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热点微练22 PCR 技术的应用（尖子生特训）
（
：
时间
10 分
）
钟
1.（2022·河北保定
研）
调
穿梭载体是一类具有两种不同复制原点、能在两种不同的
生物体（物种不同）中复制的载体，一般在原核生物和真核生物中都能复制和表达，
如Ti 质粒和哺乳动物表达质粒pMT2。回答下列问题。
（1）用PCR 技术从基因文库中获取并扩增目的基因时，需要加入人工合成的
作为引物；PCR 反应体系中需加入的原料是______________________________。
（2）若要构建一个穿梭质粒，使其能够在大肠杆菌中大量复制，且能在哺乳动物
细胞中表达，质粒上除含启动子、终止子、多个限制酶酶切位点和标记基因外，还
需要有 的复制原点。
（3）如图为某种哺乳动物穿梭质粒示意图，现欲使用该质粒表达人生长激素，但人
生长激素基因所在的DNA 片段上不含图中限制酶识别序列。为使PCR 扩增的人
生长激素基因定向插入该质粒，扩增的人生长激素基因两端设计的序列应含有
（填图中的限制酶名称）的切割位点。
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生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京…）\\F304.TIF" \* MERGEFORMATINET
注：
中限制
的
序列及切割形成的黏性末端均不相同
图
酶
识别
（4）将该穿梭质粒、目的基因混合后形成的重组质粒与感受态的大肠杆菌细胞混
合，完成转化过程，再从培养的大肠杆菌细胞中提取质粒，可获得大量该质粒。在
含卡那霉素的培养基中能够生长的大肠杆菌细胞中 （填“一定”或“不
一定”）含有目的基因，原因是_____________________________________。
答案 （1）一小段单链DNA 4 种脱氧核苷酸 （2）大肠杆菌和哺乳动物细胞
（3）Nde Ⅰ和BamH Ⅰ （4）不一定 若大肠杆菌细胞中导入的是未携带目的基
因的（穿梭）质粒，大肠杆菌细胞也能在含卡那霉素的培养基中生长（合理即可）
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1
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解析 （1）在PCR 反
体系中，需加入一小段已知目的基因的核苷酸序列，以便
应
根据
一序列合成引物；需加入四种脱氧核苷酸作
合成
这
为
DNA 的原料。
（2）基因表达
体的
成成分包括目的基因、启
子、止子、复制原点和
基
载
组
动
终
标记
因等。穿梭
体具有两种不同复制原点，要构建一个能
在大
杆菌中大
载
够
肠
量复制，
且能在哺乳
物
胞中表达的穿梭
粒，需要加入大
杆菌和哺乳
物
胞的复
动
细
质
肠
动
细
制原点。
（3）如果在哺乳
物的穿梭
粒中插入人生
激素基因，基因表达
体中
动
质
长
载
目的基因的上游
启
子，下游
止子。
中启
子和
止子之
有限制
为
动
为终
题图
动
终
间
酶
Nde Ⅰ、Xba Ⅰ、BamH Ⅰ的
序列，但是，止子下游，有一段限制
识别
终
还
酶Xba Ⅰ
的
序列，所以
使
识别
为
PCR
增的人生
激素基因定向插入
粒，
增的人生
扩
长
该质
扩
激素基因两端
的序列
含有
长
设计
应
Nde Ⅰ和BamH Ⅰ的切割位点。
（4）
入大
杆菌
胞的有可能是没有携
目的基因的穿梭
粒，
穿梭
粒上
导
肠
细
带
质
该
质
含有卡那霉素抗性基因，
入未携
目的基因的穿梭
粒的大
杆菌也可在含有
导
带
质
肠
卡那霉素的培养基中生
，所以在含卡那霉素的培养基中能
生
的大
杆菌
长
够
长
肠
细
胞中不一定含有目的基因。
2.（2022·山
烟台
研）
东
调
如图为转基因抗病毒马铃薯培育过程图，请据图回答有关
问题：
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生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京…）\\F305.TIF" \* MERGEFORMATINET
（1）PCR 技术利用的基本原理是 。
利用该技术扩增目标DNA 片段（子链的延伸方向从5′－端→3′－端），应选择图中
的引物 （填字母）与模板DNA 结合。
（2）PCR 体系经过n 次循环可使DNA 数量得到约2n倍的扩增。若反应体系加入m
个靶DNA，经3 次循环后图中所示目标DNA 片段所占的比例为 。
（3）在构建基因表达载体时，常用两种不同的限制酶切割目的基因和质料，获得不
同的黏性末端，其主要目的是
。
（4）重组细胞经过G、H 过程成功培育出了转基因抗病毒马铃薯植株，此过程涉及
的细胞工程技术是 ，该技术广泛应用于 、 等
育种过程。
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2
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（5）研究表明，转基因植物可以通过花粉将外源基因扩散到其他植物，从而对生态
环境造成潜在的危害。因此，科学家设法将目的基因整合到受体细胞的
（填“细胞核”或“叶绿体”）基因组中，以防止目的基因通过花粉向其
他植物扩散。
答案 （1）DNA 半保留复制 B 和E （2） （3）防止目的基因和质粒自身环化
及反向连接 （4）植物组织培养技术 基因工程育种 单倍体育种
（5）叶绿体
解析 （1）PCR 技
增目的基因的原理是
术扩
DNA 半保留复制。引物是一小段单链
DNA，引物5′－端的碱基可以与DNA 两条
的
链
3′－端的碱基
行碱基互
配
，
进
补
对
可作为DNA 复制的起始点。子
的延伸方向从
链
5′－端→3′－端，DNA 聚合
从引
酶
物的3′－端开始延伸DNA
。因此要
增目的基因，
用
中的
链
扩
应选
图
B 和E 作
引
为
物。
（2）PCR 体系经过n 次循
可使
环
DNA 数量得到约2n倍的
增，
扩
则m 个靶DNA
经3 次循
得到
环
8m 个DNA 分子，目标DNA 片段所占的比例
＝。（
为
5）花粉中含
有精子，几乎不含
胞
，而受精卵中的
胞
几乎全部来自卵
胞，所以科学家
细
质
细
质
细
法将目的基因整合到受体
胞的叶
体基因
中，以防止目的基因通
花粉向
设
细
绿
组
过
其他植物
散。
扩
3.（2022·四川大数据
一
）
统
监测如图是利用转基因技术生产干扰素的简化流程。回
答下列问题：
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生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京…）\\B563.TIF" \* MERGEFORMATINET
（1）进行Ⅰ过程的前提是要根据干扰素基因的 设计引物。
（2）Ⅰ过程需加热至90 ℃以上，然后冷却至50 ℃左右，如此操作的目的是
。据图可知，欲获得干扰素基因，至少需要复制 次。
（3）图中A 的名称是
，A 上与RNA 聚合酶识别和结合的部位称为
。
（4 ）为检测干扰素基因在酵母菌细胞中是否转录，可用
作探针，与从细胞中提取的 进行分子杂交。
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3
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答案 （1）一小段核苷酸序列 （2）使DNA 解链，然后使引物结合到互补DNA
链上 3 （3）重组质粒 启动子 （4）放射性同位素、生物素或荧光染料等标记
的干扰素（目的）基因 mRNA
解析 （1）行
进
PCR 的前提条件是要有一小段已知目的基因的核苷酸序列，以便
合成一
引物，因此
行
对
进
Ⅰ
程的前提是要根据干
素基因的一小段核苷酸序列
过
扰
引物。（
设计
2）PCR
程中需加
至
过
热
90 ℃以上，目的是使DNA 双
解旋，然后冷
链
却至50 ℃左右，目的是使引物
合到互
结
补DNA
上。根据
链
PCR 复制的特点，结
合
示可知，
示中干
素基因的两条
均
是第二次复制才能形成的子
，所
图
图
扰
链
应
链
以至少需要复制三次才能形成
中的干
素基因。（
图
扰
3）中
图
A 是干
素基因和
扰
质
粒
接形成的重
粒（或基因表达
体），
连
组质
载
A 上与RNA 聚合
和
合的部
酶识别
结
位称
启
子。（
为
动
4）基因
的
物包括
转录
产
mRNA，由于
程中遵循碱基互
配
转录过
补
原
，因此
干
素基因在酵母菌
胞中是否
，可用放射性同位素、生
对
则
为检测
扰
细
转录
物素或
光染料等
的干
素（目的）基因作探
，与从
胞中提取的
荧
标记
扰
针
细
mRNA
行分子
交。
进
杂
4.（2021·山
青
一模）
东
岛
2020 年诺贝尔化学奖授予两位在CRISPR/Cas9 系统编辑
技术方面做出了突出贡献的女科学家。CRISPR 是规律间隔性成簇短回文重复序
列的简称，Cas9 指CRISPR 相关蛋白9，是进行DNA 切割的酶的名字。CRISPR/
Cas9 具有切割其他类型细胞中DNA 序列的潜力，可对生物的DNA 序列进行修剪
切断、替换或添加。它作为基因组“编辑器”在全球数千个实验室中得到广泛应
用。如图是某实验室将编辑好的人胰岛素基因导入大肠杆菌时所用的载体质粒。
请回答问题：
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甲
（1）研究发现CRISPR/Cas9 系统广泛存在于细菌细胞内，推测该系统在细菌细胞
内的作用是 。
（2）Cas9 在基因编辑过程中所起的作用是 ，编辑后的基因应该
插入甲载体的位点 ，甲载体中的荧光素酶基因的作用是
_____________________________________________________。
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4
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（3）在基因工程过程中可利用PCR 技术对编辑后的目的基因进行大量扩增，它利
用的是 的原理，扩增时通常需要在引物的 －端添加相应的酶切
位点，1 个DNA 分子经过n 轮扩增，理论上至少需要的引物数量为 。
答案 （1）切割外源DNA，保护自身 （2）断裂磷酸二酯键 2 鉴别受体细胞中
是否含有目的基因，将含有目的基因的受体细胞筛选出来 （3）DNA 半保留复制
5′ 2n＋1－2
解析 （1）CRISPR/Cas9 系
广泛存在于
菌
胞内，具有切割其他
型
胞中
统
细
细
类
细
DNA 序列的潜力，推
系
在
菌
胞内的作用是切割外源
测该
统
细
细
DNA，保
自身。
护
（2）Cas9 可以切开DNA 序列，相当于限制
的作用，断开磷酸二
；
后的
酶
酯键编辑
基因插入
粒
在启
子和
止子之
，且不能破坏
基因序列，即位点
质
时应
动
终
间
标记
2。
光素
基因是
基因，便于
受体
胞中是否含有目的基因，将含有目的
荧
酶
标记
鉴别
细
基因的受体
胞
出来。（
细
筛选
3）PCR 技
原理是
术
DNA 的半保留复制，DNA 复制时，
新
延伸的方向是从
链
5′－端到3′－端，因此要在5′－端加上
切位点。
酶
DNA 复制
，每个
时
DNA 的两条模板
需要两种不同的引物，由此可知，行
链
进
n 次DNA 复制，
第一次需要2 个，第二次需要4 个，第三次需要8 个……第n 次需要2n个，一共
则
需要（2＋4＋8＋…＋2n）＝（2n＋1－2）个。
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