高中生物苏教版（2019）选择性必修3第三章 第一节　第2课时　PCR技术和利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定（76张PPT）

(共76张PPT)
第2课时　PCR技术和利用PCR
技术扩增DNA片段
并完成电泳鉴定
1.简述PCR的原理、条件及过程。
2.尝试进行PCR的基本操作并电泳鉴定PCR的产物。
学习目标
1.生命观念：基于PCR技术，运用结构与功能观等观念
理解PCR技术的过程、原理、条件等内容。
2.科学思维：比较PCR和DNA复制的异同点。
素养要求
内容索引
网络构建
课时对点练
一、聚合酶链式反应(PCR)技术
二、利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定
一、聚合酶链式反应(PCR)技术
1.含义：聚合酶链式反应简称 ，是目的DNA片段( )的体外扩增技术。
2.原理：DNA半保留复制。
3.操作步骤：在向PCR管中加入一定量的 、4种 、缓冲液和 的DNA聚合酶(Taq酶)、 等后，设置好反应程序，启动 ，自动完成反应步骤。
教材梳理
预习新知　夯实基础
PCR
目的基因
模板DNA引物对
dNTP
热稳定
Mg2＋
PCR仪
4.反应步骤
(1)变性：在约 高温下，作为模板的双链DNA (变性)为两条单链DNA。
(2)退火：反应体系的温度降至约 ，2条 分别与对应单链DNA上的特定部位配对。
(3)延伸：反应体系的温度回升到约 (Taq酶催化作用的 反应温度)，4种脱氧核苷三磷酸根据 原则，在 的作用下连接到引物 端之后，使引物链 ，并形成互补的DNA双链。
(4)完成上述第一次循环后，PCR仪会按设定接着进行第二次、第三次……循环。
94 ℃
解旋
55 ℃
引物
72 ℃
最适
碱基互补配对
Taq酶
3′
延伸
5.PCR技术的应用
(1)广泛应用于医学及分子生物学领域，如：病原体鉴定、 、免疫学研究、癌基因探索及某些疾病治疗等。
(2)在古生物学、法医学等方面也有广泛的应用。
遗传病诊断
(1)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)用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列(　　)
(3)PCR技术中，DNA模板链上碱基G和C的比例越高，DNA变性解链的温度就越高(　　)
判断正误
×
√
√
核心探讨
图1、图2分别是PCR扩增技术相关过程，请思考回答：
1.PCR扩增技术与体内DNA复制相比，DNA解旋的原理一样吗？请说明理由。
突破重难　强化素养
提示　不一样；PCR扩增技术是利用高温使DNA变性从而解旋，DNA复制是利用解旋酶解旋。
2.PCR过程使用的DNA聚合酶有什么特点？
提示　具有热稳定性。
3.图1所示利用PCR技术扩增目的基因，在第几轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段？
提示　第3轮。
4.如果循环n次，则共需消耗多少对引物？
提示　共需消耗2n－1对引物。
5.图2是某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理，请分别说明理由。
提示　第1组：引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效。第2组：引物Ⅰ′自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。
6.要保证目的基因能与载体相连接，还要对引物进行什么操作？
提示　要在两种引物的5′端分别添加上限制酶的识别序列。
核心归纳
1.PCR所需条件
(1)DNA模板。
(2)人工合成的DNA引物对。
(3)反应缓冲液。
(4)dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)，其可为PCR提供能量和原料。
(5)热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)。
2.反应过程
过程 说明 图解
变性 当温度上升到约94 ℃时，双链DNA解旋为单链
退火 冷却至约55 ℃，两种引物通过碱基互补配对与两条单链相应互补序列结合
延伸 加热至约72 ℃，Taq酶催化DNA新链由5′端向3′端延伸
3.PCR中的数量关系
复制次数 1 2 3 n
DNA分子数 2 4 8 2n
含引物的DNA分子数 2 4 8 2n
含其中一种引物的DNA分子数 1＝21－1 3＝22－1 7＝23－1 2n－1
同时含两种引物的DNA分子数 0＝21－2 2＝22－2 6＝23－2 2n－2
共消耗引物的对数 1＝21－1 3＝22－1 7＝23－1 2n－1
含脱氧核苷酸链等长的DNA分子数 0＝21－2 0＝22－4 2＝23－6 2n－2n
典题应用
1.下列有关PCR技术的说法，错误的是
A.PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术
B.PCR技术的原理是DNA分子半保留复制
C.退火过程中引物与模板链的结合遵循碱基互补配对原则
D.PCR过程中只需要用到模板DNA、两种引物分子、4种脱氧核苷三磷酸
原料
及时反馈　知识落实
√
解析　PCR过程中需要模板DNA、两种引物分子、反应缓冲液、4种脱氧核苷三磷酸和耐高温的DNA聚合酶等，D错误。
2.(2021·江苏高二期中)聚合酶链式反应(PCR)被广泛用于遗传疾病的诊断、刑事侦查、古生物学和基因工程等领域。利用PCR技术可快速扩增目的基因。下列有关叙述错误的是
A.扩增目的基因的前提条件是要有一段已知目的基因的核苷酸序列
B.PCR技术需要使用Taq酶的原因是其耐高温
C.PCR技术扩增时，两种引物的碱基序列要尽可能互补
D.若目的基因扩增5次，则需要消耗62个引物分子
√
解析　PCR技术扩增目的基因的前提条件是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，其目的是根据这一序列合成引物，A正确；
PCR技术需要使用Taq酶而不是普通的DNA聚合酶，主要原因是Taq酶耐高温，B正确；
PCR技术中所用的两种引物的碱基序列不能互补，原因是若能互补则会发生配对，从而减弱引物与目的基因的结合概率，C错误；
若一个目的基因扩增5次，可得到32个DNA分子，共64条DNA单链，其中原目的基因两条单链不需要引物，所以共需消耗62个引物分子，D正确。
二、利用PCR技术扩增DNA
片段并完成电泳鉴定
1.实验目的
(1)尝试运用PCR仪扩增DNA片段。
(2)关注PCR技术的应用。
(3)学习 检测DNA片段的方法和技术。
2.实验原理
(1)扩增DNA片段的过程包括 、 和 等步骤的多次循环。
(2)理论上，每经过一个循环，样本中DNA片段的数量增加 ，新形成的链又可成为新一轮循环的模板，经过n个循环后，DNA片段数量可扩增至原来的 倍。
教材梳理
预习新知　夯实基础
琼脂糖凝胶电泳
变性
退火
延伸
一倍
2n
(3)PCR反应体系包括：DNA模板、 、dNTP(dATP、dCTP、dGTP、dTTP)、人工合成的 、Taq酶等。
(4)在不同阶段，还需要控制PCR仪反应系统的 温度。
(5)PCR和体内DNA复制的差异
反应缓冲液
DNA引物对
不同
比较项目 RCR 细胞核内DNA复制
场所 试管中 细胞内
方式 半保留 局部区域复制 半保留 全链复制
起始位点 引物 端 复制起始位点
全连续
半不连续
3′
酶 仅一种DNA聚合酶( 酶) 多种酶
反应条件 温度变幅大 温和
解旋 解旋 解旋
引物 片段， 在复制的子链中 片段， 在复制的子链中
产物 引物界定的片段 核基因组
循环次数 人为设置 与细胞分裂同步
Taq
高温
解旋酶
DNA
保留
RNA
不保留
3.实验器材和试剂
(1)仪器：PCR仪、琼脂糖凝胶电泳系统、凝胶成像仪或 、微孔加热器(微量恒温仪)等。
(2)试剂：DNA模板、dNTP混合物、Taq酶、双蒸水、10×PCR缓冲液等。
紫外透射仪
4.实验步骤
(1)PCR扩增目的基因
①配制反应体系。
②按程序进行扩增。
a.94 ℃ 5 min→b.94 ℃变性1 min→c.55 ℃ 1 min→d.72 ℃延伸
2 min→e.重复b～d,30个循环→f.72 ℃ 7～10 min。
(2)电泳分析
①电泳：维持恒压 1.5～2 h。
②电泳鉴定：采用凝胶成像仪或 观察和记录电泳结果。
5.结果和分析：略。
预变性
退火
延伸
80 V
紫外透射仪
(1)PCR的引物为DNA片段并保留在子链中，细胞核内DNA复制所需引物为RNA片段，并且不保留在子链中(　　)
(2)DNA分子的大小影响其在凝胶中的迁移速率(　　)
(3)PCR循环之前，常要进行一次预变性，预变性的目的是增加大分子模板DNA彻底变性的概率(　　)
判断正误
√
√
√
核心探讨
1.在电泳鉴定中，判断DNA片段扩增是否成功的依据是什么？
突破重难　强化素养
提示　可以通过凝胶成像仪或紫外透射仪直接观察DNA条带的分布及粗细程度来评价扩增的效果。
2.试分析PCR反应中变性时温度低、时间短和退火时的温度过低对实验结果分别产生什么影响？
提示　变性时温度低、时间短可能导致未出现扩增条带；退火时的温度过低可能导致出现非特异性扩增条带。
核心归纳
(1)影响DNA分子迁移速率的因素有：凝胶的浓度，DNA分子的大小和构象，在本实验中主要考虑DNA分子的迁移速率与其大小成反比。
(2)未出现扩增条带的原因主要有：
①Taq酶失活。
②引物出现质量问题。
③Mg2＋浓度过低。
④变性时的温度低，变性时间短。
(3)出现非特异性扩增条带的原因主要有：
①模板DNA出现污染。
②引物特异性不强或形成引物二聚体。
③Mg2＋浓度过高。
④退火时的温度过低等。
典题应用
3.(2021·山东济南章丘四中质检)下列有关体内DNA复制与PCR技术比较的叙述，错误的是
A.二者子链的延伸方向相同，均为5′端→3′端
B.二者均需要解旋酶破坏氢键来实现解旋
C.体内DNA复制需要能量，PCR反应也需要能量
D.二者遵循的碱基互补配对方式相同
及时反馈　知识落实
√
解析　DNA体内复制与利用PCR扩增DNA时，子链的延伸方向相同，均为5′端→3′端，A正确；
PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，在高温条件下氢键断裂，B错误；
DNA体内复制与利用PCR扩增DNA时都需要能量，但两者所需能量来源不同，C正确；
DNA体内复制与利用PCR扩增DNA时，遵循的碱基互补配对方式相同，D正确。
4.用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液(Marker)，10号为蒸馏水，PCR时加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析，不合理的是
A.PCR产物的分子大小在250～500 bp之间
B.3号样品为不含目的基因的载体DNA
C.9号样品对应植株不是所需的转基因植株
D.10号确定反应体系等对结果没有干扰
√
解析　PCR过程中，可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段，4
～9号是转基因植株，理论上应包含目的基因，结合2号野生型和10号蒸馏水组的结果，推测包含目的基因的片段大小应为250～500 bp，A正确；
3号PCR结果包含250～500 bp片段，应包含目的基因，B错误；
9号PCR结果不包含250～500 bp片段，所以不是所需转基因植株，C正确；
10号放入蒸馏水，可排除反应体系等对结果的干扰，D正确。
网络构建
课时对点练
题组一　聚合酶链式反应(PCR)技术
1.下列关于PCR技术的叙述，正确的是
A.PCR技术建立在对扩增的目的基因序列完全已知的基础上
B.该技术需要解旋酶和耐高温的DNA聚合酶
C.该技术需要一对特异性的引物，要求一对引物的序列是互补的
D.该技术应用DNA半保留复制原理，也需要模板、原料、能量、酶等条件
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对点训练
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解析　PCR技术扩增的目的基因序列不一定是完全已知的，A项错误；
该技术是通过高温来使DNA解旋的，不需要解旋酶，B项错误；
该技术需要的一对引物，分别能与模板DNA的两条链进行碱基互补配对，其序列不是互补的，C项错误。
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2.PCR又称聚合酶链式反应，现在已成为分子生物学实验中的一种常规手段，它可以在体外很短的时间内将DNA大量扩增。你认为下列符合在体外进行PCR反应条件的一组是
①稳定的缓冲溶液环境　②DNA模板　③引物　④dNTP　⑤热稳定的DNA聚合酶　⑥解旋酶　⑦限制性内切核酸酶　⑧温控设备
A.①②③④⑤⑥ B.①②③④⑤⑥⑦⑧
C.③④⑤⑥⑧ D.①②③④⑤⑧
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解析　PCR反应的实质是模拟体内DNA复制，因此需要稳定的缓冲溶液环境，①正确；
PCR反应需要DNA模板，②正确；
PCR反应需要一对引物，③正确；
PCR反应需要dNTP，以提供能量和原料，④正确；
PCR反应需要热稳定的DNA聚合酶催化延伸过程，⑤正确；
PCR反应过程中通过高温使DNA变性解链，不需要解旋酶，⑥错误；
PCR反应不需要限制性内切核酸酶，⑦错误；
PCR反应过程中需要控制的关键因素是温度，因此需要温控设备，⑧正确。
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3.(2021·广东省实验中学高二模拟)下面关于聚合酶链式反应(PCR)的叙述正确的是
A.PCR过程中需要引物，是为了使DNA双链分开
B.PCR过程是通过高温来解旋的
C.PCR过程中DNA合成方向是3′端到5′端
D.PCR过程中边解旋边复制
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解析　PCR过程中高温使DNA双链解开，引物是引导子链合成，A错误；
PCR过程中DNA合成方向是5′端到3′端，C错误；
PCR过程先解旋后复制，D错误。
4.(2021·厦门市湖滨中学高二期中)下列有关PCR技术的说法，不正确的是
A.PCR是一项在生物体外复制特定
的DNA片段的核酸合成技术
B.PCR技术的原理是DNA双链复制
C.引物与DNA模板链的结合依靠碱基互补配对原则完成
D.PCR扩增中必须有解旋酶才能解开双链DNA
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解析　PCR技术解螺旋是通过温度升高，导致DNA变性来实现的。
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5.下列关于PCR技术的叙述错误的是
A.PCR技术的原理是DNA的复制
B.该反应体系的主要成分应该包
含扩增缓冲液、模板DNA、
dNTP、Taq酶、引物等
C.引物应选用图中的A、D
D.4种脱氧核苷三磷酸在Taq酶的作用下连接到引物的5′端之后
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解析　引物应选用图中的A、D，才能将目的基因片段扩增出来，C正确；
4种脱氧核苷三磷酸在Taq酶的作用下连接到引物的3′端之后，D错误。
题组二　利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定
6.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　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.③④ B.①② C.①③ D.②④
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解析　PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA，①正确；
PCR过程需要热稳定的DNA聚合酶，②错误；
PCR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，然后以单链DNA为模板进行复制，③正确，④错误。故选C。
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7.PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，下列有关PCR过程的叙述，正确的是
A.待扩增的DNA两条链的解旋过程需要酶的催化
B.所用引物的长度越短，与模板链结合的特异性越强
C.在子链的形成过程中，dNTP可以提供原料和能量
D.与细胞内DNA复制相比，PCR所需要的酶对高温比较敏感
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解析　PCR扩增DNA时，DNA解旋过程是通过高温来实现的，A错误；
引物越长，能够配对的概率越低，与模板链结合的特异性越强，B错误；
dNTP包括dATP、dGTP、dCTP和dTTP，在子链的形成过程中，可以提供原料和能量，C正确；
PCR所需要的酶为热稳定DNA聚合酶，其最适温度较高，D错误。
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8.关于PCR扩增DNA片段和电泳检测扩增产物实验的描述中，不正确的是
A.PCR过程需要热稳定的Taq酶
B.PCR过程需要DNA连接酶
C.PCR扩增区域有2个引物来决定
D.不同大小的DNA在电场中迁移速率不同
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解析　PCR反应需要高温使DNA变性解旋，所以复制过程中要用热稳定的DNA聚合酶，A正确；
PCR过程中用热稳定的DNA聚合酶来催化脱氧核苷酸的聚合，不需要DNA连接酶，B错误；
PCR过程中DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，因此DNA复制需要引物，由于DNA的两条模板链为反向平行，所以复制时需要两种引物，C正确；
不同大小的DNA在电场中的迁移速率不同，因此可通过电泳的方法检测扩增产物，D正确。
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9.(2021·湖北安陆第一高中高二月考)“RT—PCR”是将RNA的逆转录(RT)和cDNA的聚合酶链式反应(PCR)相结合的技术。下面是RT—PCR过程示意图，①和②为逆转录酶催化的逆转录过程，③是PCR过程。据图分析，下列说法错误的是
A.RT—PCR技术可检测细胞内基因的
表达水平
B.RT—PCR可检测细胞内新冠病毒等
RNA病毒含量
C.逆转录酶和DNA聚合酶结构相同，都能催化DNA的合成
D.可通过设计特定引物利用RT—PCR技术扩增特定基因片段
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逆转录酶以RNA为模板催化DNA合成，DNA聚合酶以DNA为模板催化DNA合成，二者结构不同，C错误；
可通过设计特定引物利用RT—PCR技术，来得到特定基因片段并不断扩增，D正确。
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解析　由图可知，RT—PCR技术最先是利用RNA为模板，所以可用来检测细胞内基因的表达水平，A正确；
采用RNA病毒的RNA作为靶RNA进行RT—PCR扩增，可以检测病毒含量，B正确；
10.(2021·北京海淀区模拟)在基因工程操作中，科研人员利用识别两种不同序列的限制酶(R1和R2)处理基因表达载体，进行琼脂糖凝胶电泳检测，结果如图所示。以下相关叙述错误的是
A.该载体最可能为环状DNA分子
B.两种限制酶在载体上各有一个酶切位点
C.限制酶R1与R2的酶切位点最短相距约
200 bp
D.限制酶切割时会导致作用位点的氢键
和肽键断裂
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解析　当仅用一种限制酶切割载体时，仅产生一种长度约为800 bp的DNA片段，因此该载体最有可能为环状DNA分子，A正确；
两种限制酶同时切割时则产生两种长度的DNA片段，所以两种限制酶在载体上各有一个酶切位点，B正确；
两种限制酶同时切割时则产生长度约为600 bp和200 bp的两种DNA片段，所以两种限制酶的酶切位点最短相距约200 bp，C正确；
限制酶切割DNA分子，破坏的是作用位点的磷酸二酯键，D错误。
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选择题11～12题为单选题，13～16题为多选题。
11.利用PCR技术将某DNA分子扩增n代的过程中，下列叙述错误的是
A.引物越短，PCR扩增出来的非目标DNA就越多
B.适温延伸过程中，需要提供ATP
C.引物中G/C含量越高，退火温度越高
D.共有(2n－1)对引物参与子代DNA分子的合成
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综合强化
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解析　当引物越短时，其特异性降低，可能会与非目的基因结合，因此PCR扩增出来的非目标DNA就越多，A正确；
适温延伸过程中，不需要提供ATP，B错误；
退火表示引物与模板相连，若退火温度过高会破坏引物与模板的碱基配对。由于G—C之间有三个氢键，A—T之间有两个氢键，所以G—C含量越高的引物，退火温度越高，C正确；
PCR技术的原理是DNA复制，根据DNA分子半保留复制特点可知，无论复制多少次，总有原来的模板DNA分子的两条单链不含引物，故共有(2n－1)对引物参与子代DNA分子的合成，D正确。
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12.实时荧光RT—PCR可用于RNA病毒的核酸检测，其原理是：在PCR退火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RT—PCR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的物质或病毒引发产生的抗体
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解析　PCR需要根据目的基因的核苷酸序列合成引物，同时RT—PCR还需要探针与待测样本DNA混合，A正确；
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DNA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；
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RNA病毒的检测方法有：①RNA检测，即检测病毒的遗传物质RNA；②特异性抗原蛋白检测，即检测病毒表面的一种糖蛋白；③特异性抗体检测，即检测感染者体内通过免疫反应所产生的某种抗体。D正确。
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13.PCR是一种在生物体外迅速扩增DNA片段的技术，被广泛应用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学等方面。下列关于PCR反应的叙述，错误的是
A.PCR反应需要在一定的缓冲液中进行
B.PCR反应需要的能量由ATP直接提供
C.用新形成的DNA链作模板再次复制时，不需要引物
D.PCR反应中每次循环均可分为变性、退火和延伸三步
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√
解析　PCR反应需要在一定的缓冲液中进行，A正确；
PCR反应不需要ATP直接提供能量，B错误；
用新形成的DNA链作模板再次复制时，仍需要引物，C错误；
PCR反应中每次循环均可分为变性、退火和延伸三步，可以快速扩增DNA，D正确。
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14.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。下列叙述正确的有
A.用PCR方法扩增目的基因时不必
知道基因的全部序列
B.设计引物时需要避免引物之间形
成碱基互补配对而造成引物自连
C.退火温度过高可能导致PCR反应
得不到任何扩增产物
D.第四轮循环产物中同时含有引物A和引物B的DNA片段所占的比例为15/16
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解析　PCR是一项在生物体外复制特定的DNA分子片段的技术，只要有DNA模板就行，不需要知道其全部序列就可以扩增，A正确；
退火温度过高，引物无法与模板结合，可能导致PCR反应得不到任何扩增产物，C正确；
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由图可知，由原来的每条母链为模板合成的两个新DNA分子中，只含有引物A或引物B，而以新合成的子链为模板合成新DNA分子时，两种引物都含有，故第四轮循环共产生16个DNA分子，其中
2分子DNA只含有1种引物，因此同时含有A和B引物的DNA分子是14个，占14/16，D错误。
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15.(2021·江苏南通市高二期末)聚合酶链式反应(PCR)是一种用于体外扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，参与PCR反应的物质主要为五种：引物、酶、dNTP、模板和Mg2＋。下列有关说法正确的是
A.细胞内DNA复制的引物是一小段RNA，PCR的引物通常是一小段DNA
B.酶是指Taq酶，它能从引物的3′端羟基(—OH)开始延伸DNA链
C.dNTP是脱氧核苷三磷酸，N代表A、U、C、G四种碱基
D.引物自身不应存在连续的互补序列，引物对间也不应有较强的互补性
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解析　PCR过程中需要的酶是热稳定的聚合酶，即Taq酶，它能从引物的3′端羟基(—OH)开始延伸DNA链，以形成DNA子链，B正确；
dNTP是脱氧核苷三磷酸，N代表A、T、C、G四种碱基，C错误；
所设计的引物用于目的基因的复制，则引物应与目的基因能互补配对，但每种引物自身不应存在互补性，引物对间也不应有较强的互补性，防止引物自身配对，D正确。
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16.PCR技术可用于遗传多样性的研究。如图是对跳虫A和跳虫B的DNA分析实验过程，下列有关叙述正确的是
A.蛋白酶可以分解组织中的蛋
白质，在提取DNA时，加入
蛋白酶有助于释放出DNA
B.Taq酶能够耐高温，常在PCR中用于DNA链的合成
C.将已知长度的DNA片段装到凝胶上作参照，可用于估测样本DNA片段
的大小
D.阴性对照是加入DNA模板和PCR扩增过程所需的其他混合物，以检测
是否有“污染”
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解析　蛋白酶可以分解组织中的蛋白质，因为真核生物的DNA与蛋白质结合在一起，因此，在提取DNA时加入蛋白酶有助于释放出DNA，A正确；
Taq酶能够耐高温，高温下不会变性，常在PCR中用于DNA链的合成，B正确；
将已知长度的DNA片段装到凝胶上作参照，通过比对能估测样本DNA片段的大小，C正确；
阴性对照是未加DNA模板但加入PCR扩增过程所需的混合物，目的是检测试剂是否污染，D错误。
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17.PCR技术广泛应用于对少量DNA样品的大量扩增过程中，尤其在法医鉴定中有重要的意义。PCR扩增过程示意图如图，请回答下列问题：
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(1)PCR技术的原理是_______________
_____。PCR反应中需要加入缓冲液、引物、模板DNA、 、________
____________________。
DNA的半保留
复制
dNTP
热稳定
的DNA聚合酶(Taq酶)
解析　PCR技术的原理是DNA的半保留复制。PCR反应中需要加入缓冲液、引物、模板DNA、dNTP、热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)。
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(2)图中步骤1代表 ，步骤2代表
，步骤3代表延伸，这三个步骤组成一轮循环。
解析　图中步骤1、2、3分别代表变性、退火、延伸，这三个步骤组成一轮循环。
变性
退火
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(3)引物1和引物2的碱基序列 (填“相同”或“不同”)。若一个DNA分子在PCR中经历n轮循环，理论上需要消耗 个引物，由引物形成子链的延伸方向是_______________。
解析　引物1和引物2的碱基序列不同。若一个DNA分子在PCR中经历n轮循环，理论上需要消耗(2n＋1－2)个引物，由引物形成子链的延伸方向是由5′端→3′端。
不同
2n＋1－2
由5′端→3′端
(4)PCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键，退火温度过高会破坏___
之间的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但G—C含量高的引物需要设定 (填“更高”或“更低”)的退火温度。如果PCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有 (填序号：①升高退火温度
②降低退火温度　③重新设计引物)。
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更高
物与模板
引
②③
解析　退火表示引物与模板相连，若退火温度过高会破坏引物与模板的碱基配对，由于G—C之间有三个氢键，A—T之间有两个氢键，所以G—C含量越高的引物，退火温度越高。PCR反应得不到任何扩增产物，可能是退火温度过高，导致引物与模板不能相连；或引物间相互配对，引物自连，不能与模板相连，因此，可通过降低退火温度或重新设计引物进行改进。
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18.聚合酶链式反应(PCR)是一种体外扩增DNA片段的技术。可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学和DNA序列测定等方面。回答以下问题：
(1)细胞内DNA复制过程中，引物的作用是___________________________
_____________________，而且DNA复制的前提是___________________。
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使DNA聚合酶能够从引物的3′
端开始连接脱氧核苷酸
解开双链(或打开氢键)
解析　细胞内DNA复制过程中，引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸，DNA是稳定的双螺旋结构，所以DNA复制的前提是解开双链。
(2)PCR利用了 _______ 原理，可通过控制温度来控制双链的解旋与结合。
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DNA的热变性
解析　PCR利用了DNA的热变性原理即DNA的变性和退火，可通过控制温度来控制双链的解旋与结合。
(3)下面表格是DNA体内复制与PCR反应的部分比较结果。通过比较分析，请推导出PCR反应合成DNA子链时能量来源于_______________________
。
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项目 原料 ATP
DNA体内复制 四种脱氧核苷酸 需要
PCR反应 脱氧胞苷三磷酸、脱氧腺苷三磷酸、脱氧胸苷三磷酸、脱氧鸟苷三磷酸 不需要
所用原料水解产生相应脱
氧核苷酸时所释放的能量
解析　通过比较分析，PCR反应合成DNA子链时不需要提供ATP，但原料是脱氧胞苷三磷酸、脱氧腺苷三磷酸、脱氧胸苷三磷酸、脱氧鸟苷三磷酸，原料水解生成脱氧核苷酸时可释放能量，所以能量来源于所用原料水解产生相应脱氧核苷酸时所释放的能量。
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