高三一轮试题生物（人教版）第十单元专题突破10综合PCR的基因工程问题

第十单元专题突破10综合PCR的基因工程问题选择题1～2题，每小题7分，3～8题，每小题8分，共62分。一、选择题1．(2024·武汉期末)基因工程中，通过PCR可以特异性地快速扩增目的基因，PCR产物常采用琼脂糖凝胶电泳实验进行鉴定。下列有关该实验的叙述，正确的是()A．在同一电场作用下，DNA片段越长迁移速率越快B．DNA分子在凝胶中的迁移速率与凝胶的浓度无关C．琼脂糖凝胶中的DNA分子可在红外灯下被检测出来D．如果引物特异性不强，扩增出来的条带可能不止一条2．(2025·武汉一模)油菜的绿叶对黄化叶为显性。与绿叶基因相比，黄化叶基因有一个碱基对发生了改变，从而出现一个限制酶B的酶切位点。为鉴定某绿叶油菜的基因型，提取其DNA进行了PCR和电泳。下列叙述正确的是()A．需设计能与目的基因结合的双链DNA作为PCR引物B．应在PCR扩增体系中添加Mg2＋，以激活DNA聚合酶C．可适当降低复性的温度，以减少PCR中非特异性条带的产生D．用限制酶B作用后进行电泳，若有2条电泳条带可判断为杂合子3．(2024·厦门质检)如图表示PCR过程中某个阶段反应体系的情况，①②③④表示相关物质，L、R表示方向。下列叙述正确的是()A．②链从L到R的方向为3′→5′，①②链均可作为子链合成的模板B．PCR过程需要通过解旋酶断开氢键，且为边解旋边复制C．以1个DNA为模板经3次循环需消耗8个引物③D．物质③的5′端添加了某序列，至少需经2次循环才可获得该序列的双链产物4．(2024·重庆模拟)不对称PCR是利用不等量的一对引物来产生大量单链DNA(ssDNA)的方法，如图所示。不对称PCR中加入的一对引物中含量较少的被称为限制性引物，含量较多的被称为非限制性引物，两者的比例通常为1∶100。PCR反应最初的若干次循环中，其扩增产物主要是双链DNA(dsDNA)，但当限制性引物消耗完后，就会产生大量的ssDNA。下列相关说法错误的是()A．用不对称PCR方法扩增目的基因时，不需要知道基因的全部序列B．进行最初若干次循环的目的是增加模板DNA的量C．最后大量获得的ssDNA与图中乙链的碱基序列一致D．因为双链DNA和单链DNA的分子量大小不同，可通过电泳方法将其分离5.反向PCR是一种通过已知序列设计引物对未知序列(图中L、R)进行扩增的技术，其过程如图所示。下列相关叙述不正确的是()A．过程①用同一种限制酶对未知序列两端进行切割B．过程②需要使用DNA连接酶，形成磷酸二酯键C．过程③PCR体系需要添加耐高温的DNA聚合酶和解旋酶D．该技术可检测T－DNA整合到植物染色体DNA的位置6．(2024·无锡模拟)重叠延伸PCR可实现定点基因诱变，其操作过程如图所示(凸起处代表突变位点)。下列说法正确的是()A．过程①需要把两对引物同时加入一个扩增体系以提高扩增效率B．过程①需要2轮PCR才能得到图中所示PCR产物C．过程②的产物都可以完成延伸过程D．若过程④得到16个突变基因，则需要消耗15个通用引物RP27.(2024·安顺调研)荧光定量PCR技术可定量检测样本中DNA含量，用于病毒检测。其原理是在PCR反应体系中加入引物的同时，加入与某条模板链互补的荧光探针。当耐高温的DNA聚合酶催化子链延伸至探针处会水解探针，使荧光监测系统接收到荧光信号，即每扩增一次，就有一个荧光分子生成(如图)。通过实时检测荧光信号强度，可得Ct值(荧光信号达到设定阈值时所经历的循环次数)。下列相关叙述错误的是()A．PCR每个循环包括变性、复性(引物和模板结合)、延伸3个阶段B．耐高温的DNA聚合酶在该反应中的作用是形成磷酸二酯键和水解磷酸二酯键C．最终监测的荧光强度与起始时反应管内样本DNA的含量呈正相关D．Ct值越大表示被检测样本中病毒数目越多，患者危险性更高8．(2025·成都期末)某科研小组采用PCR技术构建了红色荧光蛋白基因(dsred2)和α淀粉酶基因(amy)的dsred2－amy融合基因，其过程如图所示，其中引物②和引物③中部分序列(灰色区域)可互补配对。下列说法错误的是()A．利用PCR技术扩增基因时不需要解旋酶来打开DNA双链B．不能在同一反应体系中进行dsred2基因和amy基因的扩增C．dsred2基因和amy基因混合后只能得到一种类型的杂交链D．杂交链延伸得到dsred2－amy融合基因的过程不需要加引物二、非选择题9．(12分)(2025·长沙模拟)水稻穗粒数可影响水稻产量。农杆菌Ti质粒的T－DNA可以转移并随机插入野生型水稻基因组中(可在基因组单一位点插入也可以同时插入多个位点)，导致被插入的基因功能丧失，从而得到一系列水稻突变体。研究者从中筛选得到一株穗粒数异常突变体，为确定T－DNA插入植物细胞的染色体位置，可根据T－DNA序列，扩增其两侧未知序列比对，从而确定插入的染色体。(1)图1所示序列使用限制酶酶切后，将所得DNA使用__________酶连成环状(如图2)，再设计引物进行PCR扩增，其中复性过程的作用是____________________________。(2)请根据图1的T－DNA的一条链的碱基序列，选出PCR中使用的引物序列是______和______(填序号)。T－DNA序列引物序列5′－AACTATGCGC……CGTAGCCTAT－3′①5′－GCGCATAGTT－3′②5′－ATAGGCTACG－3′③5′－CGTAGCCTAT－3′④5′－AACTATGCGC－3′(3)由图2中环状DNA至少经过______轮循环才能得到图示链状PCR产物(如图3)。(4)经过与野生型水稻基因组序列比对，确定T－DNA插入2号染色体上的B基因中。研究发现，该突变体产量明显低于野生型，据此推测B基因可______(填“促进”或“抑制”)水稻穗粒的形成，从而控制高产性状。10．(14分)(2025·安庆模拟)巢式PCR是一种特殊的聚合酶链式反应，使用两组不同的引物实现对目标DNA片段的扩增。第一组外引物大小为25bp，复性温度较高(68℃)，扩增后得到中间产物；第二组内引物大小为17bp，复性温度较低(46℃)，内引物的结合部位在中间产物内部。具体过程如图一所示，回答下列问题：(1)巢式PCR反应体系中除模板、引物、Mg2＋外，还应加入____________________________(答出两点即可)等。(2)巢式PCR时，复性温度与引物长度呈________(填“正相关”或“负相关”)。若使用外引物进行第一次PCR扩增时产生了错误片段，则使用内引物进行第二次PCR扩增时，完成配对并扩增的概率会__________。由此可知，巢式PCR相较于常规PCR具有的优点是________________________________________________________________________。(3)家畜胚胎的性别鉴定技术对畜牧业的发展具有重要意义。科研人员利用多重巢式PCR技术同时扩增奶牛Y染色体上的雄性决定基因(SRY)和常染色体上的酪蛋白基因(CSN1S1)，进行早期胚胎性别鉴定和胚胎移植，获得高产奶牛。实验目的方法步骤要点囊胚样品DNA提取选取滋养层细胞提取DNAPCR引物的设计和合成根据牛的SRY和CSN1S1基因序列设计并合成a.______对引物PCR扩增预变性→变性→复性→延伸鉴定分析采用琼脂糖凝胶电泳对PCR产物进行鉴定，确定胚胎性别b._______________对受体奶牛注射前列腺素胚胎移植将符合要求的胚胎移植到受体奶牛的子宫内①请将表格内容补充完整：a是____________；b是________________。②巢式PCR产物鉴定结果如图二所示，1～5号为取自不同胚胎的DNA样品，其中符合要求的胚胎是__________。11．(12分)(2023·江苏，22节选)为了将某纳米抗体和绿色荧光蛋白基因融合表达，运用重组酶技术构建质粒，如图1所示。请回答下列问题：(1)分别进行PCR扩增片段F1与片段F2时，配制的两个反应体系中不同的有______________，扩增程序中最主要的不同是________________。(2)将PCR产物片段与线性质粒载体混合后，在重组酶作用下可形成环化质粒，直接用于转化细菌。这一过程与传统重组质粒构建过程相比，无需使用的酶主要有________________________________________________________________________。(3)转化后的大肠杆菌需采用含有抗生素的培养基筛选，下列叙述错误的有________。A．稀释涂布平板需控制每个平板30～300个菌落B．抗性平板上未长出菌落的原因一般是培养基温度太高C．抗性平板上常常会出现大量杂菌形成的菌落D．抗性平板上长出的单菌落不需要进一步划线纯化(4)为了验证平板上菌落中的质粒是否符合设计，用不同菌落的质粒为模板、用引物F1－F和F2－R进行了PCR扩增，质粒P1～P4的扩增产物电泳结果如图2。根据图中结果判断，可以舍弃的质粒有________。(5)对于PCR产物电泳结果符合预期的质粒，通常需进一步通过基因测序确认，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案精析1．D[在同一电场作用下，DNA片段越长迁移速率越慢，A错误；凝胶的浓度会影响DNA分子在凝胶中的迁移速率，B错误；琼脂糖凝胶中的DNA分子经过核酸染料染色后可在波长为300nm的紫外灯下被检测出来，C错误；如果引物特异性不强，引物可能会与目的基因以外的其他的DNA片段结合，扩增出来的条带可能不止一条，D正确。]2．B[引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，A错误；PCR过程中用到了缓冲液，缓冲液中一般要添加Mg2＋用于激活DNA聚合酶，B正确；复性温度过低会导致引物与模板链的结合不牢固，会增加PCR中非特异性条带，C错误；与绿叶基因相比，黄化叶基因有一个碱基对发生了改变，从而出现一个限制酶B的酶切位点，用限制酶B作用后进行电泳，若有3条电泳条带可判断为杂合子，D错误。]3．D[根据DNA分子中两条链的反向平行关系及图示可判断，②链从L到R的方向为5′→3′，A错误；PCR过程是通过高温将双链DNA之间的氢键断开，并且是全部解旋之后才进行复制，B错误；以1个DNA为模板经3次循环产生的DNA分子数目为23＝8，需消耗7个引物③，C错误。]4．C[不对称PCR中加入的一对引物中含量较多的被称为非限制性引物，非限制性引物与乙链结合，最后大量获得的ssDNA与图中甲链的碱基序列一致，C错误。]5．C[过程③即PCR扩增，PCR技术中DNA解旋是在高温下实现的，不需要加入解旋酶，C错误。]6．D[两种突变引物能互补配对，因此过程①必须分两个反应系统进行，A错误；过程①至少需要3轮PCR才能得到图中所示PCR产物，B错误；过程②获得的产物不都可以完成延伸过程，因为子链只能从引物的3′端开始延伸，C错误；若过程④得到16个突变基因，由于模板中不含有通用引物，则产生16个突变基因共需要消耗16×2－2＝30(个)通用引物，而需要通用引物RP2的数量为30÷2＝15(个)，D正确。]7．D[Ct值越小，说明所需循环的次数越少，被检测样本中病毒数目越多，D错误。]8．C[利用PCR技术扩增基因时，高温变性使DNA双链解旋，不需要解旋酶来打开DNA双链，A正确；引物②和引物③中部分序列可互补配对，引物之间的结合会干扰引物和模板链的结合，从而影响PCR过程，因此不能在同一个反应体系中进行dsred2基因和amy基因的扩增，B正确；dsred2基因和amy基因混合可以得到两种类型的杂交链，C错误；杂交链延伸得到dsred2－amy融合基因的过程中，不需要加入引物，两条母链的起始位置的碱基序列即为引物，可以作为子链合成的引物，D正确。]9．(1)DNA连接使引物通过碱基互补配对结合到模板链上(2)①③(3)3(4)促进解析(2)T－DNA序列引物序列5′—AACTATGCGC……CGTAGCCTAT—3′3′—TTGATACGCG……GCATCGGATA—5′5′—GCGCATAGTT—3′5′－CGTAGCCTAT－3′据上述分析，PCR中使用的引物序列是①和③。(4)该突变体产量明显低于野生型，而突变体内B基因由于插入了T－DNA功能丧失，据此推测B基因促进水稻穗粒的形成。10．(1)缓冲液、耐高温的DNA聚合酶(或TaqDNA聚合酶)、4种脱氧核苷酸(或dNTP)(2)正相关下降特异性强、灵敏度高(3)①4同期发情②1、2、4解析(2)PCR过程包括高温变性、低温复性、中温延伸，巢式PCR时，复性温度与引物长度呈正相关。巢式PCR时，若使用外引物进行第一次PCR扩增时产生了错误片段，再使用内引物扩增，在错误片段上进行引物配对并扩增的概率会下降，因此，相比于常规PCR而言，巢式PCR特异性强、灵敏度高。(3)①本实验用巢式PCR技术，用的是两轮PCR，因此扩增一种基因片段则需要设计2对引物，而扩增2种基因片段则需要设计4对引物。在胚胎移植前需要对受体奶牛进行同期发情处理，便于移植。②题中利用多重巢式PCR技术同时扩增Y染色体上的雄性决定基因(SRY)和常染色体上的酪蛋白基因(CSNIS1)并进行电泳，雌性个体没有SRY，只有一条带，雄性有两条带，因此1、2、4是雌性，3、5是雄性，故符合要求的胚胎是1、2、4。11．(1)模板、引物引物的设计(2)限制酶、DNA连接酶(3)ABC(4)P3、P4(5)电泳只能检测DNA分子的大小(长度)，无法确定待检测DNA分子的碱基序列解析(1)PCR反应进行的条件：引物、酶、4种脱氧核苷