备课素材：PCR技术在检验检疫学的应用2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

PCR技术在检验检疫学的应用 聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，简称PCR）又称无细胞分子克隆或特异性DNA序列体外引物定向酶促扩增技术。由美国科学家PE（Perkin Elmer珀金-埃尔默）公司遗传部的Dr.Mullis发明，由于PCR技术在理论和应用上的跨时代意义，因此Mullis获得了1993年化学诺贝尔奖。 PCR技术不仅可用于基础研究，还适用于日常的临床诊断、法医学调查和农业生物技术研究。分子诊断应用包括基因检测、致癌突变检测以及感染性疾病检测。在法医学中，利用 PCR进行人类身份鉴定是通过对独特的短串联重复序列（STR）进行扩增而区分个体的。在农业学中，PCR在食物病原体检测、育种植物基因分型和 转基因（GMO）测试中具有重要作用。 1．遗传病的产前诊断 用胎儿羊膜细胞，羊水或甚至母血可以检查胎儿的性别，这在与性染色体关联遗传病诊断中是必要的。对于高发的遗传病，如地中海贫血、镰刀状细胞贫血、凝血因子缺乏等已在临床应用多年，为优生优育作了贡献。 2．致病病原体的检测 这些外源入侵的基因，一旦阐明其部分核酸序列，就可以设计引物或探针，用 PCR、PT-PCR或杂交方法来检测，其范围包括细菌、病毒、原虫及寄生虫、霉菌、立克次体、衣原体和支原体等一切微生物，PCR诊断的特点是可以选择其基因中的保守区作通用检测，也可以选定差异较大的基因部位作分型检测。 既可以做一病原体的专用检测，也可以将有关病毒、细菌中不同的品种作一次多元检测。而且检测的灵敏度和特异性都远高于当前的免疫学方法，所需时间也已达到临床要求，这对于难于培养的病毒（乙肝），细菌（如结核、厌氧菌）和原虫（如梅毒螺旋体）等来说尤为适用。 3．癌基因的检测和诊断 虽然对癌基因的研究大部分还属于基础阶段，但癌变是由基因变异所导致的这一基本事实已无庸置疑，所以癌基因、抗癌基因入抗转移基因的研究，离开分子水平的诊断手段是无法进行的，临床上已可应用的例子有白血病残留细胞的定量（包括慢粒和急粒），肺癌中P53及Rb等抑癌基因的失活，神经质瘤N-myc原癌基因的激活和表达。通过原位杂交观察特定癌基因及抗转移基因的植入和反义寡核苷酸对强表达癌基因的阻断均已成为近代基因治疗的着眼点。 4.DNA指纹、个体识别、亲子关系鉴别及法医物证 这一为公、检、法部分所瞩目的课题已经在某些国家取得法律认可。肌红蛋白小卫星基因，β-珠蛋白基因、ApoB基因等的多肽性和重复次数的差异都被应用于鉴定，其灵敏度已达到一根头发、一个细胞、一个精子取得个体特征图谱，这一领域也已发展到骨髓或脏器移植配型及动物种系的研究中。 5．动、植物检疫 灵敏、特异、快速诊断检测方法是我国进出口口岸的门卫，检查出入国门的人员、动、植物（种畜、种籽）等是否携带烈性传染病（艾滋、动物病毒、植物病毒等）病原体，食品、饲料等是否带沙门氏菌等均需要基因诊断手段将这些病菌拒之于国门之外，是提高我国综合国力的必要保证。 6．高科技生物医学领域中的应用 在转基因动植物中检查植入基因的存在。PCR技术尚可应用于基因拼接、测序等领域   例1、下列有关基因工程应用的叙述，错误的是(　　) A.运用PCR并结合其他技术，可以根据某些核苷酸序列的特异性差异来推测某人患阿尔茨海默病等疾病的风险 B.将抗除草剂草甘膦的基因转到马铃薯中，可以在喷洒草甘膦时杀死田间杂草而不损伤马铃薯 C.将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物，可提高植物的营养价值 D.将基因工程生产的肠乳糖酶作为药物添加在牛奶中，可解决人的乳糖不耐受问题 解析：肠乳糖酶属于蛋白质，口服会被胃蛋白酶消化而失效，D错误。故答案为D。 例2、PCR技术是一项可在体外短时间内复制大量DNA片段的技术。图1表示PCR技术过程和原理，回答下列问题： 图1 图2 （1）①过程若发生在细胞内，称为          ，其作用是          。 （2）通常情况下②过程中的两个引物核苷酸序列       (填“相同”或“不相同”)。 （3）③过程需要　　　　酶，该酶和动植物体内具有同样作用的酶的最大区别是　　　　　　　　　　。 （4）PCR技术和凝胶电泳技术结合，可以用于特定DNA分子的鉴定，从而可用于刑侦破案。从某案件相关人员血液中提取的DNA电泳结果如图2所示。 ①DNA凝胶电泳的一般原理是核酸磷酸基团带      电荷，在电场中可向阳极移动，不同DNA分子的     不同，在电场中迁移率不同。图2结果显示被告人      (填“是”或“不是”)杀人嫌疑犯。 ②PCR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，可以取少量血液加入PCR反应体系，其中的　　　　(填字母)可作为模板扩增出目的DNA。 A