选修3专题一：基因工程——PCR技术”考点精析(总5
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“PCR技术”考点精析
在2018年考纲中将“PCR技术”列入考试范围，应引起重视。PCR是一种体外迅速扩
增DNA片段的技术，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。
一、PCR（多聚酶链式反应）技术原理
PCR（多聚酶链式反应）技术原理是DNA双链复制，利用了DNA的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合。即：
二、PCR反应的条件
1.模板：DNA两条链提供复制的模板。
2.酶：解旋酶打开DNA双链，热稳定DNA聚合酶催化合成DNA子链。 3.原料：4种脱氧核苷酸（A、T、C、G）用于合成子链的原料。 4.能量：ATP为复制过程提供能量。
5.引物：使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。
6.温度和PH:温度为90～95℃→55～60℃→70～75℃，缓冲溶液维持反应的pH值不变。 三、PCR反应的过程
PCR一般要经历三十多次循环，每次循环都包括变性、复性、延伸三步。在循环之前，常要进行一次预变性，以增加大分子模板DNA彻底变性的概率。PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。
1.变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链，(如下图)。
2.复性：系统温度下降至50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结 合，(如下图)。
加热，双螺旋结构解体 双链DNA 缓慢冷却，分离的DNA链重新结合 单链DNA 2
3．延伸：系统温度上升至72℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、G、C)在热稳定DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，(如下图)。
第一轮的产物作为第二轮的模板，第二轮的产物作为第三轮的模板，第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，并且由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链会与引物Ⅱ结合，进行DNA的延伸。DNA聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的DNA序列，是这段特点长度的序列呈指数扩增。PCR实验中使用的设备、缓冲液等在使用前都要高压灭菌。
四、PCR扩增的结果及含量计算
1．结果：变性、复性、延伸三步反应完成后，一个DNA分子就变成了2个DNA分子随
着重复次数的增加，DNA分子就以2n的形式增加。
2．DNA含量计算公式：DNA含量（μg／mL）＝50*×(260nm的读数) ×稀释倍数。
五、PCR扩增与DNA复制 项目 场所 能量 酶 同 点 细胞内 ATP提供能量 解旋酶、DNA聚合酶 DNA复制 细胞外 不需ATP提供能量 耐高温的TaqDNA聚合酶 无转录,需加入两种引物 PCR扩增 不 是否有转录 伴有转录,产生引物 特点 制 边解旋边复制，半保留复体外迅速扩增 30多次 需要人为控制 严格控制温度变化的温控设备 循环次数 受生物体自身控制 缓冲液 设备 相 同 点 原料 模板 引物 不需要 无 四种脱氧核苷酸 DNA为模板 都需要与模板相结合的引物 复制原理 严格遵循碱基互补配对原则 1、利用PCR技术可获得目的基因，下列相关叙述正确的是（ ）
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A．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 B．PCR反应体系中需添加磷酸、脱氧核糖和含氮的碱基作为原料 C．PCR 体系中需要添加从受体细胞中提取的解旋酶和DNA聚合酶 D．PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应
2、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：
（1）PCR的全称是 。PCR与体内DNA复制的不同之外主要表现在温度环境的不同，在PCR技术中先用95 ℃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实质上是一种 。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。 （4）DNA子链复制的方向是 ，这是由于 。 3、PCR是一种DNA体外扩增技术。 1988年，PCR仪问世，并被广泛应用于基因扩增和DNA序列测定。如图是PCR技术示意图，请回答下列问题：（11分/6min） ①标准的PCR过程一般分为 、 、 三大步骤。
②引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一小段 。 ③将双链DNA ______________ ，使之变性，从而导致 。④引物延伸需提供 作为原料。
微量DNA样品 DNA互补链分离开为单链 循环重复
以单链为模板合成子代DNA 4、聚合酶链式反应(PCR技术)是在实验室中以少量样品DNA制备大量DNA的生化技术，反应系统中包括微量样品
DNA、DNA聚合酶、引物、足量的4种脱氧核苷酸及ATP等。反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板，故DNA数以指数方式扩增，其简要过程如右图所示。
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（1）某个DNA样品有1000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基
A:G:T:C=1:2:3:4，则经过PCR仪五次循环后，将产生 个DNA分子，其中需要提供胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量至少是 个。 （2）分别以不同生物的DNA样品为模板合成的各个新DNA之间存在差异，这些
差异是
。 （3）请指出PCR技术与转录过程的三个不同之处：
①
②
③ 5、资料显示，近十年来，PCR技术（DNA聚合酶链式反应技术）成为分子生物实验的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制的特性，在试管中进行DNA的人工复制（如下图），在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使分子生物实验所需的遗传物质不再受限于活的生物体。请据图回答：
（1）加热至94℃的目的是使DNA样品的 键断裂，这一过程在生物体细胞内是通过 酶的作用来完成的。通过分析得出新合成的DNA分子中，A=T，C=G，这个事实说明DNA分子的合成遵循 。
（2）新合成的DNA分子与模板DNA分子完全相同的原因是
和 。
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（3）通过PCR技术使DNA分子大量复制时，若将一个用N标记的模板DNA分子（第一代）放入试管中，以14N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制到第五代时，含15N标记的DNA分子单链数占全部DNA总单链数的比例为 。 （4）PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利，而且改进了检测细菌和病毒的方法。若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒，你认为可以用PCR扩增血液中的（ ）
A．白细胞DNA B．病毒蛋白质 C．血浆抗体 D．病毒核酸
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PCR技术”考点精析参考答案
1、【解析】选A。PCR方法扩增目的基因的原理就是DNA双链复制，A项正确；PCR反应体系中需添加脱氧核糖核苷酸作为原料，B错误；PCR过程中是通过高温使氢键断裂的，因此不需要加入解旋酶，C项错误；PCR反应中温度的周期性改变是为了变性、复性、延伸，而不是为了DNA聚合酶催化不同的反应，D项错误。 2、【解析】PCR技术又称多聚酶链式反应。在PCR技术中，用95 ℃高温处理的目的是使DNA分子中的氢键断裂，两条链解开，即使DNA分子变性。引物是一种单链DNA或RNA分子，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)。
【答案】(1)多聚酶链式反应 使DNA变性(使DNA的两条链解开) 解旋酶的催化
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(2)单链DNA或RNA分子 如图所示： (3)211－2
(4)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
3、【解析】①标准的PCR过程一般分为高温变性、低温复性、中温延伸三大步骤．
②引物是一小段单链DNA或RNA。
③高温变性时，需要将双链DNA加热到95℃，使之变性，从而导致双链DNA分离成两条单链。
④中温延伸是需要以四种脱氧核苷酸为原料。
4、【答案】①变性 复性 延伸 ②单链DNA或RNA ③加热到95℃ 双链DNA分离成两条单链 ④四种脱氧核苷酸
5、答案：（1）氢， 解旋， 碱基互补配对原则。
（2）DNA分子中独特的双螺旋结构(或以模板DNA分子的一条链为
模板进行半保留复制)
复制过程中严格遵循碱基互补配对原则。 （3）1/16 。 （4） D
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