3.2.1目的基因的筛选与获取课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦目的基因的筛选与获取，以培育转基因抗虫棉的步骤为导入，系统讲解目的基因概念、筛选方法及PCR技术原理与应用，构建从基础概念到核心技术的学习支架，帮助学生梳理知识脉络。 其亮点在于通过对比分析（如PCR与体内DNA复制比较）、正误辨析题和实验探究（DNA电泳鉴定），培养科学思维和探究实践能力。例如PCR过程解析及电泳实验步骤，能深化学生对技术原理的理解，提升实验技能，教师可借助丰富资料高效开展教学。

目的基因的筛选与获取 预 习 梳 理 1.培育转基因抗虫棉的四个步骤 (1)目的基因的____________。 (2)______________的构建。 (3)将目的基因导入__________。 (4)目的基因的____________。 筛选与获取 基因表达载体 受体细胞 检测与鉴定 预 习 梳 理 2 2.目的基因 (1)概念：在基因工程的设计和操作中，用于改变______________或 获得预期表达产物等的基因。 (2)类型：主要是指编码________的基因，如与____________、 ___________、毒物降解、__________等相关的基因。 (3)举例：苏云金杆菌通过产生____________，破坏鳞翅目昆虫的消 化系统来杀死棉铃虫。 受体细胞性状 蛋白质 生物抗逆性 生产药物 工业用酶 抗虫蛋白 预 习 梳 理 3 3.筛选合适的目的基因 (1)较为有效的方法：从相关的__________________________中进行 筛选是较为有效的方法之一。 (2)认识基因结构和功能的技术方法：______技术、____________、 __________工具。 已知结构和功能清晰的基因 测序 序列数据库 序列比对 预 习 梳 理 4 4.利用 获取和扩增目的基因 (1) 全称：________________。 聚合酶链式反应 (2)作用：特异性地快速扩增目的基因。 (3)的概念：在______提供参与 复制的各种组分与反应条件， 对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。 (4) 的原理：________________。 体外 半保留复制 (5)扩增的过程： 重复循环多次，每次循环一般可以分为__________________三步。 变性、复性、延伸 (6) 产物的鉴定方法：常采用________________。 琼脂糖凝胶电泳 5.其他获取目的基因的方法:________________________等。 人工合成、构建基因文库 预 习 梳 理 5 (1)利用技术扩增目的基因所需的酶与体内 复制所需的酶相 同。( ) × [解析] 利用 技术扩增目的基因不需要解旋酶催化，且所用的 聚合酶需要耐高温，而体内 复制需要解旋酶催化。 (2)在恒温条件下进行 扩增，避免温度变化导致酶失活。( ) × [解析] 扩增过程经历了高温变性、低温复性和中温延伸的过程， 而不是在恒温条件下进行的。 预 习 检 测 6 (3)技术中，模板链上碱基和C的比例越高， 变性解链 所需的温度就越高。( ) √ [解析] C和之间连有三个氢键，模板中 碱基对多,氢键相 对较多,结构稳定,不容易解旋， 变性解链需要的温度相对更高。 预 习 检 测 7 (4) 的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定，电泳时电泳缓冲液 不能没过凝胶。( ) × [解析] 通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定 的产物时，电泳缓冲液没过 凝胶 为宜。 (5)凝胶中的 分子可以通过电子显微镜被检测出来。( ) × [解析] 凝胶中的分子通过染色，可以在波长为 的紫外灯 下被检测出来。 预 习 检 测 8 任务一 利用PCR获取和扩增目的基因 【情境】阅读教材P78~79PCR反应过程示意图，分析下面内容。 (1)请完善图中信息。 [答案] 变性; 复性; 引物; 延伸 聚合酶 任 务 活 动 9 (2) 的条件是一定的缓冲液、__________、 2种______、4种____________和____________ _________酶等。 模板 引物 脱氧核苷酸 耐高温的聚合 (3) 所需引物是依据__________的一段已知序列设计而成的，图 中引物A与引物B______(填“相同”或“不同”)，其在 过程中______ (填“能”或“不能”)重复利用。 目的基因 不同 不能 任 务 活 动 10 (4)复性过程中引物与 模板结合，延伸过 程中,4种脱氧核苷酸加到引物的___端，新的 链的合成都遵循______________原则。 碱基互补配对 (5) 反应中，下一次循环的模板是__________________。 上一次循环的产物 任 务 活 动 11 (6)结果： 反应需要重复循环多次，每一 次循环后目的基因的量可以增加______，即 呈______形式扩增(约为，其中 为扩增循 环的次数)，至少经____轮循环才可得到所需 目的基因。 一倍 指数 三 (7)用______(填“能”或“不能”)扩增 ， 不能 是以双链作模板的，不能直接用单链进行扩增， 需要逆转录成再进行扩增 原因是________________________________________________________ _________________________________。 任 务 活 动 12 1.<m></m>技术与生物体内<m></m>复制的比较 技术 生物体内的 复制 不同 点 解旋方式 在高温下变性解旋 解旋酶催化 场所 生物体外 主要在细胞核内 引物 短单链核酸 或单链 分子片段 一小段 酶 耐高温的 聚合酶 聚合酶 细胞内含有的 聚合 酶 任 务 活 动 13 技术 生物体内的 复制 不同 点 温度条件 需控制温度，在较高温度下 进行 细胞内温和的温度条件 结果 在短时间内形成大量的 片段 形成完整的 分子 相同 点 原理 半保留复制 原料 四种脱氧核苷酸 条件 都需要模板、酶、引物等 续表 任 务 活 动 14 ［注意］ (1)真核细胞和细菌的<m></m>聚合酶都需要用<m></m>激活，因此<m></m>反应 缓冲液中一般要添加<m></m>。 (2)在<m></m>反应中实际用到的原料是<m></m>(脱氧核糖核苷三磷酸)，包 括<m></m>、<m></m>、<m></m>、<m></m>。其作用是提供能量和原料，不需要 单独加<m></m>。 任 务 活 动 15 2.由<m></m>逆转录形成<m></m>的过程 任 务 活 动 16 真、原核细胞基因的结构和转录 任 务 活 动 17 例1 ［2025·湖北十堰高二月考］聚合酶链式反应是一项在生物体外 复制特定的片段的核酸合成技术。利用技术将某 分子进 行体外扩增 代的过程中，下列相关叙述正确的是( ) A.高温解旋过程中，需用到耐高温的解旋酶使氢键断裂 B.需要消耗合成子链，并需不断添加 为反应供能 C.延伸过程中， 聚合酶在高温下仍保持活性，可以一次性加 入，不需再次添加 D.体外扩增代的过程中，共有个引物参与子代 分子的合成 √ 任 务 活 动 18 [解析] 高温解旋过程中，高温会使氢键断裂，不需要解旋酶，A错 误；消耗合成子链的反应不需要添加 为反应供能，B错误； 延伸过程中， 聚合酶在高温下仍保持活性，可以一次性加入， 不需再次添加，C正确；根据半保留复制的特点，体外扩增 代， 共形成个分子，只有亲代 的两条单链不含有引物，故共 有(个)引物参与子代 分子的合成，D错误。 任 务 活 动 19 例2 ［2024·山东青岛模拟］ 作为一个体外酶促反应，其效率和 特异性取决于两个方面，一是引物与模板的特异性结合，二是多聚 酶对引物的延伸。引物设计的总原则是提高扩增的效率和特异性。 下列有关叙述错误的是( ) A.引物长度过短，特异性降低 B.两种引物之间不能发生碱基互补配对 C.引物的含量越高，越利于目标 的扩增 D.可在引物的 端添加特定限制酶的识别序列 √ 任 务 活 动 20 [解析] 引物与模板结合依赖于碱基的互补配对，引物长度过短，特 异性降低，A正确；两种引物之间不能发生碱基互补配对，以防止引 物之间相互结合形成双链而影响引物与 模板链的结合，B正确； 引物的含量过高，不利于复性，从而阻碍目标 的扩增，C 错误；聚合酶从引物端开始延伸链，即子链是从 端 向端延伸的，根据需要可在引物的 端添加限制酶识别序列，以便 更加准确地获得目的基因，D正确。 任 务 活 动 21 ［题后归纳］引物的选取原则 ①引物自身不能环化； ②两种引物之间不应存在互补序列，否则会相互结合形成引物二聚体； ③引物长度不宜过短，防止引物随机结合，使得不能特异性扩增目 的基因。 任 务 活 动 22 任务二 探究·实践——DNA片段的扩增及电泳鉴定 1.原理 (1) 片段的扩增 ①利用可以在体外进行 片段的扩增。 ②利用了______________原理，通过__________来控制 双链 的解聚与结合。 ③仪实际上就是一台能够自动调控温度的仪器。一次 一般要 经历30次循环。 的热变性 调节温度 任 务 活 动 23 (2)电泳鉴定 ①分子具有________的基团，在一定的 下，这些基团可以带 上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所 带电荷______的电极移动，这个过程就是电泳。 可解离 相反 ②的产物一般通过________________来鉴定。在凝胶中 分子 的迁移速率与____________、______________________等有关。 琼脂糖凝胶电泳 凝胶的浓度 分子的大小和构象 ③凝胶中的分子通过染色，可以在波长为 的紫外灯下被 检测出来。 任 务 活 动 24 2.操作过程 配制<m></m>反应体系：用微量移液器在微量离心管内加入<m></m>反应体系 的各组分，并离心。 <m></m> 进行<m></m>设置好相关参数，将装有反应液的微量离心管放入<m></m>仪 中进行反应。 <m></m> 任 务 活 动 25 配制琼脂糖溶液：依据待分离的<m></m>片段的大小进行配制，加入适 量核酸染料。 <m></m> 制备凝胶 <m></m> 加样，进行电泳(注：留一个加样孔加入指示分子大小的标准参照 物。) <m></m> 分析结果 任 务 活 动 ［分析］ (1)配制 反应体系时，应加入的物质有______________ ____________________________________、扩增缓冲液等，其中扩增 缓冲液能___________________________________________________ ________________________________。 模板、2种 引物、聚合酶、4种脱氧核苷酸 维持合适的，其含有的 能激活聚合酶，给反应提供一个最适合酶催化的条件 (2)通过是否成功扩增出 片段，判断依据是什么？ [答案] 电泳结果中 条带的分布。 任 务 活 动 27 1. 扩增目的基因时，复性温度的设定是成败的关键。复性温度过 高会破坏引物与模板的碱基配对，复性温度过低又会造成引物不能 与 模板链的特定部位结合，复性温度的设定与引物长度、碱基 组成有关。假设引物的长度相同，在 、C含量高时，设定的复性温 度要高一些。因为分子中之间有三个氢键， 之间有两 个氢键。 任 务 活 动 28 2.未出现扩增条带的主要原因 (1)<m></m>聚合酶失活。 (2)引物出现质量问题。 (3)<m></m>浓度过低。 (4)变性时的温度低，变性时间短。 任 务 活 动 29 3.出现非特异性扩增条带的主要原因 (1)模板<m></m>出现污染。 (2)引物特异性不强或形成引物二聚体。 (3)<m></m>浓度过高。 (4)复性时的温度过低等。 任 务 活 动 30 例3 ［2024· 黑吉辽卷］关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定 产物的实 验，下列叙述正确的是( ) A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离 片段的大小 B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示 分子的具体位置 C.在同一电场作用下， 片段越长，向负极迁移速率越快 D.琼脂糖凝胶中的 分子可在紫光灯下被检测出来 √ 任 务 活 动 31 [解析] 琼脂糖凝胶的浓度会影响 分子在凝胶中的迁移率和分辨 率，琼脂糖凝胶的浓度通常是根据所需分离的 片段大小来选择 的，对于较大的片段，比如基因组或质粒 ，通常选择 较低浓度的琼脂糖凝胶，因为它们需要更大的孔径来有效迁移，而 对于较小的片段，比如 产物或酶切片段，则需要选择较高浓 度的琼脂糖凝胶，以获得更好的分辨率和分离效果，A正确；凝胶载 样缓冲液中的指示剂通常是一种颜色较深的染料，可以作为电泳进 度的指示分子，以便适时终止电泳，B错误； 任 务 活 动 32 核酸是带有负电的生物大分子，在琼脂糖凝胶电泳中， 片段实际上是向正极迁移的，且片段的迁移速率与其大小成反比，即 片段越长，迁移速率越慢，C错误；琼脂糖凝胶中的 分子通过染色，可在波长为 的紫外灯下被检测出来，D错误。 任 务 活 动 例4 ［2024·山东枣庄高二期末］某环状 分别用限制酶1和限制 酶2完全切割后进行扩增产物的琼脂糖凝胶电泳，结果如下图所示 (注：表示千碱基对数， 代表标准对照)。下列叙述不正确的是 ( ) A.该总长度不可能为 B.该 上至少有2个酶1的切割位点 C.该 上至少有1个酶2的切割位点 D.同时用酶1和酶2切割该 ，电泳结果至少 呈现2个条带 √ 任 务 活 动 34 [解析] 限制酶2切割后有 这一种条带，若限 制酶2切割后有两条的片段，则 总 长度可能为 ，A错误；限制酶1切割后产生 了两个条带，说明至少有两个酶1的切割位点， B正确；若环状总长度最短为，限制酶2切割后有 这一种条 带，则该 上至少有1个酶2的切割位点，C正确；若两个酶1的切割位 点与酶2的切割位点距离相同或酶2切割位点与其中一个酶1切割位点距 离为，则同时用酶1和酶2切割，产生和或和 或 和 两种长度的片段，电泳结果呈现两个条带，若不是，则会呈 现多个条带，D正确。 任 务 活 动 35 备用习题 36 1. PCR引物的3‘端为结合模板DNA的关键碱基；5’端无严格限制，可用于添加限制酶切点等序列。下列相关分析错误的是（   ） A. 在PCR的循环过程中，图示过程需要的温度最低 B. 四种脱氧核苷酸作为原料将会连接到引物的3'端 C. Taq DNA聚合酶催化相邻的脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键 D. 用图示引物扩增至少四个循环后才能获得目的产物 √ 备 用 习 题 [解析]变性温度超过90 ℃，复性温度在 50 ℃左右，延伸过程温度在72 ℃左右， 图示为复性阶段，其在PCR循环过程中需要的温度最低，A正确；PCR扩增过程中，脱氧核苷酸只能连接在引物3‘端，B正确；延伸时，在TaqDNA聚合酶催化下，脱氧核苷酸会连接到引物的3’端，相邻的脱氧核苷酸间形成磷酸二酯键，C正确；由于两个引物均不结合在该片段的末端，第一轮循环后，到的两个DNA片段中两条脱氧核苷酸链不等长，通过题图可推知，第二轮循环后也不会出现两条链等长的产物，在第三轮循环后开始出现两条脱氧核苷酸链等长的目的产物，所以扩增三个循环后可获得目的产物，D错误。 备 用 习 题 2.我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”，成功将极其微量的古人类DNA从土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来，用于研究人类起源及进化。下列说法正确的是（   ） A. “引子”的彻底水解产物有两种 B. 设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNA C. 设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列 D. 土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别 √ 备 用 习 题 [解析]根据分析“引子”是一段DNA序列，彻底水解产物有磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基，共6种产物，A错误；由于线粒体中也含有DNA，因此设计“引子”的DNA序列信息还可以来自线粒体DNA，B错误；根据题干信息“利用现代人的DNA序列设计并合成了“引子”，说明设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列，C正确；土壤沉积物中的古人类双链DNA需要经过提取，且在体外经过加热解旋后，才能与“引子”结合，而不能直接与引子结合，D错误。 备 用 习 题 3.引物在极大程度上决定了 PCR 的成败，下列关于引物的说法不正确的是（   ） A．PCR 和生物体内的DNA合成都需要引物，PCR 引物一般是单链DNA B．若引物的C-G碱基对含量相对较高，PCR 复性步骤的温度需要适当升高 C．在 PCR 的复性步骤中，两种引物分别结合在模板链的3´端和5´端 D．若初始有 10个胰岛素基因，PCR 中进行10轮循环，至少需要20 460个引物分子 √ 备 用 习 题 [解析] PCR和生物体内的DNA合成都需要引物，体内的DNA复制引物通常是RNA，PCR引物一般是单链DNA，A正确；G与C之间有3个氢键，稳定性高，若引物的C-G碱基对含量相对较高，PCR复性步骤的温度需要适当升高，B正确；在PCR的复性步骤中，两种引物都结合在模板链的3´端，C错误；若初始有10个胰岛素基因，PCR中进行10轮循环，得到10×210 =10240个DNA分子，共10240×2=20480条链，由于初始的20条链不需要引物，故至少需要20480-20=20460个引物分子，D正确。 备 用 习 题 4.某女孩患有一种单基因遗传病，该遗传病由等位基因B/b控制，其父母及哥哥的表型均正常。现将其家庭成员的相关基因用限制酶Mst Ⅱ切割后进行电泳，结果如图所示。已知B、b基因中仅有一种基因上含有一个限制酶Mst Ⅱ的酶切位点。下列相关叙述正确的是（   ） 备 用 习 题 A. 该遗传病属于常染色体隐性遗传病，患病女孩的哥哥不含致病基因 B. 该致病基因出现是基因突变的结果，突变过程中发生了碱基对的增添 C. 限制酶Mst Ⅱ能识别特定的核糖核苷酸序列，并在特定部位断开氢键 D. 电泳过程中，DNA分子的迁移速率只与DNA分子的大小有关 √ 备 用 习 题 [解析]该女孩患病，其父母表型正常，可判断 该病为常染色体隐性遗传病，该女孩的基因型 为bb，其父母的基因型均为Bb。根据图示分析 可知，1350 bp的条带对应基因b，B基因被限制酶Mst Ⅱ切割可产生大小为1150 bp和200 bp的两个片段，1150 bp+200 bp=1350 bp，即B、b基因的长度相等，在基因突变产生等位基因的过程中发生了碱基对的替换，根据电泳结果可知，患病女孩的哥哥的基因型为BB，不含致病基因，A正确，B错误。限制酶能识别双链DNA中特定的脱氧核苷酸序列，并在特定部位断开磷酸二酯键，C错误。电泳过程中，DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关，D错误。 备 用 习 题 5.回答下列与PCR相关的问题。 (1)PCR是 的缩写，是在体外大量合成DNA的技术。 聚合酶链式反应 [解析] PCR是在体外大量合成DNA的技术，是聚合酶链式反应的简称。 备 用 习 题 (2)PCR过程中，用 代替了解旋酶的作用，使DNA的双链解开。目前在PCR反应中使用Taq DNA聚合酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是 。 90 ℃以上高温 Taq DNA聚合酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活 [解析] PCR过程中，用90 ℃以上高温代替了解旋酶的作用，使氢键断裂，导致DNA的双链解开，作为DNA复制的模板。目前在PCR反应中使用Taq DNA聚合酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是Taq DNA聚合酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活，无法在温控调节下起作用。 备 用 习 题 (3)PCR每次循环一般可以分为变性、复性和 三步。复性的结果是 。 延伸 使两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合 [解析] PCR每次循环一般可以分为变性(高温条件下氢键断裂形成单链)、复性(引物与模板链之间形成氢键)和延伸(子链合成)三步。这里复性的过程是使两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 备 用 习 题 (4)在PCR扩增目的基因的过程中，加入诱变剂可提高目的基因的突变率。与用诱变剂直接处理细胞相比，上述育种技术获得突变目的基因的效率更高，原因是在PCR过程中 (多选)。 A.仅针对目的基因进行诱变 B.目的基因产生了定向突变 C.目的基因可快速累积突变 D.目的基因突变不会导致酶的氨基酸数目改变 AC 备 用 习 题 [解析] PCR过程中仅针对目的基因进行诱变，因此该方法获得突变目的基因的效率更高，A正确；基因突变具有随机性、不定向性等特点， B错误；利用PCR技术能大量获得目的基因的突变基因，进而可快速累积突变，C正确；目的基因突变可能会导致氨基酸的数目发生改变，D错误。 备 用 习 题 6.研究人员从某病人的支气管肺泡灌洗液诊断标本中提取出DNA，其扩增产物a、b的电泳结果如下图，Maker为指示分子大小的标准参照物。下列叙述错误的是（   ） 备 用 习 题 在一定的pH下，带负电的DNA会通过琼脂糖凝 胶孔隙向与带电性质相反的一端迁移 B. 图中样品a、b的迁移速率与DNA分子的大小等 有关，a样品中DNA的迁移速率快 C. 待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时应停止电泳，以防止样品流失到缓冲液中 D. 若电泳鉴定结果不止一条条带，可能是因复性温度过高导致出现了非特异扩增条带 √ 备 用 习 题 [解析] DNA分子的琼脂糖凝胶电泳鉴定过程中，一定 pH下DNA分子可带上正电荷或负电荷，在电场作用下， 向着与所带电荷相反的电极移动，A正确；DNA分子在 凝胶中的迁移速率与DNA分子大小有关，DNA分子越小， 移动得越快，因此a样品中DNA的迁移速率快，B正确；电泳槽中加入电泳缓冲液，待指示剂前沿迁移至凝胶边缘时停止电泳，以防止样品流失到缓冲液中，C正确；扩增时复性温度过低，可能会导致引物与非互补配对的序列发生部分结合，从而产生不同长度的DNA分子，出现多条条带，D错误。 备 用 习 题 练习册 54 ［1~10题每题2分，共20分］ 知识点一 利用PCR获取和扩增目的基因 1.下列不属于获取目的基因的方法的是( ) A.从基因组文库中获取目的基因 B.利用 技术体外扩增目的基因 C.利用逆转录法获取目的基因 D.利用 连接酶复制目的基因 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 55 [解析] 可以从基因组文库中直接获取目的基因，A不符合题意；获 取目的基因的方法之一是 技术扩增目的基因，B不符合题意；可 以用逆转录法逆转录获取目的基因，C不符合题意； 连接 酶用于连接两个 片段，不能复制目的基因，不是获取目的基因 的方法，D符合题意。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 56 2.下列有关 技术的说法,不正确的是( ) A. 的循环过程分为变性、复性和延伸三步 B.技术的原理是 半保留复制 C.利用 技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷 酸序列 D.扩增中解旋酶的作用是解开双链 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 57 [解析] 全称为聚合酶链式反应，循环过程分为变性、复性和延 伸三步,A正确；技术以解开的双链为模板合成 ,利用的 原理是半保留复制,B正确；利用 技术获取目的基因的前提是 要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列设计引物, C正确；双链模板在高温作用下,氢键断裂,形成单链 ,该过程 不需要解旋酶的催化，D错误。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 58 3.［湖北卷］某实验利用 技术获取目的基因,实验结果显示除目的 基因条带(引物与模板完全配对)外,还有2条非特异条带(引物和模板 不完全配对)。为了减少反应中非特异条带的产生,以下措施中有效的 是( ) A.增加模板 的量 B.延长热变性的时间 C.延长延伸的时间 D.提高复性的温度 [解析] 出现非特异性扩增条带可能的原因有:模板 出现污染;复性 温度过低; 循环次数过多等,D正确。 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 59 4.［2024·山东济宁高二质检］将水稻 耐盐碱基因 导入不耐盐碱水 稻品种吉粳88中，培育耐盐碱海水稻 A.和 B.和 C.和 D.和 新品种。下图表示扩增 时需要添加引物，应选用的引物组 合为( ) √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 60 [解析] 有游离的磷酸基团的一端为 链的端，有羟基的一端为 链的端。进行 时，引物与模板 链的端结合，因此在扩增 时需要添加的引物是 和 ，A正确。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 61 5.［2024·江苏南通高二月考］下列关于 过程及结果的叙述，错 误的是( ) A.相比细胞内的复制，过程不需要解旋酶、 连接酶等 B.通过控制仪的温度，可重复循环多次，使 数量呈指数式增长 C.若酶和引物都正常，但是未出现扩增带，其原因可能是核酸模板 变性不彻底 D.理论上推测，经轮循环后的产物中只含1种引物的 片段占比 为 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 62 [解析] 通过高温破坏氢键，通过耐高温的 聚合酶延伸子链， 所以过程不需要解旋酶、连接酶等，A正确；通过控制 仪的温度，可重复循环多次，使 数量呈指数式增长，B正确；变 性是在高温条件下将 双链解开，作为模板，若酶和引物都正常， 但是不出现扩增带，其原因可能是核酸模板变性不彻底，C正确； 进行半保留复制，经过轮循环，产物共有个 分子，其中 仅含有一种引物的 片段为2个(即含有亲代模板链的两个)，故理 论上推测，经过轮循环，产物中只含有一种引物的 片段所占比 例为 ，D错误。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 63 6.［2025·云南昭通高二月考］ 仪实际上是一个温控设备，能在 每次循环的3个步骤间进行温度切换，主要过程如图所示，图中 、 、 表示过程。下列叙述正确的是( ) 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 64 A.若设计的引物与模板不完全配对，可 适当提高 复性的温度 B.耐高温的 聚合酶能与引物结合， 并从引物的 端连接脱氧核苷酸 C.每次循环需要的引物Ⅰ的数量与引物Ⅱ 的相同 D. 循环过程控制的温度高低关系为 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 65 [解析] 若设计的引物与模板不完全配对， 可适当降低 复性的温度，以便引物与 模板链结合，A错误；耐高温的 聚合 酶能与引物结合，并从引物的 端连接脱 氧核苷酸，B错误；每次循环解旋后的两条单链分别与两种引物结合， 故每次循环需要的引物Ⅰ的数量与引物Ⅱ的相同，C正确；由题图分析可 知，循环过程，为变性，温度需以上， 为复性，温度需下降 至左右，为延伸，温度需上升到左右，因此 循环过程控 制的温度高低关系为 ，D错误。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 66 7.［2025·福建厦门高二期末］ 是将逆转录成(与 互 补的单链)和聚合酶链式反应 相 结合的技术，具体过程如图所示，下列叙 述正确的是( ) A.过程Ⅰ获得的过程与 复制过程中碱基配对方式相同 B.图中A、B两种引物在 时通过碱基互补配对结合到模板链 C.图中子链的合成均是以四种核糖核苷酸为原料从引物的一端开始的 D.过程Ⅱ中，若进行6轮循环，则共需要加入引物的数量为63个 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 67 [解析] 过程Ⅰ是逆转录过程，是以 为模板合成 ，该过程的碱基配对方 式为、、、 ，而 复制过程的碱基配对方式为 、 、、 ，二者碱基配对方式 不完全相同，A错误；引物是通过碱基互 补配对结合到模板链上的，该过程是在复 性阶段完成的，复性的温度一般为 左右，而不是， 是延伸阶段的 温度，B错误； 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 68 题图中子链的合成是以四种脱氧核糖核苷酸为原料，从引物的一端 开始进行延伸的，C错误；过程Ⅱ中，若进行6轮循环，最终产生的 单链数为 (条)，新合成的子链数为63条，则进行6轮循环， 共需要加入引物的数量为63个，D正确。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 69 知识点二DNA片段的扩增及电泳鉴定 8.［2025·浙江宁波高二期末］ 琼脂糖凝胶电泳是一种分离、纯 化或分析扩增后的待检 片段的技术。下列关于核酸片段的扩 增及电泳鉴定的叙述，正确的是( ) A.电泳一段时间，离加样孔越近的 分子越小 B.凝胶中 的迁移速率与凝胶浓度有关 C.凝胶中的 分子不能直接在紫外灯下检测到 D.用生理盐水来配制 的琼脂糖溶液 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 70 [解析] 凝胶中的迁移速率与凝胶的浓度、 分子的大小和构 象都有关系， 分子越小，其在凝胶中的迁移速率越快，电泳一 段时间后，离加样孔越远，A错误、B正确；凝胶中已提前加入核酸 染料，其中的分子可直接在波长为 的紫外灯下被检测出 来，C错误；用电泳缓冲液配制 的琼脂糖溶液，D错误。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 71 9.以洋葱为材料提取后，用 技术对目的基因进行扩增，并对 扩增产物进行电泳检查。若电泳结果有多个条带，则导致该结果的 原因是( ) A.洋葱研磨离心后，取沉淀进行了纯化 B.所用的引物也结合了其他 序列 C.进行扩增时，变性温度设置成了 D.配制琼脂糖溶液时，没有加入核酸染料 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 72 [解析] 洋葱研磨离心后，应该取上清液，取沉淀进行纯化，可能提 取不到 ，不会导致电泳结果有多个条带，A不符合题意；所用的 引物也结合了其他 序列，引物设计不合理，它们与非目标序列 结合，则电泳结果有多个条带，B符合题意；进行扩增时，变性温度 应该超过，若设置成了， 双链可能不会解开，最后扩 增不到 ，电泳结果不会出现多个条带，C不符合题意；配制琼脂 糖溶液时，没有加入核酸染料，会导致看不到条带，D不符合题意。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 73 10.［2024·湖南邵阳二中高二期中］在基因工程操作中常用琼脂糖凝 胶电泳检测不同的片段。科研人员利用和 Ⅰ两种限制 酶处理某分子，得到如下电泳图谱。其中1号泳道是标准 样 品，2号、3号、4号分别是单独处理、 单独处理、 和 共同处理后的电泳结果。下列说法正确的是( ) A.该可能是含的环状 分子 B.电泳图谱中 片段越小，距离起点越近 C.和能够催化 的氢键断裂 D.和的切点最短相距约 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 74 [解析] 据题图可知，用 单独处理(2号) 或用 单独处理(3号)都只得到一种大小 为的片段，说明该 最可能是 含的环状分子，A正确；电泳图谱中 片段越小，距离起 点越远，B错误；和 都是限制酶，限制酶切割 分子， 破坏的是作用位点上两脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键，C错误；由 题图知，该可能是一个含的环状 分子，两种限制酶同 时切割时产生和两种长度的 片段，所以两种限制酶的 酶切位点最短相距 ，D错误。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 75 11.(12分)聚合酶链式反应是一种用于扩增特定的 片段的分子生 物学技术，下图为 扩增中第一轮的变化，探究下列问题： 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 76 (1)(4分) 扩增时先要将温度上升到 以上，使 变性，在该过程， 双链发生的变化是_______________ _____。复性时需要让温度下降到______ _____，其目的是____________________ ___________________________。 双链解聚为 单链 左右 使两种引物通过碱基 互补配对与两条单链结合 [解析] 扩增时先要将温度上升到以上，使 变性，双链 解聚为单链，复性时需要将温度下降到 左右，两种引物通 过碱基互补配对与两条单链 结合。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 77 何设计引物？____________________________________________。 (2)(4分)引物是______________________ _________________________________， 如果在某基因组定位了一个目的基因 ， 但是其核苷酸序列未知，现已知 邻近区 域的上、下游的部分 序列，此时如 一小段能与母链的 一段碱基序列互补配对的短单链核酸 可根据邻近区域的上、下游已知序列设计引物 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 78 [解析] 引物是一小段能与 母链的一 段碱基序列互补配对的短单链核酸;虽然 目的基因的核苷酸序列未知，但 邻近 区域的上、下游的部分 序列已知， 因此可根据 邻近区域的上、下游已知序 列设计引物。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 79 (3)(3分)结合下图分析 过程中需要引物的原因是_______________ ____________________________________________。 链复制的 方向是_______________________。 加入引物，能 够使聚合酶从引物的端开始连接脱氧核苷酸 从子链的端向端延伸 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 80 [解析] 聚合酶不能从头合成子链，只能把游离的脱氧核苷酸连 接到已经存在的片段上。加入引物，能够使聚合酶从引物的 端开始连接脱氧核苷酸。链复制的方向总是从子链的端向 端 延伸。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 81 (4)(1分)复性温度的设定与引物长度、碱 基组成有关，假设引物的长度相同，在 、C含量高时，复性温度需要适当 ______。 升高 [解析] 在引物的 、C含量高时，设定的 复性温度要高一些，因为分子中之间有三个氢键， 之间 有两个氢键，含量高时， 稳定性较高。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 82 预习梳理 夯基础 1.(1)筛选与获取 (2)基因表达载体 (3)受体细胞 (4)检测与鉴 定 2.(1)受体细胞性状 (2)蛋白质 生物抗逆性 生产药物 工业用 酶 (3)<m></m>抗虫蛋白 3.(1)已知结构和功能清晰的基因 (2)测序 序列数据库 序列比对 4.(1)聚合酶链式反应 (3)体外 (4)<m></m>半保留复制 (5)变性、 复性、延伸 (6)琼脂糖凝胶电泳 5.人工合成、构建基因文库 答 案 速 查 83 预习检测 判正误 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× 任务活动 提素养 任务一 利用PCR获取和扩增目的基因 (1)变性 复性 引物 延伸<m></m>聚合酶 (2)<m></m>模板 引物 脱氧 核苷酸 耐高温的<m></m>聚合 (3)目的基因 不同 不能 (4)<m></m> 碱基互补配对 (5)上一次循环的产物 (6)一倍 指数 三 (7) 不能 <m></m>是以<m></m>双链作模板的，不能直接用单链<m></m>进行扩增， <m></m>需要逆转录成<m></m>再进行扩增 答 案 速 查 反馈评价 例1 C 例2 C 答 案 速 查 任务二 探究·实践——DNA片段的扩增及电泳鉴定 1.(1)<m></m>的热变性 调节温度 (2)①可解离 相反 ②琼脂糖凝 胶电泳 凝胶的浓度 <m></m>分子的大小和构象 ［分析］ (1)模板</m>、2种引物、<m></m>聚合酶、4种脱氧核苷酸 维持合适的<m></m>，其含有的<m></m>能激活<m></m>聚合酶，给<m></m>反应提供 一个最适合酶催化的条件 (2)电泳结果中<m></m>条带的分布。 反馈评价 例3 A 例4 A 答 案 速 查 备用习题 1.D 2.C 3.C 4.A 5. (1) 聚合酶链式反应 (2) 90 ℃以上高温 Taq DNA聚合酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活 (3) 延伸 使两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合 (4) AC 练习册 知识点一 利用PCR获取和扩增目的基因 1.D 2.D 3.D 4.A 5.D 6.C 7.D 知识点二DNA片段的扩增及电泳鉴定 8.B 9.B 10.A 答 案 速 查 综合应用练 11.(1)双链<m></m>解聚为单链 <m></m>左右 使两种引物通过碱基互补配 对与两条单链<m></m>结合 (2)一小段能与<m></m>母链的一段碱基序列互 补配对的短单链核酸 可根据<m></m>邻近区域的上、下游已知序列设计引 物 (3)加入引物，能够使<m></m>聚合酶从引物的<m></m>端开始连接脱氧核 苷酸 从子链的<m></m>端向<m></m>端延伸 (4)升高 答 案 速 查 $