2024年高考生物大一轮选择性必修3复习课件:热点微练10 PCR技术与电泳相关问题
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这是一份2024年高考生物大一轮选择性必修3复习课件:热点微练10 PCR技术与电泳相关问题,共17页。PPT课件主要包含了′→3′,甲和D,耐高温的DNA聚合酶,双链短产物片段,DNA复制,耐高温,杂交带,逆转录,不可靠合理即可,逆反转录酶等内容,欢迎下载使用。
一、选择题1.(2023·山东聊城期末)实时荧光RT-PCR可用于RNA病毒的核酸检测,其原理是:在PCR复性过程中探针和引物一起与模板结合,探针两侧分别带有荧光基团和抑制荧光发出的淬灭基团,新链延伸过程中,DNA聚合酶会破坏探针,导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。利用RT—PCR进行核酸检测的相关过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.做RT-PCR之前,需要先根据cDNA的核苷酸序列合成引物和探针B.RNA不能作为PCR扩增的模板,故需要将样本中的RNA逆转录为DNA后再进行扩增C.若检测结果有强烈荧光信号发出,说明被检测者没有感染病毒D.病毒的检测还可以检测病毒表面的物质或病毒引发产生的抗体,其原理都是抗原—抗体杂交
解析 PCR扩增必须以DNA为模板,RNA不能作为PCR扩增的模板,所以需要将样本中的RNA逆转录为cDNA后再进行扩增,B正确;若检测结果有强烈荧光信号发出,说明被检测者极有可能感染了病毒,C错误。
二、非选择题2.(2023·重庆市质检)PCR是以模拟体内DNA复制的方式在体外选择性地将DNA某个特殊区域进行扩增的技术。DNA扩增过程的产物有长产物片段和短产物片段两种,其形成过程如图1所示。请回答下列问题:
(1)DNA复制时子链延伸的方向是________(填“5′→3′”或“3′→5′”)。由于DNA聚合酶不能直接催化两个单核苷酸之间的反应,因此DNA复制需要一段单链DNA或RNA作为________。(2)如果扩增序列为图2所示的两段序列之间的DNA片段,请从表中列出的引物中选出一对合适的引物________。5′→GACCTGTGGAAGC……CATACGGGATTG3′3′CTGGACACCTTCG……GTATGCCCTAAC5′
(3)下面为某同学利用PCR仪进行PCR的操作步骤,请完善相关步骤内容。a.按配方准备好各组分。b.用微量移液器向微量离心管中依次加入各组分:模板DNA,4种脱氧核糖核苷三磷酸、____________________、引物、缓冲液等。
c.________使反应液聚集在微量离心管底部。 d.将微量离心管放入PCR仪,设定好PCR仪的循环程序。 e.进行PCR反应。 (4)PCR的产物片段中,只有________________才是符合要求的目标产物。
解析 (1)DNA复制时子链延伸的方向是5′→3′。由于DNA聚合酶不能直接催化两个单核苷酸之间的反应,因此DNA复制需要一段单链DNA或RNA作为引物,当引物与模板链结合后,单个的脱氧核苷酸才能结合上来。(2)引物与DNA的模板链的3′端能够配对,如果扩增序列为图2所示的两段序列之间的DNA片段,则根据碱基互补配对原则,最合适的引物为甲和D。(3)PCR是在体外进行DNA复制的技术。该过程需要模板、原料、引物、耐高温的DNA聚合酶等。离心使反应液聚集在微量离心管底部。(4)DNA是双链,PCR的产物片段中,只有双链短产物片段才是符合要求的目标产物。
3.(2023·江西赣州市模拟)新冠病毒的遗传物质是单链RNA,其主要的抗原是S蛋白,可利用荧光PCR技术快速检测核酸。被检测者咽拭子取样后,用提取的总RNA合成相应的cDNA,再用PCR技术进行扩增。若样本扩增出了新冠病毒特定的核酸序列,则检测结果为阳性,检测过程如图所示。回答下列问题:
(1)为扩增出S蛋白基因(核酸序列),过程①应以_________________________作为模板来合成相应的cDNA。过程②是通过PCR技术进行扩增,依据的生物学原理是___________。(2)过程②的反应体系中加入了两种引物,这两种引物需要具备_____________________________________________________________________(答出两点)等条件;加入的耐高温的DNA聚合酶最显著的特点是________;还需要加入dATP(脱氧三磷酸腺苷)、dTTP(脱氧三磷酸胸苷)、dCTP(脱氧三磷酸胞苷)和dGTP(脱氧三磷酸鸟苷),这四种物质的结构与ATP的相同,加入的这四种物质的作用是_____________________________。
待测样本中提取的总RNA
引物自身及引物之间不应存在互补序列,引物的5′端可以修饰,而3′端不可修饰
提供反应所需的原料和能量
(3)PCR反应体系中含有荧光物质,扩增出的S蛋白基因的单链会发出荧光信号。临床上以检测到荧光信号来确定检测结果为阳性,理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)检测S蛋白基因还可以采用分子杂交技术。用放射性同位素标记与S蛋白基因互补的核酸序列,并以其作为________与待测样本中提取的总RNA进行杂交,若观察到________,则表明该样本中存在S蛋白基因。
PCR反应体系中含有荧光物质,扩增出的S蛋白基因的单链会发出荧兴信号,随着循环次数的增加,荧光信号逐渐积累,样本扩增出了新冠病毒特定的核酸序列,检测结果为阳性
4.(2023·湖南雅礼中学质检)新冠感染疫情发生后,全球多地已成功分离出新型冠状病毒毒株,为研发新型冠状病毒核酸检测试剂盒等奠定了基础。实时荧光定量PCR在诊断新型冠状病毒感染中发挥着关键作用,其具体的过程为:从样品中提取RNA→反转录成DNA→PCR扩增→荧光检测。请回答下列问题:(1)新型冠状病毒在不同动物体内翻译出基本相同的多肽链,这是因为__________________________________。
几乎所有的生物体都共用一套密码子
(2)核酸检测样本多采集于咽、鼻,这些部位存在多种微生物,提取物中核酸种类可能有多种,但通过PCR技术可专一地对新型冠状病毒的核酸序列进行扩增,原因是____________________________________________________________________________________________________。(3)用新型冠状病毒核酸检测试剂盒进行检测时,若送检样本中存在新型冠状病毒,则以新型冠状病毒RNA为模板, 在________酶的作用下合成cDNA,合成cDNA过程中的碱基配对方式为__________________________。检测时应设置一空白对照组,若该组别也探测到荧光,则说明_______________________________________________。
引物是根据新型冠状病毒的核酸的一段已知序列设计合成的(或引物能
与新型冠状病毒核酸的cDNA特异性结合)
A—T、U—A、C—G、G—C
检测过程存在污染,检测结果
(4)新型冠状病毒的遗传物质为RNA,RNA易变异,世界多地已经检测出多种变异毒株,这可能导致的危害有:________________________________________________________________________________________(写出两个)。
变异毒株无法被检测到、病毒的传染性增强、
病毒的致病性增强、已经接种的疫苗失效(合理即可)
解析 (1)几乎所有的生物体都共用一套密码子,故在不同的宿主细胞中,该病毒可翻译出基本相同的多肽链。(2)进行PCR扩增时,需要加入设计好的一对引物。若引物是根据新型冠状病毒RNA的一段已知序列设计合成的,就能够实现专一地扩增新型冠状病毒的核酸序列。(3)若送检样本中存在新型冠状病毒,则以病毒RNA为模板,在逆转录酶的作用下合成cDNA。合成cDNA过程中的碱基配对方式为A—T、U—A、C—G。若空白对照组探测到荧光,则说明检测过程存在污染,检测结果不可靠。(4)新型冠状病毒的遗传物质是RNA,RNA变异可能使病毒的性状改变,导致变异毒株无法被检测到、病毒的传染性增强、病毒的致病性增强、已经接种的疫苗失效等。
5.(2022·江西九江模拟)与新型冠状病毒相关的实验室检测技术,对新型冠状病毒的诊断与防控尤为重要。新型冠状病毒检测最常见的方法是荧光定量RT-PCR(逆转录聚合酶链式反应),RT—PCR的具体过程如下图。回答下列问题。
(1)过程Ⅰ和Ⅱ都需要加入缓冲液、原料、酶和引物等,其中加入的酶分别是________________、____________________。
(2)RT-PCR过程通过对________的控制影响酶的活性和DNA分子结构,从而使得整个反应过程有序地进行。(3)过程Ⅱ拟对单链cDNA进行n次循环的扩增,理论上需要________个引物B。(4)新型冠状病毒的检测方法还可采用病毒抗原检测、病毒抗体检测,这些检测方法的原理是____________________________。检测到新冠病毒感染者抗体的时间滞后于病毒核酸和抗原的理由是______________________________________________________________,因此__________检测对传染性极高的新型冠状病毒疑似患者早期确诊意义不大。
抗原和抗体发生特异性结合
病毒进入人体后,刺激人体免疫系统产生相应的抗体需要一段时间
解析 (1)过程Ⅰ是由mRNA形成cDNA的过程,表示逆转录过程,需要加入逆转录酶;过程Ⅱ是PCR过程,需要加入耐高温的DNA聚合酶。(2)PCR技术的原理是模拟生物体内DNA分子复制的过程,利用DNA分子热变性原理,通过控制温度控制DNA分子结合。(3)双链DNA进行n次循环的扩增会得到2n个DNA分子,则单链DNA进行n次循环的扩增会得到2n-1个DNA分子,其中有2n-1-1个DNA分子中两条链全为新合成的,有1个DNA分子只有一条链是用引物B合成的。由于引物数目等于新合成的DNA链的数目,合成该2n-1-1个DNA分子需要引物数目为2(2n-1-1),其中引物A与B各占一半,所以需要引物B为2n-1-1个,最后再加上含有cDNA链的那1个DNA分子合成需要的一个引物B,因此共需要引物B的数目为2n-1。(4)新型冠状病毒的检测还可采用抗原—抗体杂交的方法,其原理是抗原与抗体的特异性结合。
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