2026届高三生物一轮复习课件 专题复习：PCR中的引物和计算

该高中生物学高考复习课件聚焦PCR技术核心考点，涵盖引物作用、选择、设计原则及扩增计算，对接高考评价体系，分析“引物功能与选择”“扩增产物计算”等高频考点（占比超60%），归纳选择、填空、分析等常考题型，构建完整备考体系。 课件亮点为“真题情境+核心素养导向”，如以2025年湖南雅礼中学期末题解析引物组合选择的“3'端互补定位法”，培养科学思维；通过多重PCR非特异性扩增问题强化探究实践。提供“引物设计避错口诀”和“PCR计算模型”，助力学生掌握答题技巧，教师可精准指导复习，提升备考效率。

PCR中的引物和计算 一、选择合适的引物 请回答基因工程方面的有关问题: (1)若用技术扩增目的基因,需要在 扩增仪中加入___种引物,其 作用是______________________________________________________ _________________________________________________。 2 引物与模板链通过碱基互补配对结合，使聚合酶能够 从引物的端开始连接脱氧核苷酸，从而延伸子链 (2)在利用 技术扩增某基因过程中,利用______可寻找该基因的位置。 引物 2 (3)研制疫苗时,获取 蛋白基因(如图所示)选择的引物是___________。 引物Ⅱ、Ⅲ [解析] 由于子链从端向 端延伸,引物需要互补结合在模板链 的端,即 端,则据图分析,选择的引物是引物Ⅱ、Ⅲ。 3 【归纳总结】 (1)引物的作用:引物需要互补结合在模板链的<m></m>端,为<m></m>聚合酶提供 结合位点,使子链得以从<m></m>端向<m></m>端延伸。 (2)种类:2种;为了保证基因的两条反向平行的链都可以作模板,需要2种 引物。 (3)结果:随<m></m>扩增的次数增加,2种引物中间的序列会被大量重复拷贝, 进而方便后续的技术应用。 (4)应用:①合适的引物可仅扩增目的基因序列,能用于基因工程中目的 基因的获取、检测和鉴定。 4 ②不同的引物可结合不同的目的基因并进行扩增,能用于待测个体基因 型的鉴定。 ③引物序列与模板链的个别序列错配,依然可以获得 的扩增产物,能 用于基因的定点诱变。 5 1.[2025·湖南雅礼中学期末]科研人员通过基因编辑技术将绿色荧光蛋 白基因整合到野生型小鼠 蛋白基因的一端，如图甲所示。随机 挑取5个品系细胞通过验证 基因的导入情况，结果如图乙所示。 据此推测在进行 扩增时，所选择的引物为( ) A.， B.， C.， D.， √ 典型例题 6 [解析] 结合图甲和图乙推测，融合基因电泳后的 片段 较大，未插入基因的电泳后的 片段较小，5个品系细胞中有 的只扩增出小片段或大片段，有的两种片段均有，应选择图甲中的 引物组合是、 ，A正确，B、C、D错误。 典型例题 7 2.真核生物转录起始过程十分复杂， 聚合酶往往需要与一类特定 的蛋白质结合，并在其引导下与启动子结合起始转录，我们将这类蛋 白质称作转录因子。某科研团队在对山葡萄的研究过程中发现其 基 因具有编码转录因子的作用，并对此展开研究。 (1)研究人员欲利用技术从山葡萄基因组中提取并扩增 基因， 除基因组和引物外还需向 仪中加入_______________________ _____________________________________。 四种脱氧核苷酸、 耐高温的聚合酶、(含的)缓冲液 [解析] 反应体系中应包含模板、引物、四种脱氧核苷酸 、 耐高温的聚合酶、(含 的)缓冲液。 典型例题 8 (2)研究人员设计并合成如图所示4种引物，结果无论是哪对引物，除 扩增出基因外，还扩增出了其他 片段，原因可能是__________ __________________________。在利用现有引物的前提下，为尽可能 减少非目的 片段的产生，可先加入引物__________进行初次扩增， 再以初次扩增产物为模板，并加入引物__________进行第二次扩增。 引物特异 性较低或混入了其他模板 1和引物4 2和引物3 典型例题 9 [解析] 根据题意可知，利用题图所示4 种引物扩增，结果无论是哪对引物均扩 增出了除基因外的其他 片段，原因可能是引物特异性较低或 混入了其他模板，导致扩增出了非目的 片段。在利用现有 引物的前提下，为尽可能减少非目的 片段的产生，可以先使用 引物1和引物4扩增，若扩增出的片段是目的 片段，则再次 以初次扩增产物为模板，并加入引物2和引物3进行第二次扩增，将 成功扩增出基因；若初次扩增的片段是非目的 片段，则 加入引物2和引物3进行第二次扩增时将可能扩增不出 基因。 典型例题 10 二、 引物设计原则 利用技术对除草剂抗性基因 进行复制的过程中，需要在缓冲液中 添加 ，其作用是__________________________________________ ___。设计引物是该技术关键步骤之一，某同学设计的两组引物 (只标注了部分碱基序列)都不合理(如图)，请分别说明理由。 激活耐高温的聚合酶(或激活聚合 酶) ①第1组：________________________________________；②第2组： _____________________________________________。 引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效 引物Ⅰ自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效 11 [解析] 在的过程中，需要在缓冲液中添加， 能激活 耐高温的 聚合酶。①分析题图中引物可知，第1组引物中引物Ⅰ 和引物Ⅱ的部分碱基之间存在互补配对关系，这可能会导致引物Ⅰ和 引物Ⅱ发生局部碱基互补配对而失效；②第2组引物中引物Ⅰ 自身存 在互补配对关系，折叠后会因出现局部碱基互补配对而失效。 12 【方法总结】 设计引物的主要原则 ①引物长度通常为 个核苷酸,可防止随机结合。 ②两个引物之间不能有连续4个碱基的互补配对,否则加入的引物自身 形成双链以至于得不到目的基因片段。 ③某一引物自身不能有大于4个碱基的反向重复序列或自身互补序列 的存在,否则自身折叠出现局部碱基互补配对。 13 ④为构建合适酶切位点,常常需要在2种引物的 端添加不同的限制酶 的识别序列。 ⑤设计的引物在合成之前,要在数据库中进行 检测,以确保引 物中的序列只在所扩增的基因中出现,而与其他基因不具有互补性。 ⑥引物中含量要适宜， 含量越高，复性温度越高，产物特异性越高。 14 3.[2025·宁夏吴忠二模]多重是指在同一 反应体系里加上2对以 上引物，同时扩增出2个以上目的片段的 反应，其反应原理、反应 试剂和操作过程与一般相同。下列关于多重 的叙述，错误的 是( ) A.多重的反应步骤是变性 复性 延伸 B.设计引物序列时，要避免引物自身及引物之间互补配对 C.与常规相比，多重中非特异性 片段数可能增多 D.为了减少非特异性条带的产生， 过程复性阶段的温度要尽量调低 √ 典型例题 15 [解析] 反应步骤为变性(高温使解链) 复性(引物与模板结 合) 延伸(合成新链)，多重 步骤相同，A正确；引物自身或引 物间互补配对会导致引物二聚体，干扰目标片段扩增，设计时必须 避免，B正确；多重 使用多对引物，若引物特异性不足或反应条 件不佳，可能增加非特异性扩增产物，C正确；复性温度过低会降低 引物与模板结合的特异性，导致非特异性扩增，应适当提高复性温 度，以减少非特异性条带，D错误。 典型例题 16 4.如图所示的引物中，利用 获得 基因时应选择的两种引物 是______________。引物核苷酸序列 引物2和引物3 引物过短，则会导致引物特异性太弱，出现非 特异性扩增，非目标产物增多 [解析] 引物需要互补结合在模板链的端，因此利用获得 基因时应选择的两种引物是引物2和引物3；引物过短，则会导致引 物特异性太弱，出现非特异性扩增，非目标产物增多，故引物核苷 酸序列不宜过短。 不宜过短，其原因是__________________________________________ ___________________________。 典型例题 17 三、 扩增过程中的相关计算 玉米是重要的粮食作物,其叶片细胞中的蛋白是一种水通道蛋白,由 基 因编码;科研人员成功培育出超量表达 蛋白的转基因玉米,回答下列问题。 18 (1)利用技术以图中的片段为模板扩增 基 因,需要的引物有______(从A、B、C、D中选择)。 B、C 3 30 [解析] 已知扩增时总是从子链的端向 端延伸,由题图可知,子 链 端对应的引物分别是B和C。至少要3次循环才能分离出双链等长 的目的基因片段。体外扩增 时,每条链都需要一个引物,所以 循环次,产生个 ,去除原来的模板,即需要的引物数目为 。循环四次共需要的引物数目为 。 上述过程中,至少经过___次循环后会产生双链等长的 基因片段,循环4 次共需要的引物数为____。 19 (2)从理论上推测,经4轮循环后产物中有___种不同种类的 分子,其 中只含等长目的基因的 分子有___个。 5 8 [解析] 过程与细胞内的复制过程类似,复制过程中部分 片段如图所示： 20 第一次复制得到两个、两种类型的 片段:①和②;第二次复制得到 四个、四种类型的 片段:①复制得①和③、②复制得②和④;第三 次复制得到八个、五种类型的 片段:①复制得①和③、③复制得 ③和⑤、②复制得②和④、④复制得④和⑤;第四次复制得到十六个、 五种类型的 片段:①复制得①和③、②复制得②和④、两个③复 制得两个③和两个⑤、两个④复制得两个④和两个⑤、两个⑤复制 得4个⑤。所以,经过四轮复制后,共有5种不同种类的 片段,8个等 长的目的基因。 【方法总结】 1.熟悉 的过程图 22 2.中的数量关系(假设两种引物均在模板 的中段) 循环次数 1 2 3 分子数 2 4 8 含引物A或的 分子数 1 3 7 同时含引物A、B的 分子数 共消耗的引物数量 23 循环次数 1 2 3 两条链等长的 分 子数 0 0 分子种类 2 4 5 续表 24 5.[2025·福建福州期中]某小组利用 扩增某目的基因，设计了引物A 和引物B，下列相关叙述错误的是( ) A.经过三轮循环后的产物中含有引物B的片段所占的比例为 B.经过二轮循环后的产物中只含有引物A的片段所占的比例为 C.经过四轮循环后的产物中同时含有两种引物的 片段所占的比例 为 D.耐高温的聚合酶从引物的 端延伸子链 √ 典型例题 25 [解析] 半保留复制，经过三轮循环后的产物一共为8个 片段， 其中1个片段只含有引物A，一个 片段只含有引物B，6个 片段既含有引物A又含有引物B，故含有引物B的 片段所占 的比例为，A错误；经过二轮循环后的产物一共为4个 片段， 其中只含有引物A的片段1个，只含引物B的 片段1个，既含 引物A又含引物B的片段有2个，因此只含有引物A的 片段所 占的比例为，B正确；经过四轮循环后的产物中一共为16个 片段，同时含有两种引物的 片段有14个，所占的比例为 ，C正确；引物是子链合成延伸基础，即 聚合酶 从引物端开始延伸 链，D正确。 典型例题 26 6.利用技术扩增基因时，相应的引物结合部位及扩增片段 ~如图所示。已知 基因单链片段为 ，引物1为 ，则引物2为______________________ (写出10个碱基)。使用这两种引物对一个基因进行扩增，经5轮 循环后，如⑤所示的 分子有____个。 22 典型例题 27 [解析] 由题干信息可知，引物 与 链的 端互补配对，则引 物2应与的互补链的 端互 补配对，根据碱基互补配对原则，则引物2为 ， 使用这两种引物对一个基因进行扩增，经5轮 循环后，如⑤所 示的分子有 个，即22个。 典型例题 28 快速核答案 一、选择合适的引物 (1)2 引物与<m></m>模板链通过碱基互补配对结合，使<m></m>聚合酶能够 从引物的<m></m>端开始连接脱氧核苷酸，从而延伸<m></m>子链 (2)引物 (3)引物Ⅱ、Ⅲ 答案速查 29 典型例题 1.A 2.(1)四种脱氧核苷酸<m></m>、耐高温的<m></m>聚合酶、(含<m></m>的)缓冲 液 (2)引物特异性较低或混入了其他模板<m></m> 1和引物4 2和引物3 二、<m></m>引物设计原则 激活耐高温的<m></m>聚合酶(或激活<m></m>聚合酶) 引物Ⅰ和引物Ⅱ局部 发生碱基互补配对而失效 引物Ⅰ<m></m>自身折叠后会出现局部碱基互补配 对而失效 答案速查 典型例题 3.D 4.引物2和引物3 引物过短，则会导致引物特异性太弱，出现非特异 性扩增，非目标产物增多 三、<m></m>扩增过程中的相关计算 (1)B、C 3 30 (2)5 8 典型例题 5.A 6.<m></m> 22 答案速查 $