第10单元 素养提升课11 PCR技术的应用(课件PPT)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中生物学高考一轮总复习（单选版）

高考复习顶层设计·生物 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 1.PCR扩增过程中的循环图示与规律 类型一　PCR扩增过程及计算 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.PCR中的数量关系 循环次数 1 2 3 n DNA分子数 2 4 8 2n 含引物A(或B)的 DNA分子数 1 3 7 2n-1 同时含引物A、B的DNA分子数 0 2 6 2n-2 共消耗的引物数量 2 6 14 2n+1-2 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 1.(2022·辽宁卷,T12)抗虫和耐除草剂玉米双抗12-5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据,采用PCR方法进行目的基因监测,反应程序如图所示。下列叙述正确的是(　　) 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制 B.后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分 C.延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制 D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　预变性可使模板DNA解旋为单链,延伸过程中才会使4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶作用下合成新的DNA链,A项错误;后延伸过程可使目的基因的扩增更充分,B项正确;延伸过程需要引物与模板链结合,在引物的3'端加上相应的核苷酸,C项错误;转基因品种经检测含有目的基因且已经表达使生物体表现出相应性状后,还应符合相应标准后才能上市,D项错误。 答案　B 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.PCR(聚合酶链式反应)是一项 在生物体外复制特定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.a过程高温使DNA变性解旋,该过程不需要解旋酶的作用 B.c过程要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,控制温度循环3次,则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占25% D.PCR中由碱基错配引起的变异属于基因突变 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　PCR中DNA解旋是通过高温进行的,该过程不需要解旋酶的作用,A项正确;c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项错误;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8个DNA分子,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项正确;PCR中由碱基错配引起的变异属于基因突变,D项正确。 答案　B 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 类型二　PCR技术与病毒核酸检测 1.RT⁃PCR RT⁃PCR是将RNA的逆转录(RT)和cDNA的聚合酶链式反应(PCR)相结合的技术。首先经逆转录酶的作用,由RNA合成cDNA,再以cDNA为模板,在DNA聚合酶的作用下扩增合成目的片段。 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.实时荧光定量PCR 实时荧光定量PCR是指在PCR反应体系中加入荧光基团,利用荧光信号的积累,实时监测整个PCR进程,最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。 TaqMan探针法是其中一种检测方法。探针完整时,荧光报告基团(R基团)发射的荧光信号被荧光淬灭基团(Q基团)吸收;PCR扩增时,耐高温的DNA聚合酶将探针酶切降解,使荧光报告基团和荧光淬灭基团分离,从而使荧光监测系统可接收到荧光信号,即每扩增一条DNA链,就有一个荧光分子形成,实现了荧光信号的累积与PCR产物的形成完全同步。 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 3.实时荧光定量PCR方法检测特定病毒核酸 从样本中提取病毒RNA,经逆转录酶作用形成cDNA。然后以cDNA为模板进行实时荧光定量PCR扩增,测定样品中病毒核酸量。 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 在通过实时荧光定量PCR检测特定病毒感染时,检测到的荧光强度变化如图所示。与指数增长期相比,线性增长期目的基因数量的增长率下降,可能原因有底物浓度下降、酶活性下降等。Ct值的含义是指在PCR扩增过程中,每个反应管内的荧光信号达到设定的荧光阈值时所经历的扩增循环数。当样本中初始模板越多时,Ct值就越小。Ct≤37判定为阳性,Ct>40或无Ct值判定为阴性。上图所示特定病毒核酸检测结果应判定为阳性。 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 3.近年来,随着生活水平的提高,人们对饮用水的要求也越来越高,对水质中大肠杆菌的快速检测显得尤为重要。科研人员提取大肠杆菌的基因组DNA,并根据大肠杆菌菌群相对保守的uida基因序列,设计特异性引物,建立实时荧光定量PCR反应体系,成功检测出不同水域单位体积大肠杆菌uida基因数。荧光定量PCR技术的原理如图所示,其中每扩增一次,就有一个荧光分子形成,实现了荧光信号的累积与PCR产物形成完全同步。下列说法错误的是(　　) 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 [注]　Ct值是指PCR扩增过程中,扩增产物的荧光强度首次超过设定阈值时,PCR反应所需的循环数。 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.PCR技术能扩增大肠杆菌基因组中uida保守基因片段是由人工合成的两种引物决定的 B.探针完整时,有荧光,TaqDNA聚合酶延伸至探针处时切断探针,荧光消失 C.大肠杆菌菌群中uida基因起始浓度越高,Ct值越小 D.若用cDNA作模板,荧光定量PCR技术可用于检测某基因的表达水平 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由题干可知,“根据大肠杆菌菌群相对保守的uida基因序列,设计特异性引物”,故提取大肠杆菌基因组DNA进行PCR扩增时,引物特异性地与uida基因进行碱基互补配对,使TaqDNA聚合酶能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列,A项正确;探针完整时,报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收,PCR扩增时,TaqDNA聚合酶将探针酶切降解,使报告荧光基团和淬灭基团分离,荧光监测系统可接收到荧光信号, B项错误;Ct值是扩增产物的荧光强度达到设定阈值时所经历的循环数, 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 模板起始浓度越高,Ct值越小,C项正确;通过mRNA逆转录形成cDNA,再进行PCR扩增,并测定PCR产物的数量,可以推测样品中特异mRNA的相对数量,从而反映某基因的表达水平,D项正确。 答案　B 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 4.(2021·全国甲卷,T38)PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌,医生进行了相关操作:①分析PCR扩增结果;②从病人组织样本中提取DNA;③利用PCR扩增DNA片段;④采集病人组织样本。回答下列问题: (1)若要得到正确的检测结果,正确的操作顺序应该是__________(用数字序号表示)。 (2)操作③中使用的酶是_____________。PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、________三步, 其中复性的结果是________________ ______________________。 ④②③① DNA聚合酶 延伸 引物通过碱基互补配对与单链DNA结合 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (3)为了做出正确的诊断,PCR反应所用的引物应该能与____________ 特异性结合。 (4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指______________________________ _______________。 该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。 病原菌DNA 在生物体外大量快速扩增特定DNA片段的技术 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)根据题干中给出的信息分析,若要检测病人是否感染了某种病原菌,需要从病人体内获取组织样本,提取样本中的DNA,进行PCR扩增,再分析PCR扩增的结果。由此可知若要得到正确的检测结果,正确的操作顺序应该是④②③①。(2)操作③利用PCR扩增DNA片段时需要使用的酶是(耐高温的)DNA聚合酶。PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、延伸三步,其中复性是指温度下降到50 ℃左右时,两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。(3)为了做出正确的诊断,应检测病原菌的遗传物质,所以PCR反应所用的引物应该能与病原菌DNA特异性结合。(4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指在生物体外大量快速扩增特定DNA片段的技术。 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 类型三　PCR技术与DNA片段电泳 DNA分子具有可解离的基团,在一定的pH下,这些基团带有正电荷或负电荷,在电场的作用下,这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动,这个过程就是电泳。不同大小的DNA片段迁移速率不同,凝胶中的DNA分子通过染色可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。因此琼脂糖凝胶电泳能够用于分离、鉴定和纯化DNA片段。等位基因由基因突变而来,若一对等位基因A、a经过限制酶切割后形成的DNA片段分子量不同,则在电场作用下移动距离不同,最终使得A、a分开,形成不同的条带。 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 5.如图是某单基因遗传病的系谱图,表是对该家系中1~4号个体进行相关基因检测(先用某种限制酶切割样品DNA,再进行电泳)得到的电泳结果。已知编号①对应的样品来自图中4号个体,下列有关叙述错误的是(　　) 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 编号 ① ② ③ ④ 条带1   条带2   条带3   A.该病一定不是伴性遗传病 B.由图、表可知致病基因可以被限制酶切割为两种片段 C.8号个体基因检测的电泳结果可能是编号②或③的条带类型 D.9号与该病基因携带者结婚生一个正常男孩的概率为5/6 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由题图中4号为患者,其父母1号和2号正常,可判断该病是常染色体隐性遗传病,A项正确;结合题表,①②④中都具有条带2和3,4号患病,是隐性纯合子,可推测致病基因内部存在相关限制酶的酶切位点,可以被限制酶切割为两种大小的片段,B项正确;若该病受基因A/a控制,则1号基因型为Aa,2号基因型为Aa,5号基因型为A_,由5号和6号生出患者7号(aa),可推知5号基因型为Aa,8号基因型是1/3AA,2/3Aa,8号个体基因检测的电泳结果可能是编号②或③的条带类型,C项正确;9号(1/3AA,2/3Aa)与Aa结婚,生一个患病孩子的概率为2/3×1/4=1/6,所以生出正常男孩的概率是(1-1/6)×1/2=5/12,D项错误。 答案　D 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 6.(2023·浙江6月选考,T19)某研究小组利用转基因技术,将绿色荧光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端,如图甲所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只,交配以期获得Gata3⁃GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型,设计了引物1和引物2用于PCR扩增,PCR产物电泳结果如图乙 所示。 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 下列叙述正确的是(　　) A.Gata3基因的启动子无法控制GFP基因的表达 B.翻译时先合成Gata3蛋白,再合成GFP蛋白 C.2号条带的小鼠是野生型,4号条带的小鼠是Gata3⁃GFP基因纯合子 D.若用引物1和引物3进行PCR,能更好地区分杂合子和纯合子 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　从题图甲可知GFP和Gata3基因使用同一个启动子,由题干可知两基因能正常表达出相关蛋白质,故Gata3基因的启动子同时控制GFP和Gata3基因的表达,A项错误;由于启动子区在左侧,基因的编码区在右侧,因此转录的方向是从左到右,因此翻译时先合成Gata3蛋白,B项正确;大片段为Gata3⁃GFP基因,小片段为Gata3基因,因此2号为Gata3⁃GFP基因纯合子,4号为野生型,C项错误;若用引物1和引物3进行PCR,则Gata3基因无法扩增,不利于区分纯合子和杂合子,D项错误。 答案　B 素养提升课(十一)　PCR技术的应用 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 本部分内容讲解结束 $$