专题22 解题高招(精讲册)-【实战高考】2026年高考生物总复习（山东专版）

解题高招。怎么做 PCR技术和琼脂糖凝胶电泳技术在解题中的应用 1P题目特征 2.和PCR有关的题型汇总 综合考查多种技术，整合跨度大，信息复杂、难 (1)利用PCR技术获取目的基因 度高。必修2的DNA复制十基因的表达十选 获取目的基因是基因工程操作的第一步。 择性必修3的基因工程（主要）十细胞工程十 获取目的基因的方法有多种，现在常用 发酵工程十PCR技术十琼脂糖凝胶电泳。 PCR特异性地快速扩增目的基因。PCR是 1.琼脂糖凝胶电泳 聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据 在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝 DNA半保留复制的原理，在体外提供参与 胶的浓度、DNA分子的大小和构象等 DNA复制的各种组分与反应条件，对目的 检测 有关。凝胶中的DNA分子通过染色， 基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。 原理 可以在波长为300nm的紫外灯下被 (2)利用PCR技术鉴定目的基因的连接 检测出来 方式 电泳 点样孔 检测目的基因在受体细胞内是否稳定存在 结果 5000bp 泳道 片段0 是基因工程操作的重要步骤，可以借助载体 3000b 注：泳道1为Marker 示意图 片段② 泳道2、3为同一个质 1500 上的标记基因、PCR技术和核酸分子杂交 粒经不同处理后的电 (常规 800bp 泳结果；泳道4为细 技术等方法鉴定受体细胞中是否转入了目 孢内某待测DNA 结果) 200bg 的基因。在实际操作中，PCR技术不仅可 (1)泳道1为Marker,由一些分子大小 以精准地鉴定受体细胞是否转入目的基因， 已知的DNA片段组成，可以作为电泳 还可以通过引物的巧妙设计鉴定目的基因 结果中的参考系，以反映待测片段的 根据条 的连接方式。 分子大小。如泳道4中的DNA片段介 带位置 (3)利用PCR技术引导基因定点突变 于3000~5000bp之间. 判 断 重叠延伸PCR技术是指在PCR技术的基 (2)当DNA构象相同、电泳条件基本 DNA 础上，采用具有互补末端的引物，使PCR产 一致时，相对分子质量大的DNA分子 分 子 迁移速率较小，相对分子质量小的 物形成了重叠链，通过重叠链的延伸，将不 大小 DNA分子迁移速率较大，故泳道3的 同来源的片段重叠拼接起来的一项新技术。 片段①的相对分子质量>片段②的相 该技术在基因的定点突变、长片段基因的合 对分子质量 成、基因敲除以及目的基因的扩增等方面有 泳道2和泳道3为同一个质粒经不同 着独特的应用。 限制酶处理得到的结果。泳道2只有 (4)利用PCR技术扩增未知基因序列 根据电 1条条带，说明质粒只含0或1个相应 利用PCR技术进行基因扩增时，为了便于 泳条带 限制酶切割位点。泳道3含2条条 判断限 设计引物，要求目的基因两侧的序列是已知 带，说明质粒含2个相应限制酶切割 制酶酶 的。当DNA的某些序列已知，而需要扩增 位点。假设泳道2中DNA分子为 切位点 已知序列两端的未知序列时，可采用反向 4800bp,则泳道3中DNA分子的大 数量 PCR技术。 小分别为3000bp(片段①)和1800 (5)利用PCR快速检测病原体 bp(片段②) 病原体检测是诊断和控制传染病的重要手 378 段，为迅速而准确地确定病原体的存在和种 体系中加入不同浓度的Mg+进行了实验。结 类，发展了许多快速检测方法。PCR技术 果如图所示，据此可得出的结论有 是一种基于DNA扩增原理的快速病原体 检测方法，它能够在几小时内扩增和检测极 2.2t 小量的病原体DNA,并且具备高度的特异 1.8 挡1.4 性和敏感性。 ① P样板题 0.6 0.2 (2024·山东烟台高三一模)人类猴痘由Yaba 0.2LL￥ ⑤ 048121620242832364044 猴病毒（双链DNA病毒）引起，实时荧光定量 循环次数 PCR(qPCR)可用于Yaba猴病毒的快速检测。 注：①~⑤Mg2+浓度分别为2mM、3mM、 进行qPCR时，在反应体系加入Tag man探 4mM、5mM,6mM;⑥为阴性对照。 针，Tag man探针两端连有荧光基团(R)和抑 【解析】(3)真核细胞和细菌的DNA聚合酶 制荧光发出的淬灭基团(Q),完整的Tag man (Tag DNA聚合酶)都需要Mg+激活。分析 探针不发出荧光，当探针被水解后R基团会 题图可知，⑥为阴性对照组，其荧光强度非常 发出荧光（如图所示），随循环次数的增加，荧 弱，意味着不加Mg2+的缓冲液中靶基因几乎 光信号强度即增加。 无法扩增；而加了不同浓度的Mg+的缓冲液 对应的曲线①②③④⑤荧光强度均高于⑥，且 上游引物 Tag mani探针 ③曲线(Mg2+浓度为4mM)的峰值对应的荧 B 光强度最高，说明在不同浓度的Mg2+缓冲液 下游引物 中靶基因的扩增效果不同；在实验浓度下， @ 4mM为最佳浓度。 )答案(1)缓冲引物催化合成DNA子链； (I)采用qPCR检测Yaba猴病毒需在一定的 催化探针水解 溶液中才能进行，反应体系中还需提 (2)引物探针取样不规范；取样所获样本 供DNA模板、原料、 ,Tag man探 量不足；病毒发生了基因突变(3)Tag DNA 针、Tag DNA聚合酶、Mg2+等。qPCR过程 聚合酶需要Mg2+激活在不含Mg2+的缓冲 中，Tag DNA聚合酶的两个作用是 液中靶基因几乎无法扩增；在不同浓度的 Mg2+缓冲液中靶基因的扩增效果不同；在实 (2)qPCR检测病毒的核酸一般具有特异性强 验浓度下，4mM为最佳浓度 和灵敏度高的特点，这与反应体系中加入的 【答题模板第一步：明确任务一是获取目的 和 有关。但有时也可能会 基因，还是定点突变；是鉴定重组序列，还是扩 出现“假阴性”的结果。可能的原因有 增未知序列；是检测病原体，还是分离不同 (答出两点)。 DNA片段或产物（蛋白质）。 (3)在PCR反应体系中一般都要加入Mg2+, 第二步：弄清是用PCR扩增技术、分子杂交技 原因是 。为了探究Mg2+对 术还是电泳技术 PCR扩增效果的影响，科研人员在PCR反应 第三步：分清引物的种类及方向，限制酶的作 379 用位点及识别序列，DNA两条链方向。 性。 原理如图。 第四步：分析P℃R或电泳结果并解读发生的 拟突变位点 原因。 3 引物2 引物4 ① 0类题实战 第(5 3' 阶1 5 3' 5 1.“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应 段引物1 使用肟引物1和使用引物品和 引物3 2进行PCR 4进行PCR,5 -3 的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X 第 5 ③ 3入 基因”，需在PCR反应中加入两种引物，两 混合、变性后，杂交 51 3 3' 种引物及其与模板链的结合位置如图1所 首先使用D品A聚合酶延伸， 然后使用引物1和4进行PCR 示。下列叙述错误的是( ) 引物1引物2 突变后的基因 3 注：图中的引物2和3的突起处代表与模板 链不能互补的突变位点。 X基因 (1)由以上事例可知，要对蛋白质的结构进 图1 行改造，需要通过 来完成。 .5 3 5 5 3′5 ① ② (2)若拟突变位点的碱基对为A一T,则需 3 3 要让其突变为 才能达到目的。引 5' 5 ③ ④ 物2的突变位点（突起处）应设计为 ⑤ (假设引物为单链DNA)。 图2 (3)在第一阶段获得2种具有重叠片段 A.第一轮复制得到2个DNA分子，即①② DNA的过程中，引物1、引物2组成的反应 各一个 系统和引物3、引物4组成的反应系统中均 B.第二轮复制得到4个DNA分子，即①② 进行一次复制，共产生 种DNA分 ③④各一个 子。该阶段必须将引物1、2和引物3、4置 C.第四轮复制得到16个DNA分子，其中 于不同反应系统中，这是因为 有4个X基因 D.经五轮循环后产物中有五种不同的DNA (4)利用重叠延伸PCR技术还可以将两个 分子 不同来源的DNA片段拼接起来。有人想 2.水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血 利用该技术把基因M和N拼接在一起，设 栓。某科研团队运用重叠延伸PCR技术在 计基因M的引物M、M2,基因N的引物 水蛭素基因中的特定位点引入特定突变，使 N1、N2。在设计这4种引物时，特别要注意 水蛭素第47位的天冬酰胺（密码子为 的问题是 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 380答案册 实战高考·生物学 解析(1)若刺激b,点，由于兴奋在神经纤维上的传导是双 的，因此导致电流计的两极不同时兴奋，电流计①指针将 发生两次方向相反的偏转；若刺激c,点，电流计①的两个 电极将同时发生兴奋，电流计①指针不会发生偏转。 (2)刺激d(或a或b或c)点，电流计②指针发生两次方向 相反的偏转，说明兴奋可以由A传到B;刺激e,点，电流计 ②指针只发生一次偏转，说明兴奋不能由B传到A。 (3)根据已知条件，利用电流计①②验证兴奋在神经纤维 上的传导速度大于其在突触间的传递速度，实验思路：刺 激d点，观察电流计①②指针发生第二次偏转的先后顺 序。由于兴奋在神经纤维上传导的速度快于兴奋在神经 元之间传递的速度，故电流计①指针发生第二次偏转的 时间早于电流计②。 2(1)②每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S③每天 每只小鼠灌胃一定量生理盐水每天每只小鼠灌胃一定 量物质X (2)如下表 实验各阶段的小鼠血糖值变化 实验阶段 组别 适应性 药物S 物质X 饲养 处理 处理 甲组 正常 正常 正常 专题22 基因工程及生 类题实战 ①C解析据题图分析可知，第一轮复制形成2个DNA 分子，即①②各一个，A正确；第二轮复制得到22=4个 DNA分子，①复制得①和③，②复制得②和④，即得到① ②③④各一个，B正确；第四轮复制得到24=16个DNA 分子，1个①复制得①和③各1个，2个③复制得2个③和 2个⑤，1个②复制得②和④各1个，2个④复制得2个④ 和2个⑤，2个⑤复制得到4个⑤，所以第四轮复制得到 的16个DNA分子中有8个⑤(X基因)，C错误；经五轮 循环后共形成32个DNA分子，其中①②各一个，③④分 别有四个，⑤共22个，故产物中有五种不同长度的DNA 分子，D正确。 ②(1)改造基因（基因定点突变） (2)CG或T-AG或A (3)3引物2和3中存在互补配对片段，置于同一反应系 统时它们会发生结合而失去作用 (4)M、M2中的一种引物与N1、N2中的一种引物必须具 有互补配对的片段 492 续表 逐渐升高至> >11.1 乙组 正常 11.1 mmol/L mmol/L 逐渐下降， 逐渐升高 丙组 正常 但高于正 至>11.1mmol/1 常水平 (3)设置一系列浓度梯度的药物S,每个浓度进行不同的 给药途径，比较不同组合建模成功所需的时间 解析(1)②药物S处理的目的是建成高血糖模型小鼠，除 了甲组（对照组）注射生理盐水，乙组和丙组都需注射一 定量药物S。③甲组作为对照组，所以需灌胃生理盐水， 丙组作为实验组，需灌胃一定量物质X,以检测物质X的 作用。(2)甲组作为对照组，每次测定血糖均显示正常； 乙组和丙组用药物S处理后，逐渐成为高血糖模型小鼠， 即血糖值逐渐升高至>11.1mmol/L。随后乙组灌胃一 定量生理盐水，该操作对降低血糖没有效果，故血糖值 仍>11.1mmol/L;丙组用物质X处理，该物质能缓解高 血糖症状，故丙组小鼠的血糖值逐渐下降，但高于正常水 平。(3)实验目的是确定快速建模所需药物S的适宜浓 度和给药途径的最佳组合，则该实验中自变量是不同浓 度的药物S和不同的给药途径，具体操作见答案。 物技水的安全性与伦理问题 解析(1)在生物学领域，对水蛭素进行分子改造使用的技 术是蛋白质工程。获得上述分子的基本途径为：预期的 水蛭素的功能→设计预期的水蛭素的分子结构→推测应 有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。要对 蛋白质的结构进行改造，需要通过改造基因（基因定点突 变)来完成。(2)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),拟突变位，点 的碱基对为A一T,则需要让其突变为C一G或T一A才 能达到目的；由于A一T突变成了C一G或T一A,则原本 A碱基（突变后的C或T碱基）所对应的引物2突起处应 为G或A。(3)若两个反应系统均进行一次复制，因为引 物1和4产生的DNA分子是一样的，则会产生三种不同 的DNA分子。两个反应系统不能放在一起，是因为引物 2和3中存在互补配对片段，置于同一反应系统时它们会 发生结合而失去作用。(4)重叠互补引物的设计是重叠 延伸PCR技术成功的关键。链接基因M和N的时候引 物设计需要注意的是M1、M2中的一种引物与N1、N2中 的一种引物必须具有互补配对的片段。