选修3专题一基因工程——PCR技术考点精析

1、“PCR技术”考点精析在2018年考纲中将“ PCR技术”列入考试范围，应引起重视。PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，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。一、PCR（多聚酶链式反应）技术原理PCR（多聚酶链式反应）技术原理是DNA双链复制，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。即：加热，双螺旋结构解体双链DNA 斗单链DNA 缓慢冷却，分离的 DNA链重新结合 二、PCR反应的条件1. 模板：DNA两条链提供复制的模板。2酶：解旋酶打开 DNA双链，热稳定 DNA聚合酶催化合成 DNA子链。3. 原料：4种脱氧核苷酸（A、T、C、

2、G）用于合成子链的原料。4. 能量：ATP为复制过程提供能量。5. 引物：使DNA聚合酶从引物的3 端开始连接脱氧核苷酸。6. 温度和PH:温度为9095Ct 5560C 7075C,缓冲溶液维持反应的 pH值不变。三、PCR反应的过程PCR一般要经历三十多次循环，每次循环都包括变性、复性、延伸三步。在循环之前，常要进行一次预变性，以增加大分子模板 DNA彻底变性的概率。PCR的反应过程都是在 PCR 扩增仪中完成的。1. 变性：当温度上升到 90C以上时，双链 DNA解聚为单链，（如下图）。十匸1 lt口 rmTT】:2. 复性：系统温度下降至 50 C左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条

3、单链DNA结合，（如下图）。rrmT；.3. 延伸：系统温度上升至72C左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸（A、T、G、C）在热稳定DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，（如下图）。 111 I I IJJJlLv r I I I I I H I F引物l引物IT第一轮的产物作为第二轮的模板，第二轮的产物作为第三轮的模板，第二轮循环开始,上一次循环的产物也作为模板参与反应，并且由引物I延伸而成的DNA单链会与引物n结合，进行DNA的延伸。DNA聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的 DNA序列，是这段 特点长度的序列呈指数扩增。 PCR实验中使用的设备、缓冲液等在使用前都要高

4、压灭菌。四、PCR扩增的结果及含量计算1 结果：变性、复性、延伸三步反应完成后，一个DNA分子就变成了 2个DNA分子随 着重复次数的增加，DNA分子就以2n的形式增加。2. DNA含量计算公式：DNA含量（卩/mL）= 50* X （260nm的读数）X稀释倍数。五、PCR扩增与DNA复制项目DNA复制PCR扩增场所细胞内细胞外j能量ATP提供能量不需ATP提供能量酶解旋酶、DNA聚合酶耐高温的TaqDNA聚合酶是否有转录伴有转录，产生引物无转录，需加入两种引物寺点边解旋边复制，半保留复制体外迅速扩增循环次数受生物体自身控制30多次缓冲液不需要需要人为控制殳备无严格控制温度变化的温控设备相点

5、八、1原料四种脱氧核苷酸复制原理严格遵循碱基互补配对原则模板DNA为模板引物都需要与模板相结合的引物1、利用PCR技术可获得目的基因，下列相关叙述正确的是（）A. 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B. PCR反应体系中需添加磷酸、脱氧核糖和含氮的碱基作为原料C. PCR体系中需要添加从受体细胞中提取的解旋酶和DNA聚合酶D. PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应2、 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

6、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复制的不同之外主要表现在温度环境的不同，在PCR技术中先用95 C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实质上是一种 。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 3、PCR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。如图是 PCR技术示意图，请回答下列问题：(11分/6min) 标准的PCR过程一般

7、分为 、三大步骤。 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 将双链DNA，使之变性，从而导致 。引物延伸需提供作为原料。4、聚合酶链式反应(PCR技术)是在实验室中以少量样品DNA制备大量DNA的生化技术，反应系统中包括微量样品DNA、DNA聚合酶、引物、足量的4种脱氧核苷酸及 ATP等。反应中新合成的 DNA又可 以作为下一轮反应的模板，故DNA数以指数方式扩增，其简要过程如右图所示。(1) 某个DNA样品有1000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A:G:T:C=1:2:3:4,贝燈过PCR仪五次循环后，将产生 个DNA分子，其中需要提供胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量至少是

8、个。(2) 分别以不同生物的 DNA样品为模板合成的各个新 DNA之间存在差异，这些差异是(3) 请指出PCR技术与转录过程的三个不同之处： 5、资料显示，近十年来，PC敲术(DNA聚合酶链式反应技术)成为分子生物实验的一种常 规手段，其原理是利用 DNA半保留复制的特性，在试管中进行DNA的人工复制(如下图)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使分子生物实验所需的遗传物质不再 受限于活的生物体。请据图回答：昌4心I I总讣昌旦FLA崩 土白令QH艮StJt I 一(1) 加热至94C的目的是使 DNA样品的键断裂，这一过程在生物体细胞内是通过酶的作用来完成的。通过分析得出新合

9、成的DNA分子中，A=T, C=G,这个事实说明DNA分子的合成遵循。(2) 新合成的DNA分子与模板DNA分子完全相同的原因是和。(3) 通过PCR技术使DNA分子大量复制时，若将一个用15N标记的模板DNA分子(第一代)放入试管中，以14N标记的脱氧核苷酸为原料， 连续复制到第五代时， 含15N标记的DNA 分子单链数占全部 DNA总单链数的比例为 。(4) PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利，而且改进了检测细菌和病毒的方法。若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒，你认为可以用PCR扩增血液中的（）A.白细胞DNAB.病毒蛋白质C.血浆抗体D.病毒核酸PCR技术”考点精析参考答案1、 【解

10、析】选A。PCR方法扩增目的基因的原理就是 DNA双链复制， A项正确；PCR反应体系中需添加脱氧核糖核苷酸作为原料， B错误； PCR过程中是通过高温使氢键断裂的，因此不需要加入解旋酶，C项 错误；PCR反应中温度的周期性改变是为了变性、复性、延伸，而不 是为了 DNA聚合酶催化不同的反应，D项错误。2、 【解析】PCR技术又称多聚酶链式反应。在 PCR技术中，用95 C 高温处理的目的是使DNA分子中的氢键断裂，两条链解开，即使DNA 分子变性。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聚合酶提供吸附位点，使 DNA聚合酶从引 物的3端开始连接脱氧核苷酸

11、，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 2X 210-2= 211 -2（个）。【答案】（1）多聚酶链式反应使DNA变性（使DNA的两条链解开）解旋酶的催化单链DNA或RNA分子 如图所示：（3）2 2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3、【解析】标准的PCR过程一般分为高温变性、低温复性、中温延 伸三大步骤. 引物是一小段单链DNA或RNA 高温变性时，需要将双链 DNA加热到95C,使之变性，从而导致 双链DNA分离成