2025年高考生物一轮复习讲义（新人教版）-第十单元　专题突破10练　综合PCR的基因工程问题含答案及解析

一、选择题1．(2024·厦门高三质检)如图表示PCR过程中某个阶段反应体系的情况，①②③④表示相关物质，L、R表示方向。下列叙述正确的是()A．②链从L到R的方向为3′→5′，①②链均可作为子链合成的模板B．PCR过程需要通过解旋酶断开氢键，且为边解旋边复制C．以1个DNA为模板经3次循环需消耗8个引物③D．物质③的5′端添加了某序列，至少需经2次循环才可获得该序列的双链产物2．(2024·重庆高三质检)不对称PCR是利用不等量的一对引物来产生大量单链DNA(ssDNA)的方法，如图所示。不对称PCR中加入的一对引物中含量较少的被称为限制性引物，含量较多的被称为非限制性引物，两者的比例通常为1∶100，PCR反应最初的若干次循环中，其扩增产物主要是双链DNA(dsDNA)，但当限制性引物消耗完后，就会产生大量的ssDNA。下列相关说法错误的是()A．用不对称PCR方法扩增目的基因时，不需要知道基因的全部序列B．进行最初若干次循环的目的是增加模板DNA的量C．最后大量获得的ssDNA与图中乙链的碱基序列一致D．因为双链DNA和单链DNA的分子量大小不同，可通过电泳方法将其分离3．(2024·无锡高三模拟)重叠延伸PCR可实现定点基因诱变，其操作过程如图所示(凸起处代表突变位点)。下列说法正确的是()A．过程①需要把两对引物同时加入一个扩增体系以提高扩增效率B．过程①需要2轮PCR才能得到图中所示PCR产物C．过程②的产物都可以完成延伸过程D．若过程④得到16个突变基因则需要消耗15个通用引物RP24．反向PCR是一种通过已知序列设计引物对未知序列(图中L、R)进行扩增的技术，其过程如图所示。下列相关叙述不正确的是()A．过程①用同一种限制酶对未知序列两端进行切割B．过程②需要使用DNA连接酶，形成磷酸二酯键C．过程③PCR体系需要添加耐高温的DNA聚合酶和解旋酶D．该技术可检测T－DNA整合到植物染色体DNA的位置5．IKK激酶参与动物体内免疫细胞的分化。临床上发现某重症联合免疫缺陷(SCID)患儿的IKKβ基因编码区第1183位碱基T突变为C。为研究该患儿发病机制，研究人员应用大引物PCR定点诱变技术获得突变基因，如图所示。下列说法错误的是()A．PCR1中使用的引物有引物A、引物CB．PCR2中使用的引物有引物B、大引物b链C．PCR1过程需要扩增3轮才能获得目标产物D．PCR2过程中，为减少错误DNA片段的产生可适当升高复性温度6.(2024·安顺高三调研)荧光定量PCR技术可定量检测样本中DNA含量，用于病毒检测。其原理是在PCR反应体系中加入引物的同时，加入与某条模板链互补的荧光探针。当耐高温的DNA聚合酶催化子链延伸至探针处会水解探针，使荧光监测系统接收到荧光信号，即每扩增一次，就有一个荧光分子生成(如图)。通过实时检测荧光信号强度，可得Ct值(荧光信号达到设定阈值时所经历的循环次数)。下列相关叙述错误的是()A．PCR每个循环包括变性、复性(引物和模板结合)、延伸3个阶段B．耐高温的DNA聚合酶在该反应中的作用是形成磷酸二酯键C．最终监测的荧光强度与起始时反应管内样本DNA的含量呈正相关D．Ct值越大表示被检测样本中病毒数目越多，患者危险性更高7．(2024·襄阳高三模拟)通过设计引物，运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。如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。下列有关叙述不正确的是()A．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B．复性温度过高会导致引物不能与模板牢固结合，PCR扩增效率下降C．第3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D．第3轮PCR结束后，含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/28．(2024·南通高三调研)如图是被农杆菌侵染的水稻植株的DNA片段，研究者将其连接成环，并以此环为模板进行PCR，扩增出T－DNA插入位置两侧的未知序列，据此来确定T－DNA插入的具体位置。下列有关说法错误的是()A．农杆菌在自然条件下主要侵染双子叶植物和裸子植物，T－DNA存在于其Ti质粒上B．利用图中的引物②③组合可扩增出两侧的未知序列C．若扩增循环n次，需要2n＋1－2个引物D．将扩增出的未知序列与水稻基因组序列比对可确定T－DNA的插入位置9．实时荧光定量RT－PCR技术需要在常规PCR基础上添加荧光染料或荧光探针，荧光染料能特异性掺入DNA双链中，从而发出荧光信号。在流感流行季节，对怀疑流感病毒感染的患者，可以通过实时荧光定量RT－PCR技术进行核酸检测。下列相关叙述不正确的是()A．图中的探针可能是利用荧光分子标记的流感病毒独特的基因序列B．核酸检测是通过检测荧光信号来确定样本中是否有病毒核酸的C．PCR技术利用了DNA双链复制的原理，需要解旋酶和耐高温的DNA聚合酶的催化D．用荧光RT－PCR技术测定病毒的核酸具有特异性二、非选择题10．(2023·江苏，22节选)为了将某纳米抗体和绿色荧光蛋白基因融合表达，运用重组酶技术构建质粒，如图1所示。请回答下列问题：(1)分别进行PCR扩增片段F1与片段F2时，配制的两个反应体系中不同的有______________，扩增程序中最主要的不同是________________。(2)将PCR产物片段与线性质粒载体混合后，在重组酶作用下可形成环化质粒，直接用于转化细菌。这一过程与传统重组质粒构建过程相比，无需使用的酶主要有______________。(3)转化后的大肠杆菌需采用含有抗生素的培养基筛选，下列叙述错误的有________。A．稀释涂布平板需控制每个平板30～300个菌落B．抗性平板上未长出菌落的原因一般是培养基温度太高C．抗性平板上常常会出现大量杂菌形成的菌落D．抗性平板上长出的单菌落无需进一步划线纯化(4)为了验证平板上菌落中的质粒是否符合设计，用不同菌落的质粒为模板、用引物F1－F和F2－R进行了PCR扩增，质粒P1～P4的扩增产物电泳结果如图2。根据图中结果判断，可以舍弃的质粒有________。(5)对于PCR产物电泳结果符合预期的质粒，通常需进一步通过基因测序确认，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。11．基因工程在农业方面的应用发展迅速，我国转基因作物的种植面积在世界有较高排名。请回答下列相关问题：(1)目的基因的筛选与获取是基因工程的第一步。为提高机会和可能，目的基因往往从相关的______________________的基因中进行筛选。(2)目的基因可以人工合成、从基因文库中获取，还可以利用PCR技术获取和扩增。如图1展示了PCR技术获取和扩增目的基因的原理，请分析回答下列问题：①PCR技术利用了DNA半保留复制原理和______________原理。PCR的一次循环包括变性、复性和延伸三个过程，复性的作用是________________________________________________________________________________________________________________。②将一个DNA分子进行扩增，理论上目的基因最早在第______次循环后获得；第5次循环后，可扩增得到______个目的基因。(3)反向PCR可用于扩增未知序列，其原理如图所示。图中链状DNA分子内侧是已知序列，外侧为未知序列。请回答相关问题：①EcoRⅠ酶切后得到的—AATT称为黏性末端，“黏性”的含义是____________________，EcoRⅠ切割得到黏性末端的原因是_________________________________________________________________________________________________________________。②不直接在图2中DNA分子的两端设计引物并进行扩增，原因是_______________。③图4中环状DNA进行PCR的过程中，沿引物A延伸子链的延伸方向是______(填“顺时针”或“逆时针”)，PCR产物______(填“含有”或“不含”)EcoRⅠ的酶切位点。12．(2024·湖北华中师大附中高三模拟)幽门螺杆菌是一种常见的人类致病菌，其骨架蛋白MreB通过影响脲酶活性而参与调控其致病性。为了更准确地分离出MreB蛋白，用重叠延伸PCR技术(指在PCR技术的基础上，采用具有互补末端的引物，使PCR产物形成重叠链，通过重叠链的延伸，将不同来源的片段重叠拼接起来的一项技术)，将幽门螺杆菌MreB基因中编码终止密码子前的DNA序列与TAP标签(可以标记幽门螺杆菌基因组中任何一个基因，且不会影响基因的表达)进行连接，构建了融合表达蛋白MreB和TAP标签的质粒，实验流程如图所示。据图回答下列问题：(1)重叠PCR获得带有标签的MreB基因①获得两种具有重叠片段DNA的过程中，PCR1和PCR2必须在不同的反应体系中，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②PCR3反应体系中所加入的引物是__________________。(2)重组质粒的构建①为将带有标签的MreB基因定向插入到pK18mobSacB质粒中，需要在引物末端添加限制酶识别序列，据图分析，在引物1添加的序列所对应的限制酶是________________，在引物4添加的序列所对应的限制酶是______________。经过这两种酶酶切的带有标签的MreB基因和pK18mobSacB质粒进行连接时，可选用______________________(填“E.coliDNA连接酶”或“T4DNA连接酶”)。②重组质粒中，KmR基因的作用是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

专题突破10综合PCR的基因工程问题1．D2．C[不对称PCR中加入的一对引物中含量较多的被称为非限制性引物，非限制性引物是与乙链结合，最后大量获得的ssDNA与图中甲链的碱基序列一致，C错误。]3．D[两种突变引物能互补配对，因此过程①必须分两个反应系统进行，A错误；过程①至少需要3轮PCR才能得到图中所示PCR产物，B错误；过程②获得的产物不都可以完成延伸过程，因为子链只能从引物的3′端开始延伸，C错误；若过程④得到16个突变基因，由于模板中不含有通用引物，则产生16个突变基因共需要消耗16×2－2＝30(个)通用引物，而需要通用引物RP2的数量为30÷2＝15(个)，D正确。]4．C[过程③即PCR扩增，PCR技术中DNA解旋是在高温下实现的，不需要加入解旋酶，C错误。]5．C[在PCR1中，需要两种引物，将来在切取IKKβ基因时，在基因的左侧需要用限制酶HindⅢ来切割，在基因的右侧用限制酶SacⅠ切割，因此在PCR1中结合到基因右端的引物选择引物C，从题图中看，另一个引物应含有突变碱基C，所以选择引物A，A正确；在PCR2中，有一个引物结合到了基因的左端，应含有限制酶HindⅢ识别的序列，所以要用到引物B，而另外的一个引物就是大引物中的一条链，它应该结合到基因的右端，且从5′端到3′端的序列中开始部位应含有SacⅠ识别的序列，从图中看，它是大引物的b链，B正确；PCR1过程主要是为了获得大引物，则扩增2轮即可获得目标产物，C错误；由于大引物较长，含C与G的碱基较多，为减少非目的基因的获得，在PCR2复性过程中应适当提高温度，便于引物与模板链的结合，D正确。]6．D[Ct值越小，说明所需循环的次数越少，被检测样本中病毒数目越多，D错误。]7．D8．B[农杆菌在自然条件下主要侵染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力，A正确；耐高温的DNA聚合酶可在引物的3′端延伸子链，因此利用图中的引物①④组合可扩增出两侧的未知序列，B错误；扩增循环n次，得到2n个DNA分子，总单链数为2×2n即2n＋1条，只有最初的2条母链不需要引物，因此共需要2n＋1－2个引物，C正确；不同的DNA分子或DNA区段具有特异性，将扩增出的未知序列与水稻基因组序列比对可确定T－DNA的插入位置，D正确。]9．C[PCR技术利用了DNA双链复制的原理，不需要解旋酶，可通过高温使DNA双链解开，但需要耐高温的DNA聚合酶的催化，C错误。]10．(1)模板、引物引物的设计(2)限制酶、(T4)DNA连接酶(3)ABC(4)P3、P4(5)电泳只能检测DNA分子的大小(长度)，无法确定待检测DNA分子的碱基序列解析(1)PCR反应进行的条件：引物、酶、dNTP、模板和缓冲液(其中需要Mg2＋)。分别进行PCR扩增片段F1与片段F2时，配制的两个反应体系中不同的有模板(片段F1、片段F2)、引物。PCR过程需要两种引物，能分别与目的基因两条链的3′端通过碱基互补配对结合。引物设计是决定PCR反应成败的最主要因素。(2)传统重组质粒构建需要使用限制性内切核酸酶(限制酶)切割质粒，使其具有与目的基因相同的黏性末端，之后再用DNA连接酶将目的基因和质粒连接成重组质粒。将PCR产物片段与线性质粒载体混合后，在DNA连接酶的