【备战2022年高考生物】 PCR技术

1、考点80PCR技术高考频度：难易程度：闊考点解轡1.PCR原理(1)细胞内DNA复制条件条件组分作用模板DNA的两条单链提供复制的模板原料四种脱氧核苷酸合成DNA子链的原料酶解旋酶DNA聚合酶打开DNA双螺旋催化合成DNA子链能量ATP为解螺旋和合成子链供能引物RNA为DNA聚合酶提供合成的3端起点(2)细胞内DNA复制过程DNA的两条链是反向平行的，通常将DNA的羟基末端称为3端，而磷酸基团的末端称为5端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3端延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物。DNA的合成方向总是从子链的5端向3端延伸。在DNA的复制过程中，复制的前提是双链解开。在体外可通过

2、控制温度来实现。在80100C的温度范围内，DNA的双螺旋结构将解体，双链分开，这个过程称为变性。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与结合。由于PCR过程的温度高，导致DNA聚合酶失活，后来耐高温的DNA聚合酶的发现和应用，大大增加了PCR的效率。PCR反应需要在一定的缓冲溶液中进行，需提供: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，耐热的DNA聚合酶，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。2.PCR的反应过程PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性、复性和延伸三步。从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，并且由引物I

3、延伸而成的DNA单链会与引物II结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列成指数扩增。3.实验操作PCR反应体系：缓冲液、DNA模板，四种脱氧核苷酸原料、热稳定的DNA聚合酶、两种RNA引物、水。实验操作步骤按照PCR反应体系配方配制反应液；将PCR反应体系50“L用微量移液器转移到微量离心管(0.5mL)中；将微量离心管放到PCR仪中；设置PCR仪的工作参数；DNA在PCR仪中大量扩增。考向PCR的反应过程PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，下列有关PCR过程的叙述，不正确的是变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键

4、复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高【参考答案】C【试题解析】PCR技术变性过程中是通过高温破坏DNA分子内碱基对之间的氢键，进而使DNA分子解链，该过程在细胞内是通过解旋酶实现的，A项正确；复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的，B项正确；PCR反应的产物是DNA，所需原料应为四种脱氧核苷酸，所以,延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核苷酸，C项错误；PCR过程所需的酶是耐高温的DNA聚合酶，比细胞内DNA复制过程所需的DNA聚合酶的最适

5、温度高，D项正确。利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似（如下图所示）。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。下列叙述错误的是r:i:：I：H1TE1IIIHT：I：II：闇用汀川川iinnihiiiimiii11*11iiiihi用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列B.设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对而造成引物自连退火温度过高可能导致PCR反应得不到任何扩增产物第四轮循环产物中同时含有引物A和引物B的DNA片段所占的比例为15/16【答案】D【解析】用PCR方法扩增目的基因时，要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物（两种

6、），但不必知道基因的全部序列，A正确；设计引物时，需要避免引物之间形成碱基互补配对而造成引物自连，B正确；退火的目的是使两种引物通过碱基互补配对与两条DNA单链结合，因此退火温度过高可能引起两种引物不能与两条DNA单链结合，进而导致PCR反应得不到任何扩增产物，C正确；DNA复制为半保留复制，第四轮循环即DNA复制4次，共形成24=16个DNA分子，其中含有最初模板链的2个DNA分子含有引物A或引物B，其余14个DNA分子均含有引物A和引物B，所以第四轮循环产物中同时含有引物A和引物B的DNA片段所占的比例为14/16=7/8，D错误。A.PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技

7、术PCR技术的原理是DNA双链转录利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列PCR扩增中不需要解旋酶解开双链DNA2下列有关PCR技术的说法，不正确的是PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术PCR技术的原理是DNA双链复制利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列PCR扩增中需要解旋酶解开双链DNA标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是94C、55C、72C72C、50C、92C50C、92C、72C80C、50C、72C4用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增，设计了引物I、II,其连接

8、部位如图所示，x为某限制酶识别序列。扩增后得到的绝大部分DNA片段是图中的A片段1匚II:mmXC.IllUJIlllllKD.lllllllllllllllllRlIAi|B111Ai1A.下列有关PCR技术中引物的叙述，正确的是引物是一小段DNA分子或双链RNA分子扩增一个DNA分子至少需要的引物数目等于新合成的DNA子链数目两种引物之间能够发生碱基互补配对DNA聚合酶只能从引物的5端连接脱氧核苷酸用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增，设计了引物I、11,其连接部位如图所示,x为某限制酶识别序列。扩增后得到的绝大部分DNA片段是图中的A.A；片应TjXIjIIIIIB.MTTT1川

9、打C1农D.|A|用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱。其中：1号为DNA标准样（Marker）,10号为蒸馏水，PCR过程中加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析不合理的是bp120005C020001502号：U生屋梳杭D阳号：7H号：转墓囚ttttUNAPCR产物的分子大小在250500bp之间3号样品为不含目的基因的载体DNA9号样品对应植株不是所需的转基因植株10号可确定反应体系等对结果没有干扰根据某基因上游和下游的碱基序列，设计合成了用于该基因PCR的两段引物（单链DNA）。引物与该基因变性DNA（单链DNA）结合为双链DNA的过程称为复性。下图是两

10、引物的Tm（引物熔解温度，即50%的引物与其互补序列形成双链DNA分子时的温度）测定结果，下列叙述错误的是60弓通常引物1和引物2不能有碱基互补配对关系两引物分别是子链延伸的起点，并可以反复利用若两引物的脱氧核苷酸数相同，推测引物2的GC含量较高复性所需温度与时间，取决于引物的长度、碱基组成及其浓度等因素以下为形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图。据图分析，下列说法正确的是RNASEDNASS-IIWBBRNA单链杂交双链双链DMA90-95r55-60T：J170-75乜过程发生的变化是引物与单链DNA结合催化过程的酶是DNA聚合酶催化过程的酶都必须能耐高温过程需要解旋酶在遗传病及刑侦破案

11、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。込链S-GGIC3r5GGQtl(引物邛CG5引物卫讯95DCp.一一TY中一血一G八55DCp5GGTC33fCCAG5f72DC1(1)在相应的横线上写出引物II,并在复性这一步骤中将引物II置于合适的位置。在相应的横线上写出循环一次后生成的DNA分子。若将作为原料的四种脱氧核苷酸用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。PCR反应

12、过程的前提条件，PCR技术利用了DNA的原理解决了这个问题。在对样品DNA分析过程中发现，DNA掺杂着一些组蛋白，要去除这些组蛋白可加入的物质是誇真题过关TOC o 1-5 h z2/11.(2019全国卷138)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包扌和_生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的。目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原

13、因是。(2018江苏卷)为生产具有特定性能的a-淀粉酶，研究人员从某种海洋细菌中克隆了a-淀粉酶基因(1656个碱基对)，利用基因工程大量制备琢a-淀粉酶，实验流程见下图。请回答下列问题：4淀粉普牡国应达投体二1构軽抵组農达戏体r论蛆纠駁这宦林逛入硏主细胞匸秤曲的箭边勺噬宦|T稈晦的人盘焙莽皿箱幡产齡井新利用PCR技术扩增a-淀粉酶基因前，需先获得细菌的。为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需在引物的端加上限制性酶切位点，且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点，主要目的是。进行扩增时，反应的温度和时间需根据具体情况进行设定，下列选项中的设定与引物有关，的设定与扩增片段的长度有关。(填

14、序号)变性温度退火温度延伸温度变性时间退火时间延伸时间下图表示筛选获得的工程菌中编码a-淀粉酶的mRNA的部分碱基序列：S-：AUGC：CAUCAACAAAUAnMACACU：U3|?图中虚线框内mRNA片段包含个密码子，如虚线框后的序列未知，预测虚线框后的第一个密码子最多有种。获得工程菌表达的a-淀粉酶后，为探究影响酶活性的因素，以浓度为1%的可溶性淀粉为底物测定酶活性，结果如下:缓冲液50mmol/LNa2HPO4-KH2PO450mmol/LTris-HCl50mmol/LGly-NaOHpH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.510.010.5酶相对活性25.44

15、0.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8根据上述实验结果，初步判断该a-淀粉酶活性最高的条件为。(2016天津卷)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。USA基即他加IUtjft屮rHSA获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取合成总cDNA,然后以cDNA为模板,采用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要

16、选择的启动子是(填写字母，单选)。A.人血细胞启动子B.水稻胚乳细胞启动子C.大肠杆菌启动子D.农杆菌启动子利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的。人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确空间结构才能有活性。与途径II相比,选择途径I获取rHSA的优势是的生物学功能一致。(5)为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与1.【答案】B【解析】AB项、PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，其原理是DNA双链复制，故A项正确，B项错误；C、利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，C项正确；D、

17、PCR扩增中首先要使目的基因DNA受热变性后解链为单链，不需要解旋酶解开双链DNA，故D项正确。2【答案】D【解析】PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，A正确；PCR技术以解开的双链作为模版，利用的原理是DNA双链复制，B正确；前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成引物，C正确；双链DNA模板在高温作用下，氢键断裂，形成单链DNA，可见该过程不需要解旋酶解开双链DNA，D错误。3【答案】A【解析】标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，其中变性需要高温使DNA解螺旋，温度为9096C;复性是在较低温度下，两种引物和DNA单链想结合，温

18、度为50C左右；延伸为在DNA聚合酶的作用下，合成新的DNA链，温度为7075C。综上所述，A正确，B、C、D错误。4【答案】D【解析】利用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增，当引物与母链通过碱基互补配对结合后，子链延伸的方向总是从5端到3端，据此依题意和图示分析可知，A、B、C均错误，D正确。5【答案】B【解析】引物是一小段单链DNA或RNA，可与DNA母链通过碱基互补配对进行结合，A错误；扩增一个DNA分子至少需要的引物数目等于新合成的DNA子链数目，B正确；引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合，两种引物之间不能发生碱基互补配对，C错误；DNA聚合酶只能从引物的3端连接脱氧核苷

19、酸，D错误。6【答案】D【解析】利用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增，当引物与母链通过碱基互补配对结合后，子链延伸的方向总是从5端到3端，据此依题意和图示分析可知，A、B、C均错误，D正确。7【答案】B【解析】PCR过程中，可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段，49号是转基因植株，理论上应包含目的基因，结合2号野生型和10号蒸馏水组的结果，推测包含目的基因的片段大小应为250500bp，A正确；3号PCR结果包含250500bp片段，应包含目的基因，B错误；9号PCR结果不包含250500bp片段，所以不是所需转基因植株，C正确；10号放入蒸馏水，可排除反应体系等对结果的干扰

20、，D正确。【答案】B【解析】通常引物1和引物2不能有碱基互补配对关系，以免二者结合，A项正确；两引物参与构成子链，不能反复利用，B项错误；若两引物的脱氧核苷酸数相同，引物2的熔解温度较高，推测其GC含量较高，C项正确；结合以上分析可知，复性所需温度与时间，取决于引物的长度、碱基组成及其浓度等因素，D项正确。【答案】A【解析】分析题图：图示为形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图，其中是由RNA形成单链DNA的过程，为逆转录过程；是由单链DNA合成双链DNA的过程，是DNA分子复制过程；是多聚酶链式反应扩增DNA片段，其中是变性、是复性、是延伸阶段。为复性过程，发生的变化是引物与互补DNA链结合

21、，A正确；为逆转录过程，该过程需要逆转录酶的催化，B错误；图中过程为DNA复制，这两个过程都需要DNA聚合酶的催化，其中过程进行的温度是7075C，因此催化该过程的DNA聚合酶能耐高温，但催化过程的酶不耐高温，C错误；过程为高温解链，该过程不需要解旋酶，D错误。HOA-G5FGG（2）循环一次后生成的DNA分子如下:55C3rCCAG5r-GGTC3(2)5rGGTC3r3f-CC.AG5F-(3)每个DNA分子各有一条链含32P1/2n(4)DNA解旋热变性(5)蛋白酶10.【答案】(1)5fGAOH(或HOAG5)【解析】（1）由图可知，引物II为5-G-A-OH51TC3rC(2-认一5

22、W弋。（3）若将作为原料的四种脱氧核苷酸用32P标记,5r-GOTY丁3h-C-C一ATI根据DNA半保留复制特点可知，循环一次后，每个DNA分子各有一条链含32P，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+1=1/2n（4）PCR反应过程的前提条件是DNA解旋，PCR技术利用DNA的热变性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，根据酶的专一性原理，要去除这些组蛋白可加入蛋白酶。11【答案】（1）基因组文库cDNA文库（2）解旋酶加热至9095C氢键（3）Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活【解析】【

23、分析】基因工程的操作步骤：目的基因的获取（基因文库获取、PCR、人工合成）；构建基因表达载体（含目的基因、标记基因、启动子、终止子、复制原点）；把目的基因导入受体细胞（显微注射法、农杆菌转化法、钙离子处理法）；目的基因的检测和鉴定（分子水平一DNA分子杂交法、分子杂交法、抗原抗体杂交法和个体水平抗虫、抗病接种实验等）。【详解】（1）基因文库包括基因组文库和部分基因文库（CDNA文库），前者包括一种生物的全部基因，后者只包括一种生物的部分基因。（2）体内进行DNA复制时，需要解旋酶和DNA聚合酶，解旋酶可以打开双链之间的氢键，DNA聚合酶可以催化磷酸二酯键的形成。在体外进行PCR扩增时，利用高温变性即加热至90-95C，破坏双链之间的氢键，使DNA成为单链。解旋酶和高温处理都破坏了DNA双链中碱基对之间的氢键。（3）由于在PCR过程中，需要不断的改变温度，该过程中涉及较高温度处理变性，大肠杆菌细胞内的DNA聚合酶在高温处理下会变性失活，因此PCR过程中需要用耐高温的TaqDNA聚合酶催化。12.【答案】(1)基因组DNA(2)5使DNA片段能定向插入表达载体，减少自连(3)(4)813(5)pH为8.5，缓冲液为50