2025届高考生物二轮专题复习与测试板块六生物技术与工程命题最前沿十三PCR与电泳的原理及应用课件.pptxVIP

[命题最前沿十三]PCR与电泳的原理及应用;1．PCR

(1)PCR考点总结精华——应对高考至少应该掌握的知识点

①PCR是聚合酶链式反应的缩写，原理是DNA半保留复制。所需条件包括模板、原料(4种脱氧核苷酸)、引物(2种)和耐高温的DNA聚合酶。其实质是在体外对目的基因进行大量复制。;②用PCR仪控制温度：加热变性破坏氢键(超过90℃)→复性(50℃左右)→延伸(72℃左右)，需在耐高温的DNA聚合酶(不需要解旋酶、限制酶、DNA连接酶)的作用下进行。三步反应完成后，两引物间固定长度的DNA序列在PCR扩增3次后首先出现，随着重复次数的增多，DNA分子数目就以2n的形式增加。

③利用PCR扩增目的基因(如干扰素基因)时，设计引物序列的主要依据是有一段已知目的基因(干扰素基因)的核苷酸序列。所以引物是一小段单链DNA。复制方向是沿子链5′→3′，当扩增4次，共产生16个DNA时，消耗30个引物。;(2)PCR中“引???”归类分析

①引物的作用：TaqDNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，TaqDNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链。不同引物可结合不同的目的基因并进行扩增。

②设计引物应遵循的主要原则

a．引物长度应大于16个核苷酸，可防止随机结合。

b．引物与靶序列间的Tm(指当50%的引物和靶序列表现为双链DNA分子时的温度)不应过低。;c．引物不应有发夹结构，即不能有4bp以上的回文序列。

d．2个引物间不应有4bp以上的互补序列或同源序列。

e．引物中碱基的分布应尽可能均匀，G＋C含量接近50%。

③引物的处理

由于引物延伸从3′端开始，3′端不能进行任何修饰，引物5′端对扩增特异性影响不大，因此，可给予修饰而不影响扩增特异性。引物5′端修饰包括加酶切位点、标记生物素、荧光等。为了使经PCR扩增的目的基因能与载体正常结合，需要在2种引物的5′端添加不同的限制酶的识别序列。其目的是保证目的基因定向插入载体并避免目的基因自身环化。;(3)PCR循环时与引物相关的计算

PCR经过n次循环产生的DNA数为2n，一共有2n＋1条链，其中有2条链是DNA母链，不含引物，其他的每1条链均含1个引物，并且2种引物的数量相等，故PCR过程经过n次循环，需要的引物总个数是2n＋1－2，需要某一种引物的总个数是(2n＋1－2)×(1/2)＝2n－1。一个DNA由1条母链和第1种引物延伸的子链组成，另一个DNA由另1条母链和第2种引物延伸的子链组成，其他的DNA均由2种引物延伸的2条子链组成。;2．电泳的原理及应用

DNA电泳是基因工程中最基本的技术。近年来基于DNA电泳图谱分析与比较，结合高中所学的基因诊断、DNA指纹技术以及基因克隆等相关内容的遗传学试题较为常见。以遗传学基本知识为背景，以DNA电泳图谱为情境，强调情境与立意相结合，体现高考能力考核目标和要求，很好地考查学生的获取与处理表达信息能力和应用分析能力。;(1)DNA电泳原理

DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶浓度、DNA分子大小和构象等有关。凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。;(2)蛋白质电泳原理

蛋白质电泳常用方法是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。聚丙烯酰胺凝胶是由单体丙烯酰胺和交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺在引发剂和催化剂的作用下聚合交联成的具有三维网状结构的凝胶。蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带净电荷的多少以及分子的大小等因素。

(3)电泳的应用

电泳技术已广泛用于核酸等成分的分离和鉴定。核酸的电泳条带只表示它们的种类，不表示数量，不同条带代表分子量不同的片段。;1．某二倍体动物种群有100个个体，其常染色体上某基因有A1、A2、A3三个等位基因。对这些个体的基因A1、A2、A3进行PCR扩增，凝胶电泳及统计结果如图所示。该种群中A3的基因频率是();解析：分析题图可知，该动物种群个体数为100个，其中有2个个体的基因型为A3A3，15个个体的基因型为A1A3，35个个体的基因型为A2A3，则A3的基因频率＝(2×2＋15＋35)÷(100×2)×100%＝27%，B符合题意。;2．亚洲棉的突变型光籽和野生型毛籽是一对相对性状，研究发现，亚洲棉某突变体的光籽表型与8号染色体的～880kb至～903kb区间相关，研究人员根据野生型毛籽棉的该区间设计连续的重叠引物进行PCR，产物扩增结果如下图所示，下列说法错误的是();3．某研究