第10单元 高频聚焦12 PCR技术及其应用(课件PPT)-【精讲精练】2026年高考生物一轮复习（人教版 多选）

第十单元　生物技术与工程 高频聚焦12　PCR技术及其应用 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 甲 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 谢谢观看 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 突破一　PCR技术的相关计算 1．PCR扩增过程中的循环图示与规律 2．PCR中的数量关系 复制次数 1 2 3 n DNA分子数 2 4 8 2n 含其中一种引物的数量 1 3 7 2n－1 同时含两种引物的数量 0 2 6 2n－2 共消耗引物的数量 2 6 14 2n＋1－2 (2024·石家庄统考)实时荧光RT－PCR可用于RNA病毒的核酸检测，其原理是：在PCR复性过程中探针和引物一起与模板结合，探针两侧分别带有荧光基团和抑制荧光发出的淬灭基团，新链延伸过程中，DNA聚合酶会破坏探针，导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。利用RT－PCR进行核酸检测的相关过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．做RT－PCR之前，需要先根据cDNA的核苷酸序列合成引物和探针 B．RNA不能作为PCR扩增的模板，故需要将样本中的RNA逆转录为DNA后再进行扩增 C．若检测结果有强烈荧光信号发出，说明被检测者没有感染病毒 D．病毒的检测还可以检测病毒引发产生的抗体，其原理是抗原—抗体杂交 [解析]　PCR需要根据cDNA的核苷酸序列合成引物，同时RT－PCR还需要探针与待测样本DNA混合，故需要根据cDNA的核苷酸序列合成探针，A正确；PCR扩增必须以DNA为模板，RNA不能作为PCR扩增的模板，所以需要将样本中的RNA逆转录为DNA后再进行扩增，B正确；若检测结果有强烈荧光信号发出，说明被检测者极有可能感染了病毒，C错误；RNA病毒的检测方法有：①RNA检测，即检测病毒的遗传物质RNA；②特异性抗原蛋白检测，即检测病毒表面的一种糖蛋白；③特异性抗体检测，即检测感染者体内通过免疫反应所产生的某种抗体，后两种方法的原理是抗原—抗体杂交，D正确。 [答案]　C 1．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需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．复性温度过高可能导致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 解析　用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列，只需要知道一段已知目的基因的核苷酸序列，从而根据这段序列合成引物，A正确；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，从而不能进行子链的延伸，B正确；复性的目的是引物与模板DNA结合，故复性温度过高可能导致引物与模板DNA不能结合，因而使得PCR反应得不到任何扩增产物，C正确；DNA复制为半保留复制，DNA复制n次，共形成2n个DNA，其中两个DNA含有母链和子链(含引物A或引物B)，(2n－2)个DNA都含有子链(含有引物A和引物B)，第四轮循环即DNA复制4次，共形成16个DNA，产物中同时含有引物A和引物B的DNA片段所占的比率为14/16＝7/8，D错误。 答案　D 2．(2024·厦门模拟)下图表示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③ D．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 解析　根据DNA分子中两条链的反向平行关系可判断，②链从L到R的方向为5′→3′，图中①②链均可作为子链合成的模板，A错误；PCR过程需要通过高温处理使双链中氢键断裂成为单链，而后通过降温使子链和引物之间形成双链结构，而后调节温度使子链沿着引物的3′端延伸，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，则需消耗引物③的数目为(8×2－2)÷2＝7，C错误；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，D正确。 答案　D 3．通过设计引物，运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。下图为基因工程中获取突变基因的过程，其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对，但不影响引物与模板链的整体配对，反应体系中引物1和引物2的5′端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别位点。下列有关叙述正确的是(　　) A．在PCR反应体系中还需要加入4种游离核苷酸、解旋酶、Taq酶等 B．第3轮PCR结束后，含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2 C．引物中设计两种限制酶识别位点有利于目的基因定向插入运载体 D．第2轮PCR，引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因 解析　PCR反应体系通过高温使DNA解旋(变性)，不需要加入解旋酶，A错误；第3轮PCR结束后，含突变碱基对且两条链等长的DNA有2个，而总DNA分子有8个，所以占1/4，B错误；引物中设计两种限制酶识别位点，可以使目的基因定向插入限制酶切割后的运载体，C正确；第2轮PCR，引物1能与图中①结合并且形成两条链不等长的突变基因，其中②较长，D错误。 答案　C 突破二　PCR定点突变技术——重叠延伸PCR 1．图解 2．四种引物 引物2和3的突起处代表与模板链不能互补的突变位点，而这两条引物有部分碱基(包括突变位点)是可以互补的。 3．流程 (1)分别利用引物1和2，引物3和4进行PCR后，得到的DNA片段可以通过引物2和3互补的碱基杂交在一起。 (2)再在DNA聚合酶的作用下延伸，就能成为一条完整的DNA片段。 (3)用引物1和4进行扩增得到含有突变位点的DNA片段。 (4)通过测序可以检验定点突变是否成功。 (2025·淄博模拟)定点诱变技术是近年来生物工程研究中发展迅速的一个领域。通过定点诱变可以在体外改造目的DNA分子，进而研究基因的表达以及蛋白质的结构与功能之间的关系。经典的大引物PCR定点诱变技术成为基于PCR的定点诱变技术中应用最普遍的方法，操作过程如图甲。研究者欲改造某基因并将其导入大肠杆菌的质粒中保存，该质粒含有氨苄青霉素抗性基因、LacZ基因及一些酶切位点，结构如图乙。回答下列问题： 甲 乙 (1)利用大引物PCR进行定点诱变需要进行两轮PCR(PCR1和PCR2)，在PCR1中，至少需要________个循环才能获得相应的大引物模板。在PCR2中，要获得带有诱变点的改良基因，引物应选用大引物两条链中的________(填“①”或“②”)。 (2)为实现质粒和改良基因的高效连接，选用限制酶XmaⅠ而不选用限制酶SmaⅠ的原因是_______________________________________________________ ____________________________________________________________________。 为将改良基因构建在质粒上，还需要________等酶。 (3)在构建改良基因表达载体时，有的质粒含有改良基因，有的质粒为空白质粒，将含上述组件的溶液加入大肠杆菌菌液中，适宜温度下培养一段时间后，再将菌液涂布在含氨苄青霉素和________的平板上。一段时间后，在培养基上出现白色和蓝色两种菌落，其中白色菌落含有重组质粒，判断的依据是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 [解析]　(1)由图可知，大引物的两条链均带有突变位点，进行第一轮循环，得到的DNA有一个不含突变位点，另一个DNA有一条链含有突变位点，进行第二轮循环，即可得到DNA有两个不含突变位点、一个含一个突变位点和一个两条链均含突变位点的DNA，即大引物，所以至少需要经过两个循环才能获得相应的大引物模板；在PCR2中，由于DNA聚合酶只能从子链的3′端连接单个脱氧核苷酸，因此从大引物和目的基因的结合位点分析，要获得带有诱变点的改良基因，引物应选用大引物两条链中的②链。(2)根据SmaⅠ的酶切位点，如果选择SmaⅠ，则获得的是平末端，无法与改良基因上的黏性末端连接；从各种限制酶的酶切位点分析，除使用XmaⅠ外，还需使用BglⅡ切出相应黏性末端 与改良基因CTAG一侧进行连接，同时需要用DNA连接酶构建基因表达载体。(3)因LacZ基因编码的酶能分解β－半乳糖苷，产生蓝色物质，如果没有分解，则菌落为白色，因此可以将菌液涂布在含氨苄青霉素和β－半乳糖苷的平板上，由于重组质粒的LacZ基因在重组过程中被切断，不能编码相应的酶分解β－半乳糖苷，呈现白色，因此白色菌落含有重组质粒。 [答案]　(1)2　②　(2)SmaⅠ的酶切末端为平末端，无法与改良基因上的黏性末端连接　BglⅡ、DNA连接酶　(3)β－半乳糖苷　构建改良基因重组质粒时破坏了LacZ基因，含该质粒的大肠杆菌不能分解β－半乳糖苷产生蓝色物质，菌落为白色 1．(2024·安庆模拟)反转录PCR又称逆转录PCR(RT－PCR)，是以mRNA为模板进行的特殊PCR，过程如图。下列相关叙述错误的是(　　) A．图示过程需要控制温度，否则可能得不到产物 B．RT－PCR技术中，不需已知mRNA的全部序列 C．过程③中子链沿着模板链的5′→3′方向延伸 D．RT－PCR技术可应用于是否被RNA病毒感染的检测 解析　图示过程需要控制温度，如变性解旋时温度需要控制在90 ℃左右，A正确；PCR技术中，不需要已知mRNA的全部序列，只需一段已知mRNA的部分序列即可，B正确；过程③中，在引物作用下，DNA聚合酶从引物3′端开始延伸DNA链，即子链沿着模板链的3′→5′方向延伸，C错误；RT－PCR是将RNA的反转录和cDNA的聚合酶链式扩增相结合的技术，可应用于是否被RNA病毒感染的检测，D正确。 答案　C 2．融合PCR技术(fusion PCR)采用具有互补末端的引物，形成具有重叠链的PCR产物，通过PCR产物重叠链的延伸，从而将不同来源的任意DNA片段连接起来，为同源重组片段的构建提供了快速简捷的途径。图甲表示融合PCR技术的过程示意图(P1～P4表示引物)，图乙表示融合后产物的电泳图。 乙 (1)从化学本质上来说，引物是____________________________，其作用是____________________________________________________________________。 (2)图甲过程设计的P2与P3引物的添加序列必须能够发生____________。融合PCR步骤1中，至少进行________次循环才能获得基因A的PCR产物。 (3)融合PCR步骤2中基因A、B融合形成一个基因的机制是_____________ ____________________________________________________________________。 若要对A、B融合基因继续进行PCR扩增，则图甲中的M、N处位置所需要的引物分别是________。 (4)图乙中电泳图中________号条带最可能表示融合后片段，若PCR反应没有扩增出任何产物，则可能的原因是_____________________________________ _________________________________________________________(至少两点)。 解析　(1)引物是一小段单链DNA或RNA，能与目的基因碱基互补配对，其作用是使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。(2)由于A、B基因需要融合，融合依据的原理是碱基互补配对，因此在引物设计时P2与P3引物对应的序列就要求能碱基互补配对。PCR经过两次循环才能获得纯的目的基因片段。(3)由图可知，引物P2与P3添加序列的互补链发生碱基互补配对，然后在Taq DNA聚合酶的作用下向两边延伸，使基因A、B完成融合。根据引物延伸的方向，N处添加的引物是P4，M处添加的引物是P1。(4)融合后的片段长度更长，很有可能是4号条带。PCR技术没有扩增出目的基因的原因包括：复性温度太高；引物设计不合理无法与目的基因结合。 答案　(1)一小段单链DNA或RNA　使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸 (2)碱基互补配对　2 (3)引物P2与P3添加序列的互补链发生碱基互补配对，然后在Taq DNA聚合酶的作用下向两边延伸，基因A、B完成融合　P1、P4 (4)4　复性温度太高；引物设计不合理无法与目的基因结合 3．(2021·全国甲卷)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____________________________。 (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。 解析　(1)为了检测病人是否感染了某种病原菌，首先应采集病人组织样本，然后从病人组织样本中提取DNA，利用PCR扩增DNA片段后，再分析PCR扩增结果，所以正确的操作顺序是④②③①。(2)PCR技术中用到的DNA聚合酶是Taq DNA聚合酶，又称热稳定DNA聚合酶，PCR反应中的每次循环可分为变性、复性和延伸三步。复性是温度下降到50 ℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。(3)PCR反应所用引物要根据需要扩增的目标DNA的碱基序列来设计，要检测是否感染病原菌，应根据该病原菌的DNA碱基序列合成引物。这样PCR反应所用的引物会与某种病原菌的DNA特异性结合。(4)PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术，通过这一技术，可以在短时间内大量扩增目的基因。 答案　(1)④②③①　(2)耐高温/TaqDNA聚合酶　延伸　引物通过碱基互补配对与单链DNA结合　(3)病原菌DNA　(4)在生物体外大量快速扩增特定DNA片段的技术 $$