性30 s的目的是：________。

(2)假设一个模板DNA分子中有800个碱基对，其中含有腺嘌呤600个，若通

过PCR技术共消耗周围环境中游离的胞嘧啶脱氧核苷酸6 200个，则该模板DNA在PCR扩增仪中已经复制了________次。

(3)请指出PCR技术与转录过程的三个不同之处：

①______________________________________________________________。

②_______________________________________________________________。

③_______________________________________________________________。

解析根据DNA半保留复制的特点，已知A＝600个，可知C＝G＝200个，即复制n次需C＝(2n－1)×200个，已知消耗游离的C总数为6 200个，可算出n＝5。

答案(1)模板原料能量酶使模板DNA分子解旋(2)5(3)①PCR技术以DNA的两条单链为模板合成子链DNA，转录以DNA的一条单链为模板合成RNA②PCR技术的原料为脱氧核苷酸，转录的原料是核糖核苷酸③二者反应中所用的酶不同(其他合理答案也可)

8．(11分)PCR(聚合酶链式反应)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，请据图分析回答下列问题。

(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________。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 反应除需要酶外，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“94 ℃～56 ℃～72 ℃”温度循环3次，则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占________。

(4)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分子复制10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸________个。

(5)PCR中由碱基错配引起的变异属于________。假设对一个DNA分子进行扩增，第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配，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过程为PCR技术的延伸阶段，当温度上升至72 ℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸在Taq聚合酶的作用下合成新的DNA链。Taq聚合酶是耐高温的，高温下不变性，所以一次性加入即可。(3)PCR技术遵循半保留复制的特点。经过三次循环，共产生23个DNA分子，其中有2个DNA分子含有15N标记。

(4)在一个双链DNA分子中，C＋T占碱基总数的一半，故T的数目为a－m，复制10次，相当于新增加了(210－1)个DNA分子，故需补充T的数目(210－1)(a －m)。(5)基因中的碱基对改变属于基因突变。对一个DNA分子进行扩增，第

一次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，错配链作模板扩增得到的都是突变的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50%。

答案(1)C(2)Taq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，通过控制温度使DNA复制在体外反复进行(3)25% (4)(210－1)(a－m) (5)基因突变50%