2026届高三生物一轮复习课件+导学案基因工程-PCR技术及应用

该高中生物学高考复习课件聚焦“基因工程——PCR技术及应用”专题，覆盖PCR与体内DNA复制异同、变性/退火/延伸三阶段条件、引物设计及产物鉴定等核心考点，依据近五年山东卷高频考查数据（如2022-2025年第13题、25题），分析考点权重，归纳引物设计、重叠延伸PCR等常考题型，对接高考评价体系，体现备考针对性。 课件亮点在于高考真题深度训练与应试技巧指导，如结合2022山东卷引物设计题、2025山东卷产物鉴定题，通过“引物组合判断法”解析基因编辑鉴定题型，培养科学思维与探究实践素养。特设“重叠延伸PCR步骤拆解”模块，帮助学生掌握定点突变、融合基因构建等答题逻辑，助力学生高效突破高频考点，教师可据此精准规划复习，提升备考效率。

基因工程-PCR技术及应用 山东省桓台第二中学 【考情分析】 五年考情 考情分析 2025年山东卷第25题 2024年山东卷第13题、第25题 2023年山东卷第25题 2022年山东卷第13题、第25题 2021年山东卷第13题、第25题 重点考查PCR与体内DNA复制的异同点，以及变性、退火、延伸三个阶段的温度条件和分子变化。涉及引物设计、反应体系组成及扩增产物的分析。强调对PCR技术原理的深度理解，注重与体内DNA复制的对比分析。结合实际科研案例，考查学生运用PCR技术解决实际问题的能力，如扩增产物异常分析、引物设计优化等。 【学习目标】 1、通过引物的设计与选择，掌握PCR技术的原理、条件以及扩增的过程。 2、通过学习定点突变与构建融合基因技术掌握重叠延伸PCR过程。 【知识梳理】 1、PCR的全称？原理？ 聚合酶链式反应 DNA半保留复制 DNA热变性原理 2、PCR的条件？Mg2+的作用？ 模板、引物、dNTP、耐高温的DNA聚合酶、缓冲液（含Mg2+） 激活DNA聚合酶 3、引物的定义？引物的作用？ 一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸 使DNA聚合酶从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸 4、引物的设计原则？一个DNA分子复制需要几种引物？复制n次需要引物数为？ 与目的基因碱基互补配对；引物自身以及两引物间不能碱基互补配对；长度适宜；两引物CG含量相当复性温度相差小； 2种 2n+1-2 5、PCR的扩增过程包括？每个步骤的作用？ 变性（90℃）→双链DNA分子解为单链 复性（50℃）→两种引物通过碱基互补配对与两条 单链DNA结合 延伸（72℃）→耐高温的DNA聚合酶从引物3’端 利用dNTP开始互补链合成 6、PCR产物的鉴定方法？电泳过程中DNA的迁移速率与什么有关？ 琼脂糖凝胶电泳； DNA分子大小和构象、凝胶浓度； 【学习过程】 一、PCR-引物设计与选择 1、（2022山东高考节选）为构建重组载体，需先设计引物，通过PCR特异性扩增P基因。用于扩增P基因的引物需满足的条件是 ，为使PCR产物能被限制酶切割，需在引物上添加相应的限制酶识别序列，该限制酶识别序列应添加在引物的______（填“3'端”或“5'端”）。 与P基因两端部分碱基序列互补配对 5'端 2、（2026山东日照一模节选）科研人员利用基因编辑技术使水稻2号染色体上的PPO1基因（编码原卟啉原IX氧化酶）与CP12基因结构改变（如图1），从而赋予水稻对FCD的耐受性，并利用PCR技术结合电泳对转基因水稻进行鉴定，结果如图2所示。 据图1分析，利用PCR技术鉴定基因编辑是否成功时，应选择的引物组合为 。若基因编辑成功，PCR扩增产物的电泳结果应为图2中的 号泳道。 F1、R2或F2、R1 3 3、（2025山东高考节选）需首先将图乙的片段 ，才能利用引物P1和P2成功扩增未知序列。PCR扩增出未知序列后，进行了一系列操作，其中可以判断出2条片段的未知序列是否属于同一个基因的操作为 （填“琼脂糖凝胶电泳”或“测序和序列比对”）。 环化 测序和序列对比 归纳总结： 1、扩增目的基因用？ ②③ 2、扩增目的基因两侧的序列用？ ⑤⑧ 3、检测目的基因是否正向插入载体用？ ③⑥或②⑦ 上图中①—⑧代表8种引物，请选择合适的引物扩增目的片段： 二、重叠延伸PCR 任务一 定点突变 重叠延伸PCR可实现定点基因诱变，其操作过程如图所示(凸起处代表突变位点)。 4、水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。某科研团队运用重叠延伸PCR技术在水蛭素基因中的特定位点引入特定突变，使水蛭素第47位的天冬酰胺(密码子为AAC、AAU)替换为赖氨酸(密码子为AAA、AAG)，从而提高水蛭素的抗凝血活性。原理如图： (1)若拟突变位点的碱基对为A－T，则需要让其突变为_____________才能达到目的。引物2的突变位点(突起处)应设计为__________(假设引物为单链DNA)。 T-A或C-G A或G 4、水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。某科研团队运用重叠延伸PCR技术在水蛭素基因中的特定位点引入特定突变，使水蛭素第47位的天冬酰胺(密码子为AAC、AAU)替换为赖氨酸(密码子为AAA、AAG)，从而提高水蛭素的抗凝血活性。原理如图： (2)在第一阶段获得2种具有重叠片段DNA的过程中，引物1、引物2组成的反应系统和引物3、引物4组成的反应系统中均进行一次复制，共产生____种DNA分子。该阶段必须将引物1、2和引物3、4置于不同反应系统中，这是因为_____________。 3 引物2和引物3存在互补配对，置于相同系统中会结合失去作用 任务二 构建融合基因 融合PCR技术是采用具有互补末端的引物,将不同来源的扩增片段连接起来构建融合基因的方法,其过程如下图9所示。 5、（2026山东滨州一模节选）流感病毒的抗原有H和N两类，均可以分为很多亚型。某科研团队基于融合蛋白的思路，尝试制造H3、N2融合蛋白疫苗，以更好地预防H3N2病毒。 （1）获取病毒H3、N2抗原蛋白的mRNA，通过 过程得到相应的DNA，并进一步构建H3、N2融合基因。在H3蛋白基因和N2蛋白基因融合的过程中，起搭桥作用的是 （从引物1～8中选择）。 逆转录 引物1和引物3 【诊断练习】 1、（2026山东潍坊一模节选） （2）用限制酶切割图1中质粒会产生黏性末端，需用DNA聚合酶将产生的黏性末端补平，该过程应选用的限制酶是______。利用同源重组 技术获得重组质粒，需要引物在片段末端加入与切割位点末端相同的同源序列，引物F和R所含的同源序列分别为5′-______-3′和5′-______-3′（两空只写出与扩增的S基因片段末端序列相连的3个碱基）。 BbvC I TCA TGA 2、（2026山东济宁一模节选）科学家通过基因工程改造大肠杆菌，实现规模化生产人胰岛素；利用蛋白质工程优化胰岛素结构，通过将胰岛素B链的第28位氨基酸-脯氨酸（密码子为CCU）替换为天冬氨酸（密码子为GAU），有效抑制了胰岛素的聚合，研发出速效胰岛素类似物产品。图1是运用基因工程生产人胰岛素过程中使用的质粒及目的基因的部分结构，图2是利用大引物PCR技术引入特定位点突变的流程。回答下列问题。 图2中，为了得到可表达出速效胰岛素类似物的改良基因，进行第一次PCR时，上游引物对应突变位点的碱基序列是5’- -3’。利用所获得的大引物、模板和其他引物等进行第二次PCR时，至少要进行 次循环，才能获得完成定点突变、双链等长的改良基因。 GAT 2 3、（2025安徽卷节选）科研小组构建R基因敲除株，探究铁载体的功能。主要步骤如下：首先克隆R基因的上游片段R-U和下游片段R-D；然后构建重组质粒；最后利用重组质粒和内生放线菌DNA片段中同源区段可发生交换的原理，对目标基因进行敲除。如图1所示。 采用PCR技术鉴定R基因的敲除结果。PCR通过变性、复性和延伸三步，反复循环，可实现基因片段的________。R基因敲除过程中，可发生多种形式的同源区段交换，PCR检测结果如图2所示，其中R基因敲除株为菌落________（填序号），出现菌落④的可能原因是________。 指数形式扩增 ② 质粒通过单交换同源重组整合到内生放线菌的基因组中 $ 微专题：基因工程——PCR技术及应用 【考情分析】 五年考情 考情分析 2025年山东卷第25题 2024年山东卷第13题、第25题 2023年山东卷第25题 2022年山东卷第13题、第25题 2021年山东卷第13题、第25题 重点考查PCR与体内DNA复制的异同点，以及变性、退火、延伸三个阶段的温度条件和分子变化。涉及引物设计、反应体系组成及扩增产物的分析。强调对PCR技术原理的深度理解，注重与体内DNA复制的对比分析。结合实际科研案例，考查学生运用PCR技术解决实际问题的能力，如扩增产物异常分析、引物设计优化等。 【学习目标】 1、 通过引物的设计与选择，掌握PCR技术的原理、条件以及扩增的过程。 2、通过学习定点突变与构建融合基因技术掌握重叠延伸PCR过程。 【知识梳理】 1、 PCR的全称？原理？ 2、 PCR的条件？Mg2+的作用？ 3、 引物的定义？引物的作用？ 4、 引物的设计原则？一个DNA分子复制需要几种引物？复制n次需要引物数为？ 5、 PCR的扩增过程包括？每个步骤的作用？ 6、 PCR产物的鉴定方法？电泳过程中DNA的迁移速率与什么有关？ 【学习过程】 一、PCR-引物设计与选择 1、（2022山东高考节选）为构建重组载体，需先设计引物，通过PCR特异性扩增P基因。用于扩增P基因的引物需满足的条件是 、为使PCR产物能被限制酶切割，需在引物上添加相应的限制酶识别序列，该限制酶识别序列应添加在引物的______（填“3'端”或“5'端”）。 2、（2026山东日照一模节选）科研人员利用基因编辑技术使水稻2号染色体上的PPO1基因（编码原卟啉原IX氧化酶）与CP12基因结构改变（如图1），从而赋予水稻对FCD的耐受性，并利用PCR技术结合电泳对转基因水稻进行鉴定，结果如图2所示。 据图1分析，利用PCR技术鉴定基因编辑是否成功时，应选择的引物组合为________。若基因编辑成功，PCR扩增产物的电泳结果应为图2中的________号泳道。 3、（2025山东高考节选）需首先将图乙的片段 ，才能利用引物P1和P2成功扩增未知序列。PCR扩增出未知序列后，进行了一系列操作，其中可以判断出2条片段的未知序列是否属于同一个基因的操作为 （填“琼脂糖凝胶电泳”或“测序和序列比对”）。 归纳总结： 上图中①—⑧代表8种引物，请选择合适的引物扩增目的片段： （1）扩增目的基因用？ （2） 扩增目的基因两侧的序列用？ （3） 检测目的基因是否正向插入载体用？ 2、 重叠延伸PCR 任务一 定点突变 重叠延伸PCR可实现定点基因诱变，其操作过程如图所示(凸起处代表突变位点)。 4、水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。某科研团队运用重叠延伸PCR技术在水蛭素基因中的特定位点引入特定突变，使水蛭素第47位的天冬酰胺(密码子为AAC、AAU)替换为赖氨酸(密码子为AAA、AAG)，从而提高水蛭素的抗凝血活性。原理如图： (1)若拟突变位点的碱基对为A－T，则需要让其突变为______________才能达到目的。引物2的突变位点(突起处)应设计为_______(假设引物为单链DNA)。 (2)在第一阶段获得2种具有重叠片段DNA的过程中，引物1、引物2组成的反应系统和引物3、引物4组成的反应系统中均进行一次复制，共产生____种DNA分子。该阶段必须将引物1、2和引物3、4置于不同反应系统中，这是因为______________________________________________。 任务二 构建融合基因 融合PCR技术是采用具有互补末端的引物,将不同来源的扩增片段连接起来构建融合基因的方法,其过程如下图9所示。 5、（2026山东滨州一模节选）流感病毒的抗原有H和N两类，均可以分为很多亚型。某科研团队基于融合蛋白的思路，尝试制造H3、N2融合蛋白疫苗，以更好地预防H3N2病毒。 （1）获取病毒H3、N2抗原蛋白的mRNA，通过 过程得到相应的DNA，并进一步构建H3、N2融合基因。在H3蛋白基因和N2蛋白基因融合的过程中，起搭桥作用的是 （从引物1～8中选择）。 【诊断练习】 1、（2026山东潍坊一模节选）同源重组技术是指利用目的基因与插入位点两端的同源序列实现目的基因的定向插入。为研究马铃薯抗马铃薯早疫病菌（As）感染的能力是否与S基因表达有关，研究人员用PCR技术扩增S基因反义片段，通过同源重组技术将反义片段插入Ti质粒，并将该质粒导入抗As马铃薯植株中，过程如图1所示。反义片段转录形成的RNA可与S基因的mRNA互补结合，从而抑制S基因的表达。 用限制酶切割图1中质粒会产生黏性末端，需用DNA聚合酶将产生的黏性末端补平，该过程应选用的限制酶是______。利用同源重组技术获得重组质粒，需要引物在片段末端加入与切割位点末端相同的同源序列，引物F和R所含的同源序列分别为5′-______-3′和5′-______-3′（两空只写出与扩增的S基因片段末端序列相连的3个碱基）。 2、（2026山东济宁一模节选）科学家通过基因工程改造大肠杆菌，实现规模化生产人胰岛素；利用蛋白质工程优化胰岛素结构，通过将胰岛素B链的第28位氨基酸-脯氨酸（密码子为CCU）替换为天冬氨酸（密码子为GAU），有效抑制了胰岛素的聚合，研发出速效胰岛素类似物产品。图1是运用基因工程生产人胰岛素过程中使用的质粒及目的基因的部分结构，图2是利用大引物PCR技术引入特定位点突变的流程。回答下列问题。 图2中，为了得到可表达出速效胰岛素类似物的改良基因，进行第一次PCR时，上游引物对应突变位点的碱基序列是5’- -3’。利用所获得的大引物、模板和其他引物等进行第二次PCR时，至少要进行 次循环，才能获得完成定点突变、双链等长的改良基因。 3、（2025安徽卷节选）科研小组构建R基因敲除株，探究铁载体的功能。主要步骤如下：首先克隆R基因的上游片段R-U和下游片段R-D；然后构建重组质粒；最后利用重组质粒和内生放线菌DNA片段中同源区段可发生交换的原理，对目标基因进行敲除。如图1所示。 采用PCR技术鉴定R基因的敲除结果。PCR通过变性、复性和延伸三步，反复循环，可实现基因片段的________。R基因敲除过程中，可发生多种形式的同源区段交换，PCR检测结果如图2所示，其中R基因敲除株为菌落________（填序号），出现菌落④的可能原因是________。 1 学科网（北京）股份有限公司 $