2025屆高考生物一輪總復習選擇性必修3第十單元生物技術(shù)與工程微專題18PCR及其應用課件

微專題18

PCR及其應用1．PCR與病毒檢測新冠病毒感染的常規(guī)檢測方法是通過實時熒光PCR鑒定。實時熒光PCR擴增目的基因，需額外添加熒光標記探針(一小段單鏈DNA，可與目的基因中部分序列特異性結(jié)合)。當探針完整時，不產(chǎn)生熒光。在PCR過程中，與目的基因結(jié)合的探針被TaqDNA聚合酶水解，R與Q分離后，R發(fā)出的熒光可被檢測到(如圖甲所示)。通過實時熒光PCR檢測新冠病毒感染時，檢測到的熒光強度變化如圖乙所示。2．基因定點突變與基因改造重疊延伸PCR是一項重要的基因定點突變技術(shù)，其主要設(shè)計思路是用具有互補配對片段的引物(如圖中的引物2和引物3，突起處代表與模板鏈不能互補的突變位點)，分別進行PCR，獲得有重疊鏈的兩種DNA片段，再在隨后的擴增反應中通過重疊鏈的延伸獲得想要的目的基因。水蛭素是一種蛋白質(zhì)，可用于預防和治療血栓。某科研團隊運用重疊延伸PCR在水蛭素基因中的特定位點引入特定突變，使水蛭素第47位的天冬酰胺(密碼子為AAC、AAU)替換為賴氨酸(密碼子為AAA、AAG)，從而提高水蛭素的抗凝血活性。原理如下圖所示。1．臨床上常采用RT-PCR技術(shù)(以mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄為cDNA，再進行PCR擴增)對受試者的咽拭子取樣后進行新冠病毒核酸檢測。以下是某醫(yī)院發(fā)熱門診醫(yī)生采用該項技術(shù)對受試者進行新冠病毒核酸檢測的相關(guān)操作步驟：①從受試者組織樣本中提取mRNA；②分析PCR擴增結(jié)果；③利用PCR擴增cDNA片段；④采集受試者組織樣本；⑤用mRNA逆轉(zhuǎn)錄得到cDNA。下列說法錯誤的是(

)A．RT-PCR技術(shù)的正確操作順序應是④①⑤③②B．RT-PCR操作過程中，所需的酶有逆轉(zhuǎn)錄酶和耐高溫的DNA聚合酶C．RT-PCR的產(chǎn)物經(jīng)過BamHⅠ、EcoRⅠ雙限制酶處理以后，再與經(jīng)過同樣雙酶處理的小雙節(jié)病毒(PBV)載體連接，該操作屬于基因工程操作步驟中的構(gòu)建基因表達載體D．利用RT-PCR技術(shù)獲取的目的基因不能在物種間進行交流√解析：RT-PCR技術(shù)正確的操作順序應該是④采集受試者組織樣本→①從受試者組織樣本中提取mRNA→⑤用mRNA逆轉(zhuǎn)錄得到cDNA→③利用PCR擴增cDNA片段→②分析PCR擴增結(jié)果，A項正確；RT-PCR操作過程中，用mRNA逆轉(zhuǎn)錄得到cDNA需要使用逆轉(zhuǎn)錄酶，利用PCR擴增cDNA片段需要耐高溫的DNA聚合酶，B項正確；RT-PCR的產(chǎn)物(目的基因)經(jīng)過BamHⅠ、EcoRⅠ雙限制酶處理以后，再與經(jīng)過同樣雙酶處理的小雙節(jié)病毒(PBV)載體連接，即將目的基因與載體相連，故該操作屬于基因工程操作步驟中的構(gòu)建基因表達載體，C項正確；生物界共用一套遺傳密碼，是基因工程所依據(jù)的原理之一，而RT-PCR技術(shù)獲取的目的基因通常無內(nèi)含子等非編碼序列，利于基因在物種間交流，D項錯誤。√2．“X基因”是DNA分子上一個有遺傳效應的片段，若要用PCR技術(shù)特異性地拷貝“X基因”，需在PCR反應中加入兩種引物(注：引物的作用是與模板鏈形成雙鏈后在DNA聚合酶的作用下就可以繼續(xù)鏈的延伸)，兩種引物及其與模板鏈的結(jié)合位置如圖甲所示。經(jīng)4輪循環(huán)后產(chǎn)物中有5種不同的DNA分子，如圖乙所示，其中第⑤種DNA分子有(

)A．8個B．6個C．4個D．2個解析：第⑤種DNA分子是兩條鏈等長的DNA分子，PCR擴增時，若引物的結(jié)合位點位于DNA分子的內(nèi)部，則經(jīng)過n次循環(huán)后得到的兩條鏈等長的DNA分子的數(shù)量為2n－2n。因此，經(jīng)4輪循環(huán)后，第⑤種DNA分子有24－2×4＝8(個)。3．(2022·高考全國卷乙)新冠病毒核酸檢測和疫苗接種在其防控中發(fā)揮了重要作用?；卮鹣铝袉栴}。(1)新冠病毒是一種RNA病毒，檢測新冠病毒RNA(核酸檢測)可以采用RT-PCR法。這種方法的基本原理是先以病毒RNA為模板合成cDNA，這一過程需要的酶是_____________，再通過PCR技術(shù)擴增相應的DNA片段。根據(jù)檢測結(jié)果判斷被檢測者是否感染新冠病毒。解析：以RNA為模板合成cDNA的過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化作用。逆轉(zhuǎn)錄酶(2)為了確保新冠病毒核酸檢測的準確性，在設(shè)計PCR引物時必須依據(jù)新冠病毒RNA中的____________________________來進行。PCR過程每次循環(huán)分為三步，其中溫度最低的一步是________。解析：在設(shè)計PCR引物時，為了確保新冠病毒核酸檢測的準確性，應依據(jù)新冠病毒RNA中一段特有的核苷酸序列來進行。PCR過程每次循環(huán)分為三步，變性(溫度超過90℃)、復性(溫度為50℃左右)、延伸(溫度上升到72℃左右)，故其中溫度最低的一步是復性。一段特有的核苷酸序列復性(3)某人同時進行了新冠病毒核酸檢測和抗體檢測(檢測體內(nèi)是否有新冠病毒抗體)，若核酸檢測結(jié)果為陰性而抗體檢測結(jié)果為陽性，說明________________________________________________________________________________________________________________________________(答出1種情況即可)；若核酸檢測和抗體檢測結(jié)果均為陽性，說明________________________________________________________________________________________。此人近期可能感染過新冠病毒，經(jīng)自身免疫系統(tǒng)的作用，體內(nèi)病毒被消滅，但體內(nèi)產(chǎn)生的抗體尚未消失此人感染了新冠病毒，且機體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生了相應抗體，但還未將病毒完全消滅解析：在對某人同時進行核酸檢測和抗體檢測時，若核酸檢測結(jié)果為陰性而抗體檢測結(jié)果為陽性，說明此人近期可能感染過新冠病毒，經(jīng)自身免疫系統(tǒng)的作用，體內(nèi)病毒被消滅，但體內(nèi)產(chǎn)生的抗體尚未消失。若核酸檢測和抗體檢測結(jié)果均為陽性，說明此人感染了新冠病毒，且機體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生了相應抗體，但還未將病毒完全消滅。(4)常見的病毒疫苗有滅活疫苗、蛋白疫苗和重組疫苗等。已知某種病毒的特異性蛋白S(具有抗原性)的編碼序列(目的基因)。為了制備蛋白疫苗，可以通過基因工程技術(shù)獲得大量蛋白S?；蚬こ痰幕静僮髁鞒淌莀_________________________________________________________________________