人教版2019高中生物选择性必修3 同步练习题--专题强化练1 PCR技术(含解析）
文档属性
| 名称 | 人教版2019高中生物选择性必修3 同步练习题--专题强化练1 PCR技术(含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-23 23:11:29 | ||
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文档简介
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2024人教版高中生物选择性必修3同步
专题强化练1 PCR技术
1.PCR技术是对体内DNA复制过程的模仿,在基因诊断等许多方面发挥重要作用。其机理模式如图所示,①②③表示DNA上的相关区段,a、b分别为引物甲的两端,c、d分别为引物乙的两端。现利用该技术扩增片段②,下列描述中正确的是( )
A.图中b、d端为5'端,a、c端为3'端
B.设计相互容易发生互补配对的甲、乙两种引物,可以提高扩增效率
C.区段②中G—C碱基对的比例大小会影响到复性过程,对变性和延伸影响不大
D.扩增得到m个含有区段②的DNA分子,需要消耗m-1个引物甲
2.(2023北京朝阳一模)PCR除用于扩增目的基因外,还可以在目的基因两端添加合适的限制酶识别序列,下列叙述正确的是( )
A.该图表示PCR循环中的变性环节
B.若要在扩增产物两端加上特定的限制酶识别序列,则可在引物的3'端设计添加
C.Taq DNA聚合酶催化相邻的两个游离脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
D.用图中引物扩增两个循环后即可获得添加了限制酶识别序列的产物
3.(2023河北唐山期中,)通过引物设计,运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。如图为基因工程中获取突变基因的过程,其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对,但不影响引物与模板链的整体配对,反应体系中引物1和引物2的5'端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别序列。下列有关叙述不正确的是( )
A.两种引物中设计两种限制酶切割位点有利于目的基因的定向插入
B.复性温度过高会导致引物不能与模板牢固结合,PCR扩增效率下降
C.第3轮循环,引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因
D.第3轮循环结束后,含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2
4.(2023浙江台州联考)临床上可采用咽拭子取样和实时荧光RT-PCR检测新冠病毒的感染情况。如图为RT-PCR技术的原理,数字①~③为相关步骤。在PCR过程中探针和引物一起与模板结合,探针两侧分别带有荧光基团和淬灭基团(抑制荧光发出),当酶催化子链延伸至探针处时会水解探针,导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。下列叙述错误的是( )
A.若检测结果有强烈荧光信号发出,说明被检测者可能感染了病毒
B.最终检测的荧光强度与起始时反应管内样本RNA的含量呈正相关
C.图中荧光基团连接在DNA探针的5'端,探针可以由新冠病毒的RNA特定序列逆转录获得
D.该反应体系中虽未加入ATP,但新链的合成还是需要消耗能量的
5.科学家首次运用基因工程的手段,导入优质纤维高产基因KCS,可提高我国棉花的产量和品质。经过十多年艰苦实验、不断培育,将我国棉花纤维的长度提高了0.3厘米。如图 1 表示含有目的基因KCS的DNA片段部分碱基序列,图 2 表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ 4种限制性内切核酸酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为-C↓CGG-、-G↓GATCC-、-↓GATC-、-CCC↓GGG-。据图回答下列问题。
Ⅰ.(1)培育转基因棉花需要用到的工具有 。
(2)重组质粒中除目的基因外,还必须有 。
(3)若将图2中质粒和目的基因KCS通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用的限制酶是 。经检测,部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因KCS不能正确表达,其最有可能的原因是 。
(4)导入目的基因的植物细胞,经过植物组织培养技术得到幼苗,该技术利用的原理是 。
Ⅱ.为了提高转基因的成功率,需要通过 PCR 技术扩增目的基因,以获得目的基因的大量拷贝。
(5)在目的基因进行扩增时,加入的引物有A、B两种,引物的作用是 ,若该目的基因扩增n代,则其中含有A、B引物的DNA分子有 个。
(6)PCR过程中复性温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。如表为根据模板设计的两对引物序列。请判断哪一对引物可采用较高的复性温度: 。理由是 。
引物 对A P1AACTGAAATGTAGCTATC P2TTAAGTCCATTACTCTAC
引物 对B S1 GTCCGACTAGTGGCTGTG S2 AGCTGGCGTTTAGCCTCG
答案与分层梯度式解析
1.D 2.D 3.D 4.C
1.D DNA聚合酶只能以5'→3'方向延伸子代DNA链,利用PCR技术扩增片段②,根据子链的延伸方向可知引物的b、c端为5'端,a、d端为3'端,A错误。两种引物之间不能发生碱基互补配对,以防止引物之间结合形成双链,影响引物与DNA模板链的结合,B错误。区段②中G—C碱基对的比例越大,热稳定性越高,对变性、复性和延伸都有影响,C错误。每一条子链都以引物为起点进行延伸,故新合成的子链数=消耗的引物数;PCR体系需要两种引物,且两种引物同时使用,故消耗某种特定引物的数量=消耗的引物数/2;扩增得到m个含有区段②的DNA分子,需要消耗(2m-2)/2=m-1(个)引物甲,D正确。
2.D 题图中引物与模板链碱基互补配对,表示PCR循环中的复性环节,A错误;PCR引物的3'端为结合模板DNA的关键碱基,5'端无严格限制,如下图所示:
可将限制酶识别序列添加到引物的5'端,以实现在目的基因两端添加限制酶识别序列的目的,用图中引物扩增两个循环后即可获得添加了限制酶识别序列的产物,B错误,D正确;延伸时,在Taq DNA聚合酶催化下,游离的脱氧核苷酸会依次连接到正在形成的子链的3'端,C错误。
归纳总结
(1)可将限制酶识别序列添加到引物的5'端,以实现在目的基因两端添加限制酶识别序列的目的。
(2)若两个引物均结合到DNA分子的内部,则循环3次才能得到等长的DNA;若有一个引物结合到DNA分子一端,则循环2次即可得到等长的DNA。
3.D 两种引物中设计两种限制酶切割位点,可以配合载体上的限制酶切割位点,帮助目的基因定向插入载体,避免发生反向连接,A正确;PCR技术中,复性温度过高会导致引物不能与互补DNA链(模板)牢固结合,PCR扩增效率下降,B正确;设以m为模板合成子链①,以①为模板合成子链②,如下图所示:
循环3次之后,PCR体系中存在3种长度的DNA,分别为m+①(2个)、①+②(4个)、②+②(两条链等长且含突变碱基对的DNA,2个),共8个DNA,含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/4,引物1能与题图中的②结合并且形成两条链等长的突变基因,C正确,D错误。
4.C 图中过程①为逆转录,以病毒的RNA为模板合成cDNA;过程②为引物与模板链结合;过程③为合成子链(子链的延伸)。实时荧光RT-PCR的原理分析如下:
由分析可知A、B正确;根据引物B的方向可知,荧光基团连接在DNA探针的3'端,探针可以由新冠病毒的RNA特定序列逆转录获得,C错误。
5.答案 (1)限制酶、DNA连接酶、载体 (2)启动子、终止子、标记基因和复制原点 (3)BamHⅠ 同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因KCS与质粒反向连接 (4)植物细胞具有全能性 (5)使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸 2n-2 (6)引物对B G—C之间为三个氢键,A—T之间为两个氢键,氢键越多,DNA稳定性越强,由于引物对B中C+G碱基的占比大于引物对A,所以需要的复性温度高
解析 (3)目的基因KCS的左右两侧都含有-GGATCC-序列,可用BamHⅠ切割;由于MboⅠ的识别序列和酶切位点为-↓GATC-,所以目的基因左右两侧也可用MboⅠ切割。由图2可知,质粒中-GGATCC-序列在抗生素A抗性基因内部,且该序列也可被识别-GATC-的MboⅠ切割,质粒上含有两个MboⅠ的切割位点,若用MboⅠ切割质粒,会破坏质粒上的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因,使质粒上的标记基因全部被破坏;所以若将图2中质粒和目的基因KCS通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,应选用BamHⅠ切割,该过程破坏了抗生素A抗性基因,但没有破坏抗生素B抗性基因。由于同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因KCS会与质粒反向连接,导致部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因KCS不能正确表达。(5)PCR技术运用了DNA半保留复制的原理,因此目的基因扩增n代后产生子代DNA分子2n个。又由于亲代DNA分子的两条链中不含引物,因此子代有两个DNA只有一条链含有引物A或B,故子代中含有A、B引物的DNA分子有2n-2个。
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专题强化练1 PCR技术
1.PCR技术是对体内DNA复制过程的模仿,在基因诊断等许多方面发挥重要作用。其机理模式如图所示,①②③表示DNA上的相关区段,a、b分别为引物甲的两端,c、d分别为引物乙的两端。现利用该技术扩增片段②,下列描述中正确的是( )
A.图中b、d端为5'端,a、c端为3'端
B.设计相互容易发生互补配对的甲、乙两种引物,可以提高扩增效率
C.区段②中G—C碱基对的比例大小会影响到复性过程,对变性和延伸影响不大
D.扩增得到m个含有区段②的DNA分子,需要消耗m-1个引物甲
2.(2023北京朝阳一模)PCR除用于扩增目的基因外,还可以在目的基因两端添加合适的限制酶识别序列,下列叙述正确的是( )
A.该图表示PCR循环中的变性环节
B.若要在扩增产物两端加上特定的限制酶识别序列,则可在引物的3'端设计添加
C.Taq DNA聚合酶催化相邻的两个游离脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
D.用图中引物扩增两个循环后即可获得添加了限制酶识别序列的产物
3.(2023河北唐山期中,)通过引物设计,运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。如图为基因工程中获取突变基因的过程,其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对,但不影响引物与模板链的整体配对,反应体系中引物1和引物2的5'端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别序列。下列有关叙述不正确的是( )
A.两种引物中设计两种限制酶切割位点有利于目的基因的定向插入
B.复性温度过高会导致引物不能与模板牢固结合,PCR扩增效率下降
C.第3轮循环,引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因
D.第3轮循环结束后,含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2
4.(2023浙江台州联考)临床上可采用咽拭子取样和实时荧光RT-PCR检测新冠病毒的感染情况。如图为RT-PCR技术的原理,数字①~③为相关步骤。在PCR过程中探针和引物一起与模板结合,探针两侧分别带有荧光基团和淬灭基团(抑制荧光发出),当酶催化子链延伸至探针处时会水解探针,导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。下列叙述错误的是( )
A.若检测结果有强烈荧光信号发出,说明被检测者可能感染了病毒
B.最终检测的荧光强度与起始时反应管内样本RNA的含量呈正相关
C.图中荧光基团连接在DNA探针的5'端,探针可以由新冠病毒的RNA特定序列逆转录获得
D.该反应体系中虽未加入ATP,但新链的合成还是需要消耗能量的
5.科学家首次运用基因工程的手段,导入优质纤维高产基因KCS,可提高我国棉花的产量和品质。经过十多年艰苦实验、不断培育,将我国棉花纤维的长度提高了0.3厘米。如图 1 表示含有目的基因KCS的DNA片段部分碱基序列,图 2 表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ 4种限制性内切核酸酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为-C↓CGG-、-G↓GATCC-、-↓GATC-、-CCC↓GGG-。据图回答下列问题。
Ⅰ.(1)培育转基因棉花需要用到的工具有 。
(2)重组质粒中除目的基因外,还必须有 。
(3)若将图2中质粒和目的基因KCS通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用的限制酶是 。经检测,部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因KCS不能正确表达,其最有可能的原因是 。
(4)导入目的基因的植物细胞,经过植物组织培养技术得到幼苗,该技术利用的原理是 。
Ⅱ.为了提高转基因的成功率,需要通过 PCR 技术扩增目的基因,以获得目的基因的大量拷贝。
(5)在目的基因进行扩增时,加入的引物有A、B两种,引物的作用是 ,若该目的基因扩增n代,则其中含有A、B引物的DNA分子有 个。
(6)PCR过程中复性温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。如表为根据模板设计的两对引物序列。请判断哪一对引物可采用较高的复性温度: 。理由是 。
引物 对A P1AACTGAAATGTAGCTATC P2TTAAGTCCATTACTCTAC
引物 对B S1 GTCCGACTAGTGGCTGTG S2 AGCTGGCGTTTAGCCTCG
答案与分层梯度式解析
1.D 2.D 3.D 4.C
1.D DNA聚合酶只能以5'→3'方向延伸子代DNA链,利用PCR技术扩增片段②,根据子链的延伸方向可知引物的b、c端为5'端,a、d端为3'端,A错误。两种引物之间不能发生碱基互补配对,以防止引物之间结合形成双链,影响引物与DNA模板链的结合,B错误。区段②中G—C碱基对的比例越大,热稳定性越高,对变性、复性和延伸都有影响,C错误。每一条子链都以引物为起点进行延伸,故新合成的子链数=消耗的引物数;PCR体系需要两种引物,且两种引物同时使用,故消耗某种特定引物的数量=消耗的引物数/2;扩增得到m个含有区段②的DNA分子,需要消耗(2m-2)/2=m-1(个)引物甲,D正确。
2.D 题图中引物与模板链碱基互补配对,表示PCR循环中的复性环节,A错误;PCR引物的3'端为结合模板DNA的关键碱基,5'端无严格限制,如下图所示:
可将限制酶识别序列添加到引物的5'端,以实现在目的基因两端添加限制酶识别序列的目的,用图中引物扩增两个循环后即可获得添加了限制酶识别序列的产物,B错误,D正确;延伸时,在Taq DNA聚合酶催化下,游离的脱氧核苷酸会依次连接到正在形成的子链的3'端,C错误。
归纳总结
(1)可将限制酶识别序列添加到引物的5'端,以实现在目的基因两端添加限制酶识别序列的目的。
(2)若两个引物均结合到DNA分子的内部,则循环3次才能得到等长的DNA;若有一个引物结合到DNA分子一端,则循环2次即可得到等长的DNA。
3.D 两种引物中设计两种限制酶切割位点,可以配合载体上的限制酶切割位点,帮助目的基因定向插入载体,避免发生反向连接,A正确;PCR技术中,复性温度过高会导致引物不能与互补DNA链(模板)牢固结合,PCR扩增效率下降,B正确;设以m为模板合成子链①,以①为模板合成子链②,如下图所示:
循环3次之后,PCR体系中存在3种长度的DNA,分别为m+①(2个)、①+②(4个)、②+②(两条链等长且含突变碱基对的DNA,2个),共8个DNA,含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/4,引物1能与题图中的②结合并且形成两条链等长的突变基因,C正确,D错误。
4.C 图中过程①为逆转录,以病毒的RNA为模板合成cDNA;过程②为引物与模板链结合;过程③为合成子链(子链的延伸)。实时荧光RT-PCR的原理分析如下:
由分析可知A、B正确;根据引物B的方向可知,荧光基团连接在DNA探针的3'端,探针可以由新冠病毒的RNA特定序列逆转录获得,C错误。
5.答案 (1)限制酶、DNA连接酶、载体 (2)启动子、终止子、标记基因和复制原点 (3)BamHⅠ 同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因KCS与质粒反向连接 (4)植物细胞具有全能性 (5)使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸 2n-2 (6)引物对B G—C之间为三个氢键,A—T之间为两个氢键,氢键越多,DNA稳定性越强,由于引物对B中C+G碱基的占比大于引物对A,所以需要的复性温度高
解析 (3)目的基因KCS的左右两侧都含有-GGATCC-序列,可用BamHⅠ切割;由于MboⅠ的识别序列和酶切位点为-↓GATC-,所以目的基因左右两侧也可用MboⅠ切割。由图2可知,质粒中-GGATCC-序列在抗生素A抗性基因内部,且该序列也可被识别-GATC-的MboⅠ切割,质粒上含有两个MboⅠ的切割位点,若用MboⅠ切割质粒,会破坏质粒上的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因,使质粒上的标记基因全部被破坏;所以若将图2中质粒和目的基因KCS通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,应选用BamHⅠ切割,该过程破坏了抗生素A抗性基因,但没有破坏抗生素B抗性基因。由于同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因KCS会与质粒反向连接,导致部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因KCS不能正确表达。(5)PCR技术运用了DNA半保留复制的原理,因此目的基因扩增n代后产生子代DNA分子2n个。又由于亲代DNA分子的两条链中不含引物,因此子代有两个DNA只有一条链含有引物A或B,故子代中含有A、B引物的DNA分子有2n-2个。
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