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- 2021-05-08 发布
限时规范训练十三
1.关于 DNA 聚合酶催化合成 DNA 子链的说法,正确的是( )
A.以 DNA 为模板,使 DNA 子链从 5′端延伸到 3′端的一种酶
B.Taq DNA 聚合酶必须在每次高温变性处理后再添加
C.DNA 聚合酶能特异性地复制整个 DNA 的全部序列
D.Taq DNA 聚合酶是从深海生态系统中发现的
答案 A
解析 DNA 聚合酶不能从头开始催化合成 DNA,而只能从引物的 3′端
延伸子链,即 DNA 的合成方向总是从子链的 5′端向 3′端延伸；Taq
DNA 聚合酶能耐高温,所以在反应体系中可反复利用,无须另外再添
加；PCR 扩增的是引物之间的固定长度的 DNA 序列；Taq DNA 聚合酶
是 1966 年从美国黄石公园的一个热泉中发现的。
2.符合 PCR 反应条件的一项是( )
①稳定的缓冲溶液环境 ②DNA 模板
③合成的引物 ④四种脱氧核苷酸
⑤DNA 聚合酶 ⑥解旋酶
⑦温控设备
A.①②③④⑤⑥ B.①②③④⑤⑥⑦
C.③④⑤⑥⑦ D.①②③④⑤⑦
答案 D
解析 在 PCR 反应中,解旋是通过 DNA 热变性实现的,解旋酶不是 PCR
反应条件之一,其他各项都是 PCR 反应必需的条件。
3.如图所示为 DNA 变性和复性示意图,相关说法正确的是( )
A.向左的过程为加热(80～100 ℃)变性的过程
B.向右的过程是 DNA 双链迅速制冷复性
C.变性与在生物体内解旋过程的实质相同
D.图中左侧 DNA 片段共有 4 个游离的磷酸基团、4 个 3′端
答案 C
解析 DNA 体外的变性和体内的解旋,其实质是相同的,都是使氢键
断裂,DNA 双螺旋打开,只是体内解旋需要解旋酶,体外变性需高温条
件。
4.DNA 扩增过程中 DNA 片段经若干次扩增,其数目理论值变化应与下
图中曲线相符的是( )
答案 C
解析 DNA 在扩增过程中呈指数式增长,即一个 DNA 分子连续扩增 n
次,理论上所产生的 DNA 分子数为 2n 个。
5.以下为形成 cDNA 过程和 PCR 扩增过程示意图。据图分析,下列说法
正确的是( )
A.催化②⑤过程的酶都是 DNA 聚合酶,都能耐高温
B.催化①过程的酶是 RNA 聚合酶
C.④过程发生的变化是引物与单链 DNA 结合
D.如果 RNA 单链中 A 与 U 之和占该链碱基含量的 40%,则一个双链 DNA
中,A 与 U 之和也占该 DNA 碱基含量的 40%
答案 C
解析 图中②⑤过程为 DNA 复制,这两个过程都需要 DNA 聚合酶的催
化,其中催化⑤过程的 DNA 聚合酶能耐高温,但催化②过程的酶不耐
高温,A 项错误；①为逆转录过程,该过程需要逆转录酶的催化,B 项错
误；④为复性过程,发生的变化是引物与互补 DNA 链结合,C 项正确；
根据碱基互补配对原则,如果 RNA 单链中 A 与 U 之和占该链碱基含量
的 40%,则一个双链 DNA 中,A 与 T 之和也占该 DNA 碱基含量的 40%,DNA
分子中不含碱基 U,D 项错误。
6.多聚酶链式反应(PCR)是体外酶促合成特异 DNA 片段的一种方法,
其简要过程如图所示。下列关于 PCR 技术的叙述错误的是( )
A.PCR 技术是在实验室中以少量 DNA 制备大量 DNA 的技术
B.PCR 反应中上一轮循环合成的 DNA 可以作为下一轮反应的模板
C.PCR 反应体系中需添加从受体细胞中提取的解旋酶和 DNA 聚合酶
D.应用 PCR 技术与 DNA 分子杂交技术可以检测基因突变
答案 C
解析 PCR 技术是一项在生物体外迅速扩增特定 DNA 片段的技术；PCR
技术需要模板 DNA,且反应中上一轮合成的 DNA 可以作为下一轮反应
的模板；PCR 过程中利用高温使 DNA 解旋,不需要解旋酶解旋,但需耐
高温的 DNA 聚合酶催化合成子代 DNA；应用 PCR 技术与 DNA 分子杂交
技术可以检测基因突变。
7.下列有关 DNA 含量测定的叙述,错误的是( )
A.可利用 DNA 在 260 nm 的紫外线波段有一强烈的吸收峰这一特点来
进行 DNA 含量的测定
B.测定时通常需要对样品进行稀释
C.直接将样品放在波长 260 nm 处,测定其光吸收值
D.可利用“DNA 含量＝50×光吸收值×稀释倍数”来计算样品中的
DNA 含量
答案 C
解析 对样品进行测定前要以蒸馏水作为空白对照,在波长 260 nm
处,将紫外分光光度计的读数调节至零,而不能直接测定样品的光吸
收值。
8.PCR 技术是把 DNA 片段在体外酶的作用下,合成许许多多相同片段
的一种方法,利用它能快速而特异地扩增任何要求的目的基因或 DNA
分子片段,它的基本过程如下图所示：
注：图中短线表示每次扩增过程中需要的引物。每个引物约含 20 个
脱氧核苷酸,并分别与两条单链 DNA 结合,其作用是引导合成 DNA 子
链。
(1)PCR 与体内 DNA 复制的不同之处主要表现在温度上,在 PCR 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)DNA 子链复制的方向是____________,这是由于______________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
______________。
(3)在 PCR 技术中所需要的引物实质上是一种___________________。
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)假定 DNA 片段含 200 对脱氧核苷酸,经 3 次扩增,从理论上计算需
要________个游离的脱氧核苷酸。
答案 (1)使 DNA 变性(或使 DNA 的两条链解开) 解旋酶
(2)从 5′端到 3′端 DNA 聚合酶只能从引物的 3′端连接单个脱氧
核苷酸分子
(3)单链 DNA 或 RNA 分子 211－2
(4)2 800
解析 在 PCR 中先用 95 ℃高温处理 DNA 的目的是使 DNA 分子中的氢
键断裂,两条链解开,使 DNA 分子解旋,形成单链。引物是一种单链 DNA
或 RNA 分子,它能与解开的 DNA 母链的 3′端结合,为 DNA 聚合酶提供
结合位点,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子链的 5′端向 3′端延伸。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,若将 1 个 DNA
分子复制 10 次,则需要的引物为 2×210－2＝211－2 个。DNA 扩增 3 次
一共形成 23 ＝8 个子代 DNA 片段,需游离的脱氧核苷酸数为(8－
1)×200×2＝2 800 个。
9.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增 DNA 片段的技术。PCR
过程一般经历下述 30 多次循环：95 ℃下使模板 DNA 变性、解聚
→55 ℃下复性(引物与 DNA 模板链结合)→72 ℃下引物链延伸(形成
新的脱氧核苷酸链)。下列有关 PCR 过程的叙述中,不正确的是( )
A.变性过程中破坏的是 DNA 分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋
酶实现
B.复性过程中引物与 DNA 模板链的结合依靠碱基互补配对原则完成
C.延伸过程中需要 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 体外解旋通过加热破坏氢键,而体内解旋过程依赖于解旋酶；
体内外的 DNA 复制均遵循相同的碱基互补配对原则；PCR 的前提是已
知待扩增 DNA 的一小段序列,以便合成引物,PCR 只能扩增一对引物之
间的 DNA 序列。PCR 反应的产物是 DNA,因此该过程需要的原料是四种
脱氧核苷酸,不是核糖核苷酸。
10.在 PCR 扩增 DNA 的实验中,根据设计,一分子 DNA 经 30 次循环后,
应得到约 230 个 DNA 分子,但结果只有约 210 个 DNA 分子。出现该现象
的原因可能是( )
①循环次数不够
②Taq DNA 聚合酶活力不够或其活性受到抑制
③引物不能与亲链结合
④系统设计欠妥
A.①②③ B.①②④
C.①③④ D.②③④
答案 B
解析 ①循环次数过少,产物的量比预期的少；②Taq DNA 聚合酶活
力不够或其活性受到抑制会导致扩增效率低,得到的产物比预期的
少；③如果引物设计不合理,则无法进行扩增；④PCR 系统设置欠妥,
将达不到预期的效果。
11.复性温度是影响 PCR 特异性的较重要的因素。变性后温度快速冷
却至 40～60 ℃,可使引物与模板发生结合。PCR 的结果可不考虑原来
解旋开的两个 DNA 模板链的重新结合,原因不包括( )
A.模板 DNA 比引物复杂得多
B.引物和模板之间的碰撞结合机会远远高于模板互补链之间的碰撞
C.加入引物的量足够多而模板链数量少
D.模板链加热解旋已经变性不可能再次结合
答案 D
解析 DNA 双链变性解旋后是可以再次结合的,只不过是在 PCR 中,引
物量较多,与 DNA 模板链结合机会大,而原来两条母链再次结合的机
会小。
12.如图中 PCR 第二轮产物 a、b、c、d 分别是以 PCR 第一轮产物的哪
一条单链 DNA 为模板复制产生的( )
A.②①③④ B.①③④②
C.①②④③ D.①②③④
答案 D
解析 以①链为模板复制而来的 DNA 应只含有引物Ⅰ(a),以④链为
模板复制而来的 DNA 应只含有引物Ⅱ(d),b、c 是以②③为模板复制
而来的。
13.如图为细胞内 DNA 复制过程示意图,该过程在体外也可进行,以获
得大量相同的DNA片段,该项技术被称为PCR技术,又称为多聚酶链式
反应,请分析回答下列问题：
(1)PCR 过程与细胞内 DNA 复制相比,主要不同点是
__________________________________________________________
______________。
(2)PCR 技术过程的三个步骤是：________、________、________。
(3)假设 PCR 过程中,只用一个 DNA 片段作为模板,30 次循环后,理论
上反应物中有________个这样的 DNA 片段。
(4)PCR 技术能在几小时内将微量的 DNA 片段特异性地扩增上百万倍,
从而解决了样品中 DNA 含量低,难以分离的难题,试举两例,说明 PCR
技术的应用：______________________________________________
__________________________________________________________
_________________________________________________________。
答案 (1)PCR 过程是高温变性解旋,不需要解旋酶
(2)变性 复性 延伸
(3)230
(4)刑侦破案、亲子鉴定、疑难疾病的诊断、基因序列分析(答出两点
即可)
解析 (1)PCR 过程与细胞内 DNA 复制相比,主要不同点是：PCR 过程
是高温变性解旋,不需要解旋酶。(2)PCR 的每次循环可以分为变性、
复性和延伸三个步骤。(3)由于一个 DNA 片段作为模板,一次循环能产
生 2 个 DNA 片段,所以 30 次循环后,反应物中大约有 230 个这样的 DNA
片段。(4)PCR 技术有广泛的应用,可以用于遗传疾病的诊断、刑侦破
案、亲子鉴定、基因序列分析等方面。
14.在遗传病及刑事案件侦破中常需要对样品 DNA 进行分析,PCR 技术
能快速扩增DNA片段,在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝,有效
地解决了因为样品中 DNA 含量太低而难以对样品进行分析研究的问
题。据图回答相关问题：
(1)在相应的横线上写出引物Ⅱ结构,并在复性这一步骤中将引物Ⅱ
置于合适的位置。
(2)在相应的横线上写出循环一次后生成的 DNA 分子。
(3)若将作为原料的 4 种脱氧核苷酸用 32P 标记,请分析循环一次后生
成的 DNA 分子的特点：______________________________________
__________________________________________________________
_________________________________________________________,
循环 n 次后生成的 DNA 分子中不含放射性的单链占总单链的比例为
________。
(4)PCR 反 应 过 程 的 前 提 条 件 是 ________,PCR 技 术 利 用 DNA 的
________原理解决了这个问题。
(5)在对样品 DNA 进行分析的过程中发现,DNA 掺杂着一些组蛋白,要
去除这些组蛋白可加入的物质是________。
答案 (1)5′—G—A—OH
(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)每个 DNA 分子各有一条链含 32P 1/2n
(4)DNA 解旋 热变性 (5)蛋白酶
解析 (1)DNA 聚合酶不能从头开始合成 DNA,只能从 3′端延伸 DNA
链,所以子链延伸方向为 5′→3′,引物Ⅰ与 b 链部分碱基互补,引物
Ⅱ则与 a 链部分碱基互补,且连接到 a 链的 3′端,故引物Ⅱ的结构为
5′—G—A—OH,复性结果见答案。(2)经过一次循环后,产生的两个
DNA 分子分别含有引物Ⅰ和引物Ⅱ。(3)由于作为原料的 4 种脱氧核
苷酸被 32P 标记,所以新合成的子链均含有放射性,一次循环后的两个
DNA 中各有一条链含 32P,若复制 n 次,共产生 2n 个 DNA 分子,其中只有
DNA 母链不含 32P,则循环 n 次后生成的 DNA 分子中不含放射性的单链
占总单链的比例为 2/(2n×2)＝1/2n。(4)DNA 复制是以两条母链为模
板,按照碱基互补配对原则进行的。因此,PCR 反应过程的前提条件是
DNA 解旋,使两条母链的碱基暴露出来,才能按照碱基互补配对原则
把相应的碱基一个个地连接起来形成子链。DNA 分子在 80～100 ℃的
温度范围内变性,双链解聚成单链,当温度慢慢降低时,又能重新结合
形成双链。(5)DNA 中杂质蛋白的去除可利用酶的专一性,即加入蛋白
酶除去。
15.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)。图中引物 a、b 为单链 DNA 样品片段,它是子链合成延伸的基
础。请回答有关问题：
(1)PCR 扩增开始前,需要向离心管中加入的物质除了 DNA 样品、Taq
DNA 聚 合 酶 , 以 及 缓 冲 液 之 外 , 还 需 要 加 入 ______________ 和
________。
(2)A 、 B 、 C 中 属 于 复 性 的 步 骤 是 ________,A 过 程 的 目 的 是
______________。
(3)C 步骤温度为 72 ℃时发挥作用的酶是__________________。
(4)从理论上分析,PCR 技术利用 DNA 分子的________复制的方式扩增,
一个样品 DNA 分子经 n 次循环共需消耗引物 a 的数量为________。
(5)设计引物是 PCR 技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(引物
对 B 只标注了部分碱基序列)都不合理(如表),请分别说明理由。
引物对 A
P1：AACTGAAATCTAGCTATC
P2：GTCCGACTAGTGGCTGTG
引物对 B
S1：3′—AACTG……CAGTT—5′
S2：3′—CAGTT……GATTA—5′
①引物对 A 中 P1 和 P2 的________(碱基对)含量差异较大,导致复性温
度不一致。
②引物对 B S1 局部碱基配对导致自身________而失效；S1 和 S2 之间
出现____________而失效。
答案 (1)四种脱氧核苷酸 引物
(2)B 使 DNA 分子解旋
(3)DNA 聚合酶(或 Taq DNA 聚合酶)
(4)半保留 2n－1
(5)①G、C ②折叠 局部碱基配对
解析 (1)PCR 扩增开始前,需要向离心管中加入的物质除了 DNA 样
品,Taq DNA 聚合酶以及缓冲液之外,还需要加入四种脱氧核苷酸和引
物。(2)A 过程为高温变性(使 DNA 分子解旋),B 过程为低温复性,C 过
程为中温延伸。(3)由于变性的温度是 95 ℃,延伸温度为 72 ℃,故
PCR 过程中所需要的酶是热稳定的 DNA 聚合酶(Taq DNA 聚合酶)。(4)
从理论上分析,PCR 技术利用 DNA 分子半保留复制的方式复制,从理论
上推测,一个样品 DNA 分子经 n 次循环合成的 DNA 分子为 2n 个,而不
含引物 a 的只有 1 个 DNA 分子,故共需消耗引物 a 的数量为 2n－1。(5)
据表格中引物的序列可知,引物对 A 中 P1 和 P2 的 G、C 含量差异较大,
导致复性温度不一致。引物对 B 中 S1 部分序列互补,会自身折叠出现
局部碱基配对而失效；S1 和 S2 部分碱基序列互补,它们之间会出现局
部碱基配对而失效。