备课素材：PCR引物例析-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

PCR引物例析 在 PCR 技术中设计引物是关键步骤,也是高考的常考考点,属于高考备考的重点内容。 1.引物的碱基序列的设计 引物是 PCR 特异性反应的关键,PCR 产物的特异性取决于引物与模板 DNA 互补的程度。理论上,只要知道任何一段模板 DNA序列，就能按其设计互补的寡核苷酸链做引物，利用PCR技术就可将模板DNA 在体外大量扩增。设计引物时,要注意:①引物 应与核酸序列数据库的其他序列无明显同源性。②避免引物内部出现二级结构,避免两条引物间互补。 例1、设计引物是 PCR 技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(图1),请分别说明理由。 ①第1组: ②第2组: 答案:引物I和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效;②引物I自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。 例2、 PCR 过程中退火(复性) 温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列,图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度。 答案: 引物对 B。 解析:引物B中含C与G的碱基对较多,可采用较高的退火温度。 2.引物延伸的方向 因为 TaqDNA 聚合酶在合成 DNA 链的过程中具有方向性,即 5'→3'方向,所以 PCR 过程中加入2种引物,分别控制 2条 DNA 链向相反方向的合成。所以设计引物时,不仅要考虑引物的特异性,还要考虑引物延伸的方向。 例3、采用 PCR 技术扩增 HSA 基因,图3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。 答案: 解析:采用 PCR 技术扩增 HSA 基因时,两条引 物分别与模板链的 5'端结合,扩增方向相反。 例4、为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加四环素。平板上长出的菌落,常用 PCR 鉴定,所用的引物组成为图4中 。 答案: 引物甲和引物丙。 解析:PCR 技术要求2种引物分别与目的基因的2条单链结合,向相反方向合成子链。 例5、a基因是通过将 T-DNA 插入到A基因中获得的，用PCR 法确定T-DNA 插入位置时,应从图5中选择的引物组合是 答案:Ⅱ和Ⅲ。 解析:PCR 技术所需引物需分别于 DNA 双链互补配对，因此引物Ⅱ必选。实验目的是确定T-DNA的插入位置,所以应该扩增 T-DNA 片段和两侧A基因的连接处序列。因为Ⅱ是插入点左侧序列,故另一引物需要在插入点右侧,即Ⅲ。 例6、根据 T-DNA 的已知序列,利用 PCR 技术可以扩增出被插入的基因片段。将获得的 DNA 片段连接成环(图6）,以此为模板,从图6的A、B、C、D四种单链 DNA 片断中选取 作为引物进行扩增,得到的片段将用于获取该基因的全序列信息。 答案:B、C。 解析:DNA 内环和外环的合成方向相反,已知A顺时针延伸,则 B、D逆时针,C顺时针。要获得被插入的基因片段序列,需要选择 B、C作为引物。 3.引物的数量计算 DNA 的复制为半保留复制，在每一轮循环中都会消耗引物对。图7以前3轮循环为例,标示每一轮产物 DNA 单链的来源以及引物对的位置。 从图中可以得出如下数据: ①共进行n轮循环，总共消耗引物A的数量2n-1 个。 ② 第n轮循环时,总共消耗引物A的数量 2n-1个。 ③ 第n轮循环后,含有引物 A 的 DNA 数量 2n-1个。 ④ 第3轮循环开始出现等长 DNA。 ⑤(n≥3) 轮循环后,等长 DNA 的数量 2n -2n 个。 例7、利用 PCR 技术扩增目的基因,其原理与细胞内 DNA 复制类似,如图8所示。 图中引物为单链 DNA 片段,它是子链合成延伸的基础。 ① 从理论上推测,第四轮循环产物中含有引物 A的 DNA 片段所占的比例为 。 ②)在第 轮循环产物中开始出现两条脱核苷酸链等长的 DNA 片段。 答案:①15/16 ②三 教学建议： 复习 PCR 技术部分时，教师首先应该让学生掌握 PCR 技术的基本原理; 掌握 DNA 分子的结构特点:DNA 聚合酶的工作原理。然后,教师引中出引物在 PCR 中的作用。通过典型例题使学生学会在以科研实际为背景的情景试题中获取信息的能力，具备运用所学知识解决相关的生物学问题的能力。 学科网（北京）股份有限公司 $$