化钝市安居阳光实验学校课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段 理一理
判一判
2．在一条脱氧核苷酸链中，含有羟基的末端为5′端，含有磷酸基团的末端为3′端。(×)
5．DNA合成子链的方向总是从子链的5′端向3′端延伸。(√)
6．PCR应用的前提是已知待扩增DNA分子的一小段序列。(√)
7．PCR实验中使用的微量离心管、头等必须进行高压灭菌。(√)
8．PCR一般要经过多次循环，每次循环都要经历复性、变性和延伸三个阶段。(×)
9．移液器上的头每吸取一种试剂后就要更换，以防试剂污染。(√)
悟一悟
1.PCR技术所用的缓冲液和酶在实验前应分装成小份，并在－20 ℃储存。
2．PCR技术所用的缓冲液的配制一定要严格，或者直接购买专用扩增缓冲液。
3．为避免外源DNA等因素的污染，进行PCR实验中使用的微量离心管、头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。
4．在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，微量移液器上的吸液头都必须更换。
5．为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中所用的微量离心管、头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压蒸汽灭菌。
6．若没有PCR仪，可进行水浴扩增DNA：设置3个恒温水浴锅，温度分别为94 ℃、55 ℃和72 ℃，在3个水浴锅中，依据PCR仪处理时间来回转移PCR 反应的微量离心管即可。 感悟体会：
练一练
1.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)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体。下列不正确的是( )
A．加热使DNA双链打开，这一步是打开氢键，在细胞中是在解旋酶的作用下进行的
B．当温度降低时，引物与模板末端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿
模板延伸，最终合成2个DNA分子，此过程中原料是脱氧核苷酸，遵循的原则是碱基互补配对原则
C．PCR技术的必需条件，除了模板、原料、ATP、酶以外，至少还有液体环境、适宜的温度和pH等三个条件
D．若将一个用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4次之后，则15N标记的DNA分子占全部DNA总数的比例为1/16解析：据题图分析，第一步加热的目的是解旋，即使DNA双链打开，破坏的是碱基对之间的氢键，该过程在细胞中需要解旋酶的催化，A项正确；当温度降低时，引物与模板末端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成2个DNA分子，此过程以4种脱氧核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，B项正确；PCR技术除了需要模
板、原料、ATP、酶等必要条件以外，至少还需要三个条件，即液体环境、适宜的温度和酸碱度(pH)，C项正确；PCR 技术利用了DNA复制的原理，由于DNA复制为半保留复制，因此连续复制4次之后，将产生24＝16个子代DNA分子，其中有两个DNA分子中含有15N标记，因此15N标记的DNA分子占全部DNA总数的比例＝2/16＝1/8，D项错误。
答案：D
2．金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因，构建转基因工程菌，用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程的示意图如下，请回答下列问题：
(1)图中步骤1代表________，步骤2代表退火，步骤3代表延伸，这三个步骤组成一轮循环。
(2)PCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏
________的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但________的引物需要设定更高的退火温度。
(3)如果PCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有
________(填序号：①升高退火温度②降低退火温度③重新设计引物)。
解析：(1)图中步骤1、2、3分别表示变性、退火、延伸，这三个步骤组成一轮循环。(2)退火表示引物与模板链相连，若温度过高会破坏引物与模板的碱基配对。由于G－C间三个氢键，A－T间两个键，所以G－C含量越高的引物，退火温度越高。(3)PCR反应得不到任何扩增产物，可能是退火温度过高，导致引物与模板不能相连，或引物间相互配对，引物自连，不能与模板相连，可通过降低退火温度或重新设计引物进行改进。
答案：(1)变性(2)引物与模板G—C含量高(3)②③
考点1 实验原理
1.[2019·乌鲁木齐市第四中学高二期中]下列关于PCR扩增技术的叙述，错误的是( )
A．其基本原理是DNA的半保留复制
连锁系统B．获取目的基因的前提之一是要有引物DNA双链
C．起催化作用的不是DNA连接酶
D．子代DNA数量的增殖呈指数方式
解析：PCR技术的原理是DNA双链复制，A项正确；引物是单链的，B项错误；起催化作用的是耐高温的DNA聚合酶，不需要DNA连接酶，C项正确；PCR 技术的原理是DNA双链复制，因此子代DNA数量的增殖呈指数方式，D项正确。
答案：B
2．[2019·石河子第二中学高二月考]在进行PCR的过程中，引物的作用是( )
A．打开DNA双链，使DNA解旋为单链
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．为DNA复制过程提供模板
解析：在进行PCR的过程中通过加热打开DNA双链，使DNA解旋为单链，A 项错误；热稳定性DNA聚合酶催化合成DNA子链，B项错误；引物可与DNA单链的一端结合，使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始复制，C项正确；解旋后的每一条单链为DNA复制过程提供模板，D项错误。
答案：C
3．[2019·河北高二期末]下列有关PCR技术的说法，正确的是( )
A．原理是DNA双链复制
B．应加入碱基序列相同的引物typec转usb
C．需要在扩增仪中加入解旋酶
D．在进行PCR的过程中应保持温度不变
解析：在进行PCR的技术的原理是DNA双链复制，A项正确；PCR技术应加入碱基序列不同的两种引物，B项错误；PCR技术利用高温解旋，不需要加入解旋酶，C项错误；在进行PCR的过程中需要改变温度，D项错误。
答案：A
4．[2019·北京高二期末]关于PCR技术的叙述，正确的是( )
A．PCR反应体系中需要添加解旋酶以获得单链模板
B．PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶
C．已知基因的部分序列时也可用PCR方法进行目的基因的扩增
D．在设计两种引物时，需要让引物和引物之间的碱基序列互补
解析：PCR反应体系中不需要加入解旋酶，因为PCR过程中是靠高温使DNA 热变性，进而解开双链DNA, A项错误；PCR反应体系中需添加四种脱氧核苷酸作为原料，不需要加受体细胞的DNA聚合酶，因为受体细胞的DNA聚合酶不耐高温，而是加耐高温的Taq酶，B项错误；已知基因的部分序列时也可用PCR 方法进行目的基因的扩增，C项正确；PCR反应体系方法扩增目的基因一定要设计出2种引物，但是2种引物之间不能互补，D项错误。
答案：C
5．[2019·江苏高二期末]如图是PCR技术扩增过程中，引物对与模板结合的示意图，则由一个该模板DNA片段扩增n次后，可获得2n个子代DNA片段。下列有关叙述正确的是( )
A．该过程需要的原料是核糖核苷酸
B．该过程中至少需要引物的数量是2n－2
C．该过程需要解旋酶和热稳定DNA聚合酶
D．两条链等长的子代DNA数量是2n－2n
解析：该过程需要的原料是脱氧核苷酸，A项错误；一个模板DNA片段扩增n次后，可获得2n个子代DNA片段，共2n＋1条DNA单链，除最初的模板链外均含有引物，该过程中至少需要引物的数量是2n＋1－2，B项错误；该过程不需要解旋酶，DNA在高温下解旋，需要热稳定DNA聚合酶，C项错误；经过n次扩增后，得到DNA总数是2n，其中只含有一种引物的DNA分子有2个，含有两种引物但两条链不等长的DNA分子共有2n—2个，则共有2n个DNA分子两条链不等长，故两条链等长的子代DNA数量是2n－2n，D项正确。
答案：D
考点2 实验操作
病房呼叫系统6.[2019·北京四中高二期中]下列关于PCR技术所需条件的表述中，正确的是( )
①单链的脱氧核苷酸序列引物②目的基因所在的DNA片段③4种脱氧核苷三磷酸④4种核糖核苷三磷酸⑤DNA连接酶⑥耐高温DNA聚合酶
⑦限制性核酸内切酶
A．①②③⑤B．①②③⑤⑦
C．①②③⑥ D．①②④⑤⑦
引道结构图解析：①PCR需要一对引物，即一对单链的脱氧核苷酸序列引物，①正确；
深基坑防护②PCR需要模板，即目的基因所在的DNA片段，②正确；③PCR需要4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)作为原料，③正确；④PCR需要4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)作为原料，④错误；⑤采用PCR合成DNA时，不需要DNA连接酶，需要热稳定DNA 聚合酶，⑤错误；⑥体外合成DNA时，需要耐高温DNA聚合酶，⑥正确；⑦体外合成DNA时，不需要限制性内切酶，⑦错误；故正确的有①②③⑥，C正确。
答案：C
一、选择题
1．[2019·内蒙古集宁一中高二期中]下列关于PCR技术的说法中，不正确的是( )
A．PCR是体外复制DNA的技术
B．Taq酶是一种热稳定的DNA聚合酶
C．PCR扩增中必须有解旋酶才能解开双链DNA
D．PCR利用的是DNA双链复制原理
解析：PCR是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术，A项正确；PCR
要在体外高温条件进行，Taq酶是一种热稳定的DNA聚合酶，B项正确； PCR 扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开，C项错误；PCR利用的是DNA双链复制原理，将基因的核苷酸序列不断复制，使其数量呈指数式增加，D项正确。
答案：C
2．[2019·涟水中学高二月考]利用 PCR 技术可将某小段 DNA 分子扩增n 代，需( )
A．测定 DNA 分子两端的核苷酸序列，以便设计引物对
B．2n－1 个引物参与子代 DNA 分子的合成
C．向反应体系中加入解旋酶、DNA 聚合酶等
D．保持反应体系温度恒定，确保扩增的正常进行
解析：利用PCR技术扩增DNA时需要引物的参与，因此需要测定DNA分子两端的核苷酸序列，以便设
计引物对，A项正确；DNA分子复制方式为半保留复制，因此(2n－1)对引物参与子代DNA分子的合成，B项错误；PCR技术中双链DNA解开不需要解旋酶，且PCR扩增DNA分子是在较高温度下进行的，因此需要热稳定DNA聚合酶，C项错误；PCR扩增的过程为高温变性、低温复性、中温延伸，可见整个过程中并不要保持恒温，D项错误。
答案：A
3．[2019·内蒙古一机一中高二期中]以下对PCR技术操作过程的叙述，正确的是( )
A．PCR扩增DNA时必须使用解旋酶和Taq DNA聚合酶
B．PCR过程中引物的作用是保证新链的合成方向为3′端→5′端
C．在95 ℃、55 ℃和72 ℃的温度下，Taq DNA聚合酶都有活性
D．高压灭菌的微量移液器头每吸取一种试剂后不需要更换
解析：PCR扩增DNA时不需要使用解旋酶，该过程利用高温打开氢键，A
薯片加工设备
错误；PCR过程中引物的作用是保证新链的合成方向为5′端→3′端，B错误；PCR中，通过改变温度即
95 ℃、55 ℃和72 ℃来进行DNA扩增，故该过程中Taq DNA聚合酶都有活性，C正确；高压灭菌的微量移液器头每吸取一种试剂后需要更换后，再吸取其他试剂，D错误。
答案：C
4．[2019·河北高二月考]PCR是一种在生物体外扩增特定DNA片段的技术，下列关于PCR叙述正确的是( )
A．PCR技术所用的仪器是DNA合成仪
B．PCR所需的酶为热稳定DNA聚合酶和DNA连接酶
C．循环一次要经过变性、复性、延伸三个步骤
D．PCR过程所需的两种引物是可以互补配对的
解析：DNA合成仪是按照人们预先设定DNA序列，从无到有，从头合成，以循环的化学反应合成出DNA链，与PCR技术不同，PCR就是利用DNA聚合酶
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