2023版创新设计高考生物（新教材人教版）总复习一轮讲义热点微练22 PCR技术的应用(尖子生特训)

热点微练22　PCR技术的应用（尖子生特训）

（时间：15分钟）

1.(2021·潍坊模拟)在PCR反应体系中，加入过量的只与双链而不与单链DNA结合的荧光染料可用来鉴定扩增结果，该染料在游离状态不发出荧光，只有在DNA复制过程中掺入DNA双链中才发出荧光。下列分析错误的是(　　)

A.PCR体系中需加入Mg2＋来激活耐高温的DNA聚合酶

B.若要扩增一个DNA上的某基因，应加入DNA的两种引物和该基因的两种引物

C.荧光染料在每个循环的延伸阶段掺入双链DNA中

D.荧光信号强度与产物的数量呈正相关

答案　B

解析　在PCR体系中需加入Mg2＋来激活耐高温的DNA聚合酶，用于合成DNA复制时的子链，A正确；若要扩增一个DNA上的某基因，应加入该基因的两种引物，B错误；荧光染料只有在DNA复制过程中掺入DNA双链中才发出荧光，DNA双链的形成为PCR反应的延伸阶段，C正确；荧光染料可用来鉴定扩增结果，扩增的产物越多，则荧光信号强度越强，D正确。

2.(2021·淄博期末)Sanger法(双脱氧链终止法)是核酸序列测定的一种方法。实验所用的反应体系包括待测序的单链DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸(其中一种用放射性同位素标记)和DNA聚合酶。整个实验分为四组，每组按一定比例加入一种底物类似物(ddATP、ddGTP、ddCTP、ddTTP)，它能随机掺入合成的DNA链，一旦掺入后DNA合成立即终止，获取DNA片段的电泳(其分离原理仅依据分子量大小)结果如图所示。下列分析错误的是(　　)

A.该测定过程需要借助PCR技术完成

B.图中①②处分别为ddTTP和ddATP

C.据图可知，本次测序凝胶电泳的方向为从上往下

D.终止DNA合成的原因是底物类似物不能与下一个脱氧核苷酸形成磷酸二酯键

答案　B

解析　该过程需要借助DNA扩增的技术和原理，故需要借助PCR技术完成，A正确；结合题意“组按一定比例加入一种底物类似物，它能随机掺入合成的DNA链，一旦掺入后DNA合成立即终止”，且据图可知，ddCTP会在C位点终止，ddGTP会在G位点终止，故①对应的终止字母为A，故①为ddATP，同理②为ddTTP，B错误；Sanger法测序中，通过电泳将不同长度的片段分开，DNA片段越小，距离起点越远，故据图可知，本次测序凝胶电泳的方向为从上往下，C正确；终止DNA合成的原因是底物类似物的碳上不是羟基，不能与下一个脱氧核苷酸的磷酸形成磷酸二酯键，D正确。

3.(2022·山东重点中学联考)通过设计引物，运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。下图为基因工程中获取突变基因的过程，其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对，但不影响引物与模板链的整体配对，反应体系中引物1和引物2的5′端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别位点。有关叙述正确的是(　　)

A.在PCR反应体系中还需要加入4种游离核苷酸、解旋酶、Taq DNA聚合酶等

B.第2轮PCR，引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因

C.引物中设计两种限制酶识别位点有利于目的基因定向插入运载体

D.第3轮PCR结束后，含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2

答案　C

解析　在PCR反应体系中还需要加入4种游离脱氧核苷酸、Taq DNA聚合酶等，但不需要加入解旋酶，A错误；第2轮PCR，引物1能与图中②结合并且形成两条链不等长的突变基因，②较长，B错误；引物中设计两种限制酶识别位点，可以配合载体的限制酶识别位点，帮助目的基因定向定点插入运载体，避免发生自身环化，C正确；在第3轮PCR结束后，含突变碱基对且两条链等长的DNA有2个，总DNA分子共8个，所以比例为1/4，D错误。

4.(不定项)(2021·潍坊模拟)水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)可以诱导植物合成防御素引发防御反应。科研人员分别用一定浓度的SA、JA溶液处理野生型和E3基因功能缺失突变体拟南芥，运用PCR技术检测防御素合成关键基因PDF的转录水平，结果如图。下列分析错误的是(　　)

A.上图是从各组植株细胞中提取总DNA进行PCR扩增得到的结果

B.可采用抗原—抗体杂交法来检测防御素合成关键基因PDF的转录水平

C.在野生型植株中，SA和JA对PDF转录的影响效果相反，且JA的影响更大

D.SA和JA对PDF转录的影响与E3有关，可将E3基因导入E3基因功能缺失突变体加以证明

答案　AB

解析　据题意可知，运用PCR技术是检测防御素合成关键基因PDF的转录水平，故科研人员应从各组植株中提取RNA，反转录形成cDNA，再运用PCR技术扩增，A错误；抗原—抗体杂交法来检测防御素合成关键基因PDF的翻译水平，B错误；在野生型植株中，SA和JA对PDF转录的影响效果相反，JA对PDF基因转录起促进作用，SA对PDF基因转录起抑制作用，JA的影响更明显，C正确；E3基因功能缺失突变体的对照组和用JA溶液处理组PDF的转录水平都降低，而SA处理组PDF的转录水平升高，说明SA和JA对PDF转录的影响与E3可能有关，可将E3基因导入E3基因功能缺失突变体加以证明，若实验结果为PDF基因转录量相对值与野生型组相似，则说明SA和JA的作用与E3有关，D正确。

5.(2022·山东师范大学附中调研)如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法，简捷地分析出已知序列两侧的序列，具体流程如图(以EcoRⅠ酶切为例)：

请据图回答问题：

(1)步骤Ⅰ用的EcoRⅠ主要存在于________生物中，限制酶存在于该类生物中的主要作用是________________________________________________________。

(2)步骤Ⅱ用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3′－羟基与5′－磷酸间形成________________；PCR每次循环一般可分为________________(按顺序书写)三步，其中第二步的目的是______________________________________________

____________________________________________________________________。

(3)若下表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物，步骤Ⅲ选用的PCR引物必须是________(从引物①②③④中选择，填编号)。

(4)对PCR产物测序，经分析得到了片段F的完整序列。下列DNA单链序列中(虚线处省略了部分核苷酸序列)，结果正确的是________。

A.5′－AACTATGCG－－－－－－－－－－AGCCCTT－3′

B.5′－TTGATACGC－－－－－－－－－－CGAGTAC－3′

C.5′－GCAATGCGT－－－－－－－－－－TCGGGAA－3′

D.5′－AATTCCATG－－－－－－－－－－CTGAATT－3′

答案　(1)原核　切割外源DNA，保证自身安全　(2)磷酸二酯键　变性、复性、延伸　引物与两条模板DNA单链结合　(3)③④　(4)D

解析　(1)步骤Ⅰ用的EcoRⅠ是一种限制酶，主要存在于原核生物中，它能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，进而在特定部位将双链DNA切开，显然限制酶在原核生物中能切割外源DNA，保证自身安全。(2)步骤Ⅱ用的是DNA连接酶，DNA连接酶催化形成的是磷酸二酯键，即催化相邻核苷酸之间的3′－羟基与5′－磷酸间形成磷酸二酯键；PCR循环包括变性、复性和延伸三步，该过程中升温到95 ℃是为了使DNA变性解旋，进而获得DNA单链，其中第二步复性是指引物与两条模板DNA单链结合，进而为后续的延伸做准备。(3)由于DNA聚合酶只能从5′→3′方向催化子链延伸，根据碱基互补配对原则可知，引物①是以目的基因下边一条链的左端为模板向右侧延伸，引物②是以目的基因上边一条链的右端为模板向左侧延伸，引物③是以目的基因下边那条链的右端为模板向右侧延伸，引物④是以目的基因上边那条链的左端为模板向左侧延伸，本题的目的是要扩增已知序列两侧的未知序列，因此，应该选择引物③和④。(4)四个选项中，A、B、C都是已知序列，只有D是未知序列，而要测定的是未知序列。