2019年高考生物 考点一遍过 考点80 PCR技术（含解析）.doc

考点80 PCR技术 1PCR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。在体外可通过控制温度来实现。在80100 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。2PCR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，并且由引物延伸而成的DNA单链会与引物结合，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（1）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。（2）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50L用微量移液器转移到微量离心管（0.5 mL）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 1聚合酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述30多次循环：95 下使模板DNA变性、解链55 下复性(引物与DNA模板链结合)72 下引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是A变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现B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C延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸DPCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高【参考答案】C【试题解析】变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，解旋酶也具有该作用，A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正确。延伸是合成DNA的过程，所以该过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核糖核苷酸，C错误。PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高，因为PCR过程需要高温变性，即使在复性时的温度也比较高，D正确。 2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 A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C退火温度过高可能导致PCR反应得不到任何扩增产物D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 1PCR(多聚酶链式反应)技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，如图表示合成过程。下列说法错误的是 A甲过程高温使DNA变性解旋，该过程不需要解旋酶的作用B丙过程用到的酶在高温下失活，因此在PCR扩增时需要再添加C如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，循环3次后，在形成的子代 DNA中含有15N标记的DNA占25%DPCR中由碱基错配引起的变异属于基因突变2下列有关PCR技术中引物的叙述，正确的是A引物是一小段DNA分子或双链RNA分子B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C两种引物之间能够发生碱基互补配对DDNA聚合酶只能从引物的5端连接脱氧核苷酸3利用PCR技术将某DNA分子扩增n代的过程中，下列叙述错误的是A引物越短，PCR出来的非目标DNA就越多B适温延伸过程中，需要提供ATPC引物中G/C含量越高，退火温度越高D共有2n-1对引物参与子代DNA分子的合成4多聚酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异性DNA片段的一种方法，其简要过程如图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是 APCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术B反应中新合成的DNA可以作为下一轮反应的模板C每扩增一次温度发生907555变化D应用PCR技术与DNA分子杂交技术可以检测基因突变5小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应，为了克服这个缺陷，可选择性扩增抗体的可变区基因（目的基因）后再重组表达。下列相关叙述正确的是A设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列B用PCR方法扩增目的基因时需要知道基因的全部序列CPCR体系中GC碱基对含量将影响使DNA解链的所需温度DPCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶6用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增，设计了引物、，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 BC D7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标准样液（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 APCR产物的分子大小在250500 bp之间B3号样品为不含目的基因的载体DNAC9号样品对应植株不是所需的转基因植株D10号可确定反应体系等对结果没有干扰8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 A通常引物1和引物2不能有碱基互补配对关系B两引物分别是子链延伸的起点，并可以反复利用C若两引物的脱氧核苷酸数相同，推测引物2的GC含量较高D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9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 A过程发生的变化是引物与单链DNA结合B催化过程的酶是DNA聚合酶C催化过程的酶都必须能耐高温D过程需要解旋酶10在遗传病及刑侦破案中常需要对样品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。 （1）在相应的横线上写出引物，并在复性这一步骤中将引物置于合适的位置。_。（2）在相应的横线上写出循环一次后生成的DNA分子。_。（3）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_。（4）PCR反应过程的前提条件是_，PCR技术利用了DNA的_原理解决了这个问题。（5）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_。 11（2018江苏卷）为生产具有特定性能的-淀粉酶，研究人员从某种海洋细菌中克隆了-淀粉酶基因（1656个碱基对），利用基因工程大量制备琢-淀粉酶，实验流程见下图。请回答下列问题： （1）利用PCR技术扩增-淀粉酶基因前，需先获得细菌的。（2）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。（3）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（4）下图表示筛选获得的工程菌中编码-淀粉酶的mRNA的部分碱基序列： 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。（5）获得工程菌表达的-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%25.440.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8根据上述实验结果，初步判断该-淀粉酶活性最高的条件为。12 (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。 （1）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。 （2）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 （3）利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是_。（4）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_。（5）为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_的生物学功能一致。 1【答案】B【解析】PCR中解旋是通过高温进行的，故甲过程高温使DNA变性解旋，该过程不需要解旋酶的作用，A正确；丙过程用到的酶为耐高温的DNA聚合酶，在高温下不会失活，因此在PCR扩增时不需要再添加，B错误；如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，循环3次后，形成的DNA分子为8个，而含有15N标记的DNA分子为2个，故在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占25%，C正确；PCR中由碱基错配引起的变异属于基因突变，D正确。2【答案】B 3【答案】B【解析】引物越短，PCR出来的非目标DNA就越多，A正确；适温延伸过程中，不需要提供ATP，B错误；引物中G/C含量越高，则DNA模板中G/C的含量也高，高温变性的温度就越高，退火温度也越高，C正确；PCR技术的原理是DNA复制，根据DNA分子半保留复制特点可知，共有2n-1对引物参与子代DNA分子的合成，D正确。4【答案】C【解析】PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术，能以少量DNA为模板，在短时间内复制出大量的DNA，A正确；PCR技术需要模板DNA，且反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板，B正确；每扩增一次温度发生955572变化，C错误；应用PCR技术与DNA分子杂交技术可以检测基因突变，D正确。5【答案】C【解析】设计扩增目的基因的引物时，要考虑表达载体相关序列，从而保证目的的基因能与表达载体相连接及正常表达，A错误；用PCR方法扩增目的基因的前提是：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，因此不需要知道基因的全部序列，B错误；在每个双链DNA分子中，碱基对A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，且DNA分子含有的氢键数越多，其热稳定性就越高，因此PCR体系中GC碱基对含量将影响使DNA解链的所需温度，C正确；PCR体系中一定要添加耐高温的热稳定DNA聚合酶，而从受体细胞内提取的DNA聚合酶不耐高温，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 8【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。9【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，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7075，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。10【答案】（1）5GAOH(或HOAG5) （2）（3）每个DNA分子各有一条链含32P 1/2n（4）DNA解旋 热变性（5）蛋白酶【解析】（1）由图可知，引物为5-G-A-OH。（2）循环一次后生成的DNA分子如下：。（3）若将作为原料的四种脱氧核苷酸用32P标记，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DNA（2）5 使DNA片段能定向插入表达载体，减少自连（3） （4）8 13（5）pH为8.5，缓冲液为50mmol/LTris-HCl 12【答案】（1）总RNA（或mRNA） （2）B（3）吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工（5）HSA