2024年高考生物大一轮选择性必修3复习讲义：热点微练10 PCR技术与电泳相关问题

这是一份2024年高考生物大一轮选择性必修3复习讲义：热点微练10 PCR技术与电泳相关问题，共6页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
(时间：30分钟)一、选择题1.(2023·山东聊城期末)实时荧光RT­PCR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RT­PCR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—抗体杂交答案　C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：图1(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′图2引物Ⅰ引物Ⅱ甲5′­GACCTGTGGAAGCA5′­CATACGGGATTG乙5′­CTGGACACCTTCGB5′­GTATGCCCTAAC丙5′­CGAAGGTGTCCAGC5′­GTTAGGGCTTAC丁5′­GCTTCCACAGGTCD5′­CAATCCCGTATG(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。答案　(1)5′→3′　引物　(2)甲和D　(3)耐高温的DNA聚合酶　离心　(4)双链短产物片段解析　(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______________________________________________________。(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。答案　(1)待测样本中提取的总RNA　DNA复制　(2)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　耐高温　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)探针　杂交带4.(2023·湖南雅礼中学质检)新冠肺炎疫情发生后，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______________________________________________________________________________________________________________________________________。(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____________________________________________________________________________________________________。(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)。答案　(1)几乎所有的生物体都共用一套密码子　(2)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)　(3)逆转录　A—T、U—A、C—G、G—C　检测过程存在污染，检测结果不可靠(合理即可)　(4)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。答案　(1)逆(反)转录酶　耐高温的DNA聚合酶　(2)温度(3)2n－1　(4)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　病毒抗体解析　(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。