高考生物一轮复习选择性必修3微专题18PCR及其应用学案

微专题18PCR及其应用1．PCR与病毒检测新冠病毒感染的常规检测方法是通过实时荧光PCR鉴定。实时荧光PCR扩增目的基因，需额外添加荧光标记探针(一小段单链DNA，可与目的基因中部分序列特异性结合)。当探针完整时，不产生荧光。在PCR过程中，与目的基因结合的探针被TaqDNA聚合酶水解，R与Q分离后，R发出的荧光可被检测到(如图甲所示)。通过实时荧光PCR检测新冠病毒感染时，检测到的荧光强度变化如图乙所示。2．基因定点突变与基因改造重叠延伸PCR是一项重要的基因定点突变技术，其主要设计思路是用具有互补配对片段的引物(如图中的引物2和引物3，突起处代表与模板链不能互补的突变位点)，分别进行PCR，获得有重叠链的两种DNA片段，再在随后的扩增反应中通过重叠链的延伸获得想要的目的基因。水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。某科研团队运用重叠延伸PCR在水蛭素基因中的特定位点引入特定突变，使水蛭素第47位的天冬酰胺(密码子为AAC、AAU)替换为赖氨酸(密码子为AAA、AAG)，从而提高水蛭素的抗凝血活性。原理如下图所示。1．临床上常采用RT-PCR技术(以mRNA为模板逆转录为cDNA，再进行PCR扩增)对受试者的咽拭子取样后进行新冠病毒核酸检测。以下是某医院发热门诊医生采用该项技术对受试者进行新冠病毒核酸检测的相关操作步骤：①从受试者组织样本中提取mRNA；②分析PCR扩增结果；③利用PCR扩增cDNA片段；④采集受试者组织样本；⑤用mRNA逆转录得到cDNA。下列说法错误的是()A．RT-PCR技术的正确操作顺序应是④①⑤③②B．RT-PCR操作过程中，所需的酶有逆转录酶和耐高温的DNA聚合酶C．RT-PCR的产物经过BamHⅠ、EcoRⅠ双限制酶处理以后，再与经过同样双酶处理的小双节病毒(PBV)载体连接，该操作属于基因工程操作步骤中的构建基因表达载体D．利用RT-PCR技术获取的目的基因不能在物种间进行交流解析：选D。RT-PCR技术正确的操作顺序应该是④采集受试者组织样本→①从受试者组织样本中提取mRNA→⑤用mRNA逆转录得到cDNA→③利用PCR扩增cDNA片段→②分析PCR扩增结果，A项正确；RT-PCR操作过程中，用mRNA逆转录得到cDNA需要使用逆转录酶，利用PCR扩增cDNA片段需要耐高温的DNA聚合酶，B项正确；RT-PCR的产物(目的基因)经过BamHⅠ、EcoRⅠ双限制酶处理以后，再与经过同样双酶处理的小双节病毒(PBV)载体连接，即将目的基因与载体相连，故该操作属于基因工程操作步骤中的构建基因表达载体，C项正确；生物界共用一套遗传密码，是基因工程所依据的原理之一，而RT-PCR技术获取的目的基因通常无内含子等非编码序列，利于基因在物种间交流，D项错误。2．“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”，需在PCR反应中加入两种引物(注：引物的作用是与模板链形成双链后在DNA聚合酶的作用下就可以继续链的延伸)，两种引物及其与模板链的结合位置如图甲所示。经4轮循环后产物中有5种不同的DNA分子，如图乙所示，其中第⑤种DNA分子有()A．8个B．6个C．4个D．2个解析：选A。第⑤种DNA分子是两条链等长的DNA分子，PCR扩增时，若引物的结合位点位于DNA分子的内部，则经过n次循环后得到的两条链等长的DNA分子的数量为2n－2n。因此，经4轮循环后，第⑤种DNA分子有24－2×4＝8(个)。3．(2022·高考全国卷乙)新冠病毒核酸检测和疫苗接种在其防控中发挥了重要作用。回答下列问题。(1)新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA(核酸检测)可以采用RT-PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是________，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的____________________________来进行。PCR过程每次循环分为三步，其中温度最低的一步是________。(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测(检测体内是否有新冠病毒抗体)，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明______________________________________(答出1种情况即可)；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明__________________________________________。(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S(具有抗原性)的编码序列(目的基因)。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是____________________________________________________。解析：(1)以RNA为模板合成cDNA的过程需要逆转录酶的催化作用。(2)在设计PCR引物时，为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，应依据新冠病毒RNA中一段特有的核苷酸序列来进行。PCR过程每次循环分为三步，变性(温度超过90℃)、复性(温度为50℃左右)、延伸(温度上升到72℃左右)，故其中温度最低的一步是复性。(3)在对某人同时进行核酸检测和抗体检测时，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明此人近期可能感染过新冠病毒，经自身免疫系统的作用，体内病毒被消灭，但体内产生的抗体尚未消失。若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明此人感染了新冠病毒，且机体免疫系统产生了相应抗体，但还未将病毒完全消灭。(4)基因工程的基本流程是目的基因的筛选与获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。答案：(1)逆转录酶(2)一段特有的核苷酸序列复性(