2019-2020年高中生物第4章现代生物技术第15课时聚合酶链式反应技术同步备课教学案北师大版选修1

2019-2020年高中生物第4章现代生物技术第15课时聚合酶链式反应技术同步备课教学案北师大版选修1[学习导航]　

1.阅读教材P77～78内容，掌握PCR技术原理

2.结合教材P79～80内容，了解PCR技术的基本操作过程，讨论PCR技术的影响因素[重难点击]　

1.简述PCR的原理

2.了解PCR技术的基本操作过程并讨论PCR技术的影响因素

一、PCR的原理聚合酶链式反应简称PCR，是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，这项技术中DNA复制的过程和细胞内DNA复制的过程是类似的，请结合已学习的DNA分子结构和复制的相关知识，分析PCR的原理

1.DNA的平面结构示意图1写出各个标号的名称

①胞嘧啶；

②腺嘌呤；

③鸟嘌呤核糖；

④胸腺嘧啶；

⑤脱氧核糖；

⑥磷酸基团；

⑦胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸；

⑧氢键；

⑨碱基对；⑩一条脱氧核糖核苷酸链2DNA的两条链是反向平行的，为了明确表示DNA链的方向，通常将羟基末端称为3′端；将磷酸基团的末端称为5′端，按此原则在图上方框内标出两条链的方向答案　左链上5′端，下3′端；右链上3′端，下5′端

2.细胞内DNA复制条件分析条件组分作用模板DNA的两条单链提供复制的模板原料四种脱氧核糖核苷酸合成DNA子链的原料酶解旋酶打开DNA双螺旋DNA聚合酶催化合成DNA子链能量ATP为解螺旋和合成子链供能引物RNA为DNA聚合酶提供合成的3′端起点

3.PCR原理与反应过程1PCR概念是一种体外酶促合成特定DNA片段的技术，它能以极少量的DNA为模板，在几小时内复制出上百万份的DNA拷贝2条件及作用条件作用待扩增的目的DNA片段作为复制的模板两种人工合成的单链DNA片段合成DNA时所需要的特异引物四种三磷酸脱氧核苷酸原料耐热TaqDNA聚合酶酶促作用缓冲溶液反应介质3反应过程

①变性温度上升到94～98℃时，目的DNA双链变性解旋为单链模板

②复性温度下降到40～60℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合

③延伸温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核糖核苷酸在耐热的TaqDNA聚合酶的作用下根据碱基互补配对原则合成新的DNA链

④循环继续上述的3个过程，DNA片段被不断的扩增若开始加入了N个DNA模板片段，理论上，循环n次后能获得N·2n个DNA片段

1.PCR原理PCR反应与体内DNA复制的引物在化学本质上是否相同？请分析原因答案　不相同体内DNA复制所需引物为RNA聚合酶合成的一小段RNA，但PCR反应时所用引物一般是人工合成的单链DNA片段

2.PCR反应过程1PCR反应中需要解旋酶和DNA聚合酶吗？若需要，则与细胞内DNA复制有何区别？答案　PCR反应不需要解旋酶，但需要DNA聚合酶由于PCR反应中需要高温使DNA解旋，因此PCR所需的DNA聚合酶需耐高温2PCR的每次循环中应如何控制温度？请分析原因答案　每次循环中先高温解旋，再低温使引物与模板结合，最后适当升温有利于TaqDNA聚合酶发挥作用3结合下图分析PCR过程中DNA复制的方向是怎样的？答案　DNA的羟基—OH末端为3′端，磷酸基团的末端为5′端当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸归纳总结　PCR扩增与DNA复制的异同项目DNA复制PCR扩增不同点时期有丝分裂间期或减数分裂Ⅰ前的间期任何时期场所活细胞内细胞外酶解旋酶、DNA聚合酶耐高温的TaqDNA聚合酶引物有转录，产生RNA作引物，无需人工加入无转录，无引物产生，需人工加入两种DNA引物特点边解旋边复制先全部解旋后开始复制缓冲液不需缓冲液配制缓冲液代替细胞核液设备无控制温度变化的温控设备相同点原理严格遵循碱基互补配对原则引物都需要分别与两条模板链相结合的两种引物模板DNA的两条链为模板特点半保留复制原料游离的四种脱氧核苷酸

1.下列关于DNA复制和PCR技术的描述中，正确的是　　A.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从5′端延伸DNA链B.DNA复制不需要引物C.引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合D.PCR扩增的对象是氨基酸序列答案　C解析　DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，故DNA复制需要引物；DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链，而不能从5′端延伸DNA链；引物通过碱基互补配对原则与DNA母链相结合；PCR扩增的对象是DNA，不是氨基酸序列

2.PCR技术有效地解决了因为样品中DNA含量太低难以对样品进行研究的问题，而被广泛应用，与细胞内的DNA复制相比，PCR可以快速扩增所需的DNA片段，请分析回答下列有关问题1体内DNA复制过程中用解旋酶打开双链DNA，而PCR技术中的解旋原理是_________2此过程需要一种TaqDNA聚合酶，该酶是从____________________中分离的3与普通DNA聚合酶相比，TaqDNA聚合酶具有的特性是______________4与体内DNA复制相比较，PCR反应要在______________中才能进行，并且要严格控制________条件5PCR中加入的引物有________种，加入引物的作用是____________________________答案　1DNA的热变性原理　2水生耐热细菌Taq　3耐高温　4一定的缓冲溶液　温度　52　作为DNA复制的起点解析　1PCR技术中用高温使DNA分子中的氢键打开，从而解旋，其原理是DNA的热变性原理2TaqDNA聚合酶是从水生耐热细菌Taq中提取的3与普通DNA聚合酶相比，TaqDNA聚合酶在90℃以上的环境中不变性，具有耐高温的特性4PCR反应需要适宜的温度和pH，因此PCR反应要在一定的缓冲溶液中进行，并需严格控制好温度条件5PCR需要两种引物，引物的识别位点决定了PCR扩增的DNA片段PCR中加入的引物一般是一小段单链DNA，作用是引导DNA复制，可以使游离的脱氧核苷酸与之结合形成磷酸二酯键，成为DNA复制的起点一题多变细胞内的DNA复制需要适宜的温度和pH吗？若需要，是如何实现的？答案　需要细胞内的适宜温度和pH与内环境的稳态有关，低等生物与环境因素有关易错提醒　与PCR原理有关的三个易错点1酶的作用位点解旋酶的作用是使DNA两条链之间的氢键断开；DNA聚合酶与DNA连接酶的作用都是催化形成磷酸二酯键不要误认为解旋酶也作用于磷酸二酯键2DNA聚合酶和DNA连接酶DNA聚合酶是将单个核苷酸连接到已有的单链片段的3′端上，需要模板；而DNA连接酶连接的是两条DNA片段的缺口，不需要模板3PCR中的解旋过程PCR过程中不需要解旋酶，需要升高温度才能打开氢键，但此时的温度不会破坏磷酸二酯键，因此，DNA加热变性后变为单链，并未分解成单体

二、DNA片段的PCR扩增和产物检测DNA片段的PCR扩增可以利用PCR热循环仪完成，而产物的检测则利用琼脂糖凝胶电泳进行阅读教材，完善下列内容

1.DNA片段的PCR扩增准备按照PCR反应体系的配方将所需试剂摆放于实验桌上↓移液用微量移液器按照配方在微量离心管中依次加入各组成成分↓混合盖严离心管口的盖子，用手指轻轻弹击管壁↓离心将微量离心管放在离心机上，离心约10s，目的是使反应液集中在离心管底部↓反应将离心管放入PCR仪中，设置程序进行反应1加入离心管中的物质应包括模板DNA、TaqDNA聚合酶、4种三磷酸脱氧核苷酸、2种引物、缓冲液2离心管中要加入少量石蜡油，目的是防止反应溶液的挥发3热循环仪的反应程序应设定为4影响因素在PCR实验中，需要扩增的DNA片段的大小决定延伸的时间，片段越大，中温延伸的时间越长；引物的碱基数量和组成则决定着复性温度的选择，如果引物越短，A、T含量越多，复性温度就越低，反之引物越长，G、C含量越多，复性温度就越高，这是因为G、C之间是由3个氢键连接，A、T之间是由2个氢键连接5PCR过程中，循环次数是不是越多越好？答案　不是TaqDNA聚合酶在PCR扩增过程中存在1×10－5的出错几率，而且随着循环次数的增加，其活性也会逐渐降低因此，PCR过程中，循环次数并非越多越好，一般控制在25～35个循环

2.扩增产物的检测1原理琼脂糖凝胶具有大小一致的刚性滤孔，带有大量负电荷的DNA分子在外加电场的作用下可以通过这些滤孔向正极泳动DNA片段在凝胶中的泳动速率主要取决于其分子的大小，因此大小一致的DNA分子会在凝胶的一定位置形成DNA条带2过程配制质量分数为1%的琼脂糖凝胶，制作成电泳胶板　　　　　↓在DNA样品中加入

0.2倍体积的载样缓冲液混匀　　　　　↓取20μL加入样品孔内　　　　　↓80V稳压电泳20～40min　　　　　↓当溴酚蓝指示剂电泳到凝胶底部时，切断电源　　　　　↓将胶板浸入溴化乙锭溶液染色5～10min　　　　　↓在紫外透射仪上观察电泳条带

1.实验过程分析1离心的目的是什么？在离心的过程中，微量离心管的盖子为什么一定要盖严？答案　离心的目的是使反应液集中在离心管底部，提高反应效率微量离心管的盖子一定要盖严，防止实验中脱落或液体外溢2在离心前要用手轻轻弹击管的侧壁，目的是什么？答案　离心前用手轻轻弹击管的侧壁目的是使反应液混合均匀3PCR实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压蒸汽灭菌，为什么这样操作？还有哪些操作与此目的相同？答案　为避免外源DNA等的污染在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换

2.结果检测1实验中为什么要测定DNA的含量？答案　实际操作过程中会有许多因素影响DNA含量，所以需要对DNA含量进行测定2如何判断DNA扩增成功？答案　

①可以通过计算DNA含量来评价扩增的效果

②电泳检测的方法，可以通过在紫外线下直接观察DNA带的分布及粗细程度来评价扩增的效果3PCR扩增过程可能会出现哪些异常结果？答案　样品产物少，或产生新的DNA归纳总结　PCR扩增DNA片段的操作要点1避免外源DNA的干扰，所用仪器、缓冲液、蒸馏水等都需要在使用前高压灭菌2缓冲液、酶、DNA引物和DNA模板等如果长期保存，需要在－20℃冰箱内保存其中，DNA引物和DNA模板要避免反复冻融，否则容易造成DNA的降解3在用微量移液管混合PCR反应体系的各种成分时，一定注意避免各种溶液之间的相互污染，需遵循每吸取一种溶液就要更换一个枪头的原则4为防止DNA引物与模板DNA在室温非特异性结合进行PCR反应，需在冰盒上混合PCR扩增体系的各种组分5为避免反应过程中高温使EP管中的水蒸气溢出管外而导致PCR过程中各种成分的浓度发生变化，须在PCR反应过程中加入无菌的石蜡油防止溶液的挥发

3.使用PCR仪具体实验操作顺序应为　　

①设计好PCR仪的循环程序　

②按配方准备好各组分

③用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分　

④进行PCR反应　

⑤离心使反应液集中在离心管底部A.

②③⑤④①B.

①⑤③②④C.

②③⑤①④D.

④②⑤③①答案　C解析　PCR反应的操作步骤一般分为准备包括配制配方及将各配方放于实验台上→移液→混合→离心→反应PCR仪是一种自动控制温度的仪器，设计好循环程序就可以进行反应了

4.近20年来，PCR技术聚合酶链式反应成为分子生物学实验室的一种常规实验手段，其原理是利用DNA半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制如图，在短时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，从而使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体1加热使DNA双链间的______键完全打开，称为______；而在细胞中是在_______酶的作用下进行的2如果只需要大量克隆模板DNA中间的某个特定区段，应该加入________种特定的引物当温度降低至40℃时，引物与两条“舒展”的模板链的特定位置结合，在DNA聚合酶的作用下，只能在引物的______端连接脱氧核苷酸，两条子链的延伸方向都是______________3PCR技术的必需条件，除了模板、原料、酶之外，至少还有三个条件，即液体环境、适宜的________和__________，前者由________自动调控，后者则靠__________来维持4通过PCR技术使DNA分子大量复制，如果将一个用15N标记的DNA分子放入试管中，以14N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制四次之后，则15N标记的DNA分子占全部DNA分子总数的比例是________问题导析　1解旋是使DNA双链间的氢键断裂，PCR技术是利用DNA的热变性原理，细胞内是在解旋酶的作用下解旋2DNA分子不论复制几次，含有15N标记的DNA分子都只有2个答案　1氢　解旋　解旋　2两　3′　从子链的5′端向3′端延伸　3温度　酸碱度　PCR仪　缓冲液　41/8解析　1PCR技术利用热变性原理使DNA双链之间的氢键断裂，称为解旋，而在细胞内是在解旋酶的作用下使氢键断裂2PCR分为三个基本反应步骤变性94～98℃、复性40～60℃、延伸72℃，其特异性依赖于与靶序列互补的引物，引物是两段与待扩增DNA序列互补的片段，两引物之间的距离决定扩增片段的长度由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3′端延伸DNA链，则DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸3PCR技术与细胞内的DNA复制不完全相同，除了需要模板、原料、酶以外，至少还需要液体环境稳定的缓冲溶液，每一个步骤需要适宜的温度和酸碱度等4一个DNA分子连续复制四次之后，形成16个DNA分子，15N标记的DNA分子有2个，则15N标记的DNA分子占全部DNA分子总数的比例为1/

81.用于PCR的引物长度通常为20～30个核苷酸，是一小段　　A.DNAB.RNAC.单链DNA或RNAD.双链DNA答案　C

2.符合PCR反应条件的一项是　　

①稳定的缓冲液环境　

②DNA模板　

③合成引物　

④四种脱氧核苷酸　

⑤DNA聚合酶　

⑥DNA解旋酶　

⑦限制性内切酶　

⑧温控设备A.

①②③④⑤⑥B.

①②③④⑤⑥⑦⑧C.

③④⑤⑥⑦⑧D.

①②③④⑤⑧答案　D解析　PCR反应模拟的是生物细胞内DNA复制的条件，只是无需解旋酶可热变性，也不需要基因工程的工具酶限制性内切酶

3.下列关于PCR的描述中，正确的是　　

①PCR是一种酶促反应　

②引物决定了扩增的特异性　

③扩增DNA利用了热变性的原理　

④扩增的对象是氨基酸序列A.

①②④B.

②③④C.

①③④D.

①②③答案　D解析　PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，在高温条件下，把DNA的双链打开，缓慢冷却后，又重新结合，需要耐高温的DNA聚合酶，同时，还需要引物，从引物的3′端连接脱氧核苷酸

4.下图所示为PCR扩增的产物，请分析此产物是哪次循环的产物　　A.第一次循环B.第二次循环C.第三次循环D.第四次循环答案　A解析　在PCR反应中，以引物为标记，第一次循环时，以加入的DNA为模板，两条DNA链可分别由引物Ⅰ和引物Ⅱ与其结合并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以形成的DNA中只有一种引物；从第二次循环开始，上次产生的DNA分子又可作为模板参与反应，所以会形成DNA分子两端均含引物的情况，如下图所示，因此题干中所出现的情况是第一次循环的产物

5.聚合酶链式反应PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术请回答下列问题1DNA的两条链是反向平行的，通常将____________的末端称为5′端，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的________开始延伸DNA链2PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到________________________，它的发现和应用解决了上述问题要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫____________3PCR的每次循环可以分为__________________三步假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有________个这样的DNA片段4简述PCR技术的主要应用_______________________________要求至少答两项答案　1磷酸基团　3′端　2耐高温的TaqDNA聚合酶　选择培养基　3变性、复性和延伸　32　4遗传疾病的临床诊断、法医鉴定、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等解析　一条脱氧核苷酸链一端是游离的羟基，另一端是游离的磷酸基团，含羟基的一端是3′端，含磷酸基团的是5′端引物的5′端与模板链的3′端结合，然后沿着引物的3′端延伸耐高温的TaqDNA聚合酶的发现是实现PCR的关键，该酶可以利用选择培养基从一些微生物中分离出来PCR一次循环要经历变性、复性和延伸三个阶段课时作业[基础过关]

1.PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要有两点不同，它们是　　

①PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA

②PCR过程不需要DNA聚合酶　

③PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的　

④PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制A.

③④B.

①②C.

①③D.

②④答案　C解析　PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比较，主要有两点不同1PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA，长度通常为20～30个核苷酸2PCR过程中，DNA解旋不依赖解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的

2.DNA扩增过程中，DNA片段经若干次扩增，与其数目的理论值变化相符的图是　　答案　C解析　PCR反应中，DNA的扩增数目和生物体内的DNA复制是类似的，即1个DNA分子复制一次，变为2个，复制2次，产生4个DNA分子，呈指数扩增，开始有一个DNA分子的模板，经过n次复制后得到的DNA分子的数量为2n，与曲线C相符合

3.下列各项属于引物作用的是　　A.打开DNA双链B.催化合成DNA子链C.使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始复制D.提供模板答案　C解析　DNA分子的复制具有方向性，即只能从子链的5′端→3′端方向进行复制当引物与DNA母链结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链

4.如图为DNA变性和复性示意图，下列相关说法正确的是　　A.向右的过程为加热94～98℃变性的过程B.向左的过程是DNA双链迅速致冷复性C.变性与在生物体内解旋过程的条件、实质都相同D.图中DNA片段共有4个游离的磷酸基团、4个3′端答案　A

5.PCR一般要经过三十多次循环，从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时　　A.仍与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延伸B.与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延伸C.同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链的延伸D.无需与引物结合，在酶的作用下从头合成子链答案　B解析　当由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时，此单链引物固定端为5′端，因此与它互补的子链应从另一端开始合成，即与引物Ⅱ结合延伸DNA子链

6.PCR仪实质上是一台自动调控温度的仪器，它调控不同温度的目的是　　

①94℃，使DNA分子变性，磷酸二酯键断开　

②94℃，使DNA分子变性，解开螺旋　

③40℃时，使DNA分子开始复制、延伸　

④40℃时，引物与DNA单链结合　

⑤72℃时，使DNA分子开始复制、延伸　

⑥72℃，使DNA分子恢复双螺旋结构，恢复活性A.

①③⑤B.

②③⑤C.

②④⑤D.

②④⑥答案　C解析　PCR利用了DNA的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解旋与结合PCR仪实质上是一台能够自动调控温度的仪器当温度上升至94℃时，DNA分子变性，解开双螺旋结构；温度下降到40℃时，引物与DNA单链结合，恢复活性；温度上升至72℃时，DNA分子开始复制、延伸，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链

7.下列有关PCR过程的叙述中，不正确的是　　A.在PCR的变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，DNA在人体细胞内复制时可利用解旋酶实现B.复性过程中引物与DNA模板链的结合是依据碱基互补配对原则完成的C.延伸过程中需要耐高温的DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸D.PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高答案　C解析　变性是为了使DNA内部的氢键断裂，双螺旋打开，DNA在人体细胞内复制时借助解旋酶来实现；根据碱基互补配对原则，引物可与DNA模板链结合；延伸是形成新的DNA分子，需要以四种脱氧核苷酸为原料；PCR过程所需温度较高，会导致一般的DNA聚合酶失活，需特定的耐高温的DNA聚合酶

8.下列关于琼脂糖凝胶电泳检测PCR扩增产物的说法中不正确的是　　A.在DNA样品中加入

0.2倍体积的载样缓冲液混匀B.当指示剂电泳到凝胶底部时，切断电源C.电泳后将胶板浸入溴酚蓝溶液中染色5～10minD.在紫外透射仪上观察电泳条带答案　C解析　溴酚蓝是电泳指示剂，电泳后染色是用溴化乙锭溶液[能力提升]

9.下列关于PCR操作过程的叙述，错误的是　　A.PCR实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌B.PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在－20℃储存C.PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后，迅速融化D.在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换答案　C解析　在冰箱中放置的缓冲液和酶从冰箱中取出后应放在冰块上缓慢融化，而不能迅速融化，故C错误

10.关于PCR技术的应用，错误的一项是　　A.化石样品分析、刑侦破案、DNA序列测定B.诊断遗传病、基因克隆、化石样品分析C.DNA序列测定、基因克隆、刑侦破案D.诊断遗传病、合成核苷酸、DNA序列测定答案　D解析　PCR技术在医学上用于遗传病的基因诊断、基因克隆、DNA序列测定，法医上用于刑侦破案，古生物学上用于生物化石样品分析PCR技术是以4种脱氧核苷酸为原料，合成双链DNA的过程，PCR技术不能用于合成核苷酸

11.有关PCR技术的说法，下列叙述不正确的是　　A.多聚酶链式反应，是一种体外迅速扩增DNA片段的技术B.在用PCR技术扩增DNA时，DNA的复制过程与细胞内DNA的复制类似C.PCR反应只需在一定的缓冲溶液中提供DNA模板以及四种脱氧核苷酸D.PCR一般经历三十多次循环，每次循环分为变性、复性和延伸答案　C解析　PCR是多聚酶链式反应的英文缩写，是一种体外迅速扩增DNA片段的技术在用PCR技术扩增DNA时，DNA的复制过程与细胞内DNA的复制类似，也需要提供模板母链、酶、原料、引物等条件PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可分为变性、复性和延伸三步

12.在PCR扩增DNA的实验中，预计一个DNA分子经过30次循环后，应该得到230个DNA分子，但是结果只有约210个DNA分子，那么出现该现象的原因不可能是　　A.TaqDNA聚合酶的活力不够，或活性受到抑制B.系统设计欠妥C.循环次数不够D.引物不能与亲链结合答案　D解析　如果TaqDNA聚合酶活力不够，或活性受到抑制，则导致催化效率降低，得到的产物比预期的少，则A项正确如果PCR系统设计欠妥，达不到预期的结果，则B项正确；如果循环次数过少，产物的量比预期的少，则C项正确；如果引物设计不合理，也许不能与模板DNA结合，造成无法进行扩增，而结果得到了210个DNA分子，则D项错误

13.PCR多聚酶链式反应技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，下图表示合成过程，请据图分析回答下列问题1A过程高温使DNA变性解旋，对该过程原理的叙述，正确的是　　A.该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键B.该过程用到限制性内切酶破坏磷酸二酯键C.该过程不需要解旋酶的作用D.该过程与人体细胞的过程完全相同2C过程要用到的酶是______________这种酶在高温下仍保持活性，因此在PCR扩增时可以__________加入，________填“需要”或“不需要”再添加PCR反应除提供酶外，还需要满足的基本条件有__________________________________________________________3如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制“94℃～40℃～72℃”温度循环3次，则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占________4如果模板DNA分子共有a个碱基对，其中含有胞嘧啶m个，则该DNA复制10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸________个5PCR中由碱基错配引起的变异属于________假设对一个DNA进行扩增，第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配，则扩增若干次后检测所用DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占________答案　1C　2TaqDNA聚合酶　一次　不需要　DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸、适当的温度及缓冲溶液　31/4　4210－1a－m　5基因突变　3/4解析　1高温所起的作用类似于解旋酶，使双链DNA变为单链2C过程为PCR技术的延伸阶段，当系统温度上升至72℃左右时，缓冲溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链，TaqDNA聚合酶是耐热的，高温下不变性，所以一次性加入即可PCR反应需要模板、四种脱氧核苷酸作原料、酶、能量等，需要在一定的缓冲溶液中进行3PCR技术遵循半保留复制的特点经过三次循环，共产生23个DNA分子，其中有2个DNA分子含有15N标记4在一个双链DNA分子中，C＋T占碱基总数的一半，故T的数目为a－m，复制10次，相当于新增加了210－1个DNA分子故需补充T的数目为210－1a－m5基因中的碱基对改变属于基因突变对一个DNA进行扩增，第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配，第二次以后按正常配对方式进行扩增，错配链作模板扩增的都是错误的DNA分子，原正常链作模板扩增的都是正常的DNA分子，故若干次后检测所用DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占3/

414.PCR是一种体外快速扩增DNA的方法，用于放大特定的DNA片段，数小时内可使目的基因片段扩增到数百万个PCR需要模板DNA、引物、脱氧核苷酸和DNA聚合酶等条件下图为模板DNA分子及2种引物，请据图回答相关问题1PCR的全称是__________________PCR与体内DNA复制的不同之处主要表现在温度环境的不同，在PCR技术中先用94℃高温处理的目的是____________________，而这一过程在细胞内是通过______________实现的2在PCR技术中所需要的引物通常为一段单链DNA请在图中绘出引物结合的位置3若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲液中至少加入________个引物4DNA子链复制的方向是__________________，这是由于__________________________答案　1聚合酶链式反应　使DNA变性使DNA的两条链解开　解旋酶的催化2如图所示3211－24从5′端到3′端　DNA聚合酶只能从引物的3′端开始连接单个脱氧核苷酸分子解析　PCR技术又称聚合酶链式反应在PCR技术中，用94℃高温处理的目的是使DNA分子中的氢键断裂，使两条链解开，即使DNA分子变性引物通常是一种单链DNA，它能与解开的DNA母链的3′端结合，为DNA聚合酶提供吸附位点，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸，从而决定了DNA子链复制的方向是从5′端到3′端在DNA分子扩增时，需要2种引物，由于新合成的子链都需要引物作为复制的起点，故所需的引物数目等于新合成的DNA子链数目，即2×210－2＝211－2个[真题体验]

15.xx·江苏，22小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应，为了克服这个缺陷，可选择性扩增抗体的可变区基因目的基因后再重组表达下列相关叙述正确的是多选　　A.设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列B.用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列C.PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶D.一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞答案　BD解析　设计扩增目的基因的引物时，要考虑扩增的目的基因与载体两端序列碱基互补配对，A错误；DNA复制沿着模板进行，不必知道基因的全部序列，B正确；PCR技术中的DNA聚合酶是耐高温的DNA聚合酶，不是从受体细胞中提取的DNA聚合酶，C错误；目的基因编码产物不同，相应的受体细胞不同，D正确

16.xx·江苏，33节选请回答基因工程方面的有关问题1利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似如图所示图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础

①从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为________

②在第________轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段2设计引物是PCR技术关键步骤之一某同学设计的两组引物都不合理如图，请分别说明理由

①第1组________________________________________________________________；

②第2组________________________________________________________________3PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因为______________________________________________________________答案　1

①15/16　

②三2

①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效

②引物Ⅰ′自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效3DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上解析　1

①从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为15/16

②在第三轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段2某同学设计的两组引物都不合理，原因

①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效

②引物Ⅰ′自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效3DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上。