导致新冠肺炎的病原体COVD-19是一种单链RNA病毒。核酸检测是当前新冠肺炎疫情防控工作的重要举措,样品中核酸含量太低会导致检测结果准确度降低。PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术,能快速扩增DNA片段。如图为新冠病毒核酸检测的部分过程,图中引物是能与模板DNA碱基互补配对的单链DNA片段,是子链合成延伸的基础,DNA复制后将成为新合成子链的一部分。
(1)据图分析,核酸检测时首先以____________ 为模板,以____________ 为原料合成杂交双链,将杂交双链用核酸酶H处理的目的是____________ 。
(2)图中变性过程是将DNA双链间的____________ 破坏,方法是用90℃-95℃高温,该过程相当于体内DNA复制中的____________ 。复性过程需要降低反应体系的温度,目的是使引物与DNA模板链结合,该温度的高低与引物分子中含有的(A十T)/(G+C)有关,原因是____________ 。
(3)利用1个双链DNA分子完成35轮循环共需要____________ 个引物分子。
(1)据图分析,核酸检测时首先以
(2)图中变性过程是将DNA双链间的
(3)利用1个双链DNA分子完成35轮循环共需要
更新时间:2022-07-17 17:40:59
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【知识点】 PCR扩增的原理与过程解读
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适中
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【推荐1】环境中常被检出四环素类抗生素的残留,科学家采用基因工程技术构建出一种能高效降解四环素的基因工程菌,如图所示,将四环素降解酶基因(tetx)经过PCR扩增后,与质粒pET28a经酶切后构建重组质粒,并导入大肠杆菌BL21,筛选后得到工程菌ETD—1,ETD—1可通过发酵工程大量生产四环素降解酶并应用于生产实践,SapⅠ、HindⅢ、BamHⅠ、NdeⅠ是几种不同的限制酶。回答下列问题:(1)利用PCR技术扩增tetx基因需要设计引物,引物的作用是______ 。为了将tetx基因准确地整合到质粒的插入位点,则在对tetx基因进行扩增时,需在A、B两端引入限制酶______ 的识别序列,原因是______ 。
(2)图中pET28a的启动子和终止子之间还存在核糖体结合位点序列,推测终止子和核糖体结合位点序列的作用分别是______ 。
(3)将重组质粒导入大肠杆菌之前,需要用______ 处理大肠杆菌BL21,使细胞易于吸收周围环境中的DNA分子。筛选工程菌ETD—1的培养基需加入的抗生素是______ 。
(4)将发酵得到的菌体与一定体积的100μg/mL溶菌酶等溶液混合,冰上孵育20~40min,超声处理20~60min,上述操作目的是______ ,再经脱盐处理,从而获得纯化的四环素降解酶。
(2)图中pET28a的启动子和终止子之间还存在核糖体结合位点序列,推测终止子和核糖体结合位点序列的作用分别是
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名校
【推荐2】核酸检测是目前防疫的重要举措,采用“荧光RT-PCR技术”具体方法为:取检测者的mRNA在试剂盒中逆转录出cDNA,并大量扩增(过程如图所示),同时利用盒中荧光标记的新冠病毒核酸探针来检测PCR产物中是否含有新冠病毒的cDNA,在检测过程中,随着PCR的进行,反应产物不断累积,“杂交双链”荧光信号的强度也等比例增加,可通过荧光强度的变化监测产物量的变化,从而得到一条荧光扩增曲线图。
(1)“荧光RT-PCR技术”所用的试剂盒中应该含有:检测者mRNA、逆转录酶、引物、荧光标记的新冠病毒核酸探针、________ 、dNTP、缓冲体系。其中dNTP的作用是________ 。
(2)接种疫苗是预防新冠肺炎最好途径之一,陈薇院士团队研发的腺病毒载体重组疫苗,早已二期临床试验。下图是腺病毒载体新冠疫苗(Ad5-nCoV)工作机理示意图。新冠病毒S基因插入载体需要利用工具酶是________ ,在宿主细胞内表达的S蛋白作为________ 刺激机体产生________ ,可达到预防新冠病毒的目的。
(3)对某人进行检测时发现,其核酸检测为阴性,抗体检测呈阳性,原因可能是________ 。
(1)“荧光RT-PCR技术”所用的试剂盒中应该含有:检测者mRNA、逆转录酶、引物、荧光标记的新冠病毒核酸探针、
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名校
【推荐3】利用基因工程手段构建重金属富集植物是修复土壤重金属污染的重要方向之一。景天科植物伴矿景天是一种镉富集生物,研究人员将伴矿景天的SpHMA2基因(简称S基因)转入油菜,获得了镉富集转基因油菜。以下是主要实验步骤:
I.取伴矿景天的叶,提取总RNA,进一步获取DNA:
II.利用第I步获得的DNA,经PCR扩增S基因:
Ⅲ.利用凝胶电泳对扩增片段进行鉴定,得到了图1所示的结果(1号泳道为样品,2号泳道为阴性对照,M为已知长度的标准DNA分子;左侧数字为标准DNA分子的碱基数,单位bp),回收S基因;
IV.S基因与pCAMBIA1301质粒(简称pC质粒)重组,转入大肠杆菌,培养后提取重组质粒;
V.用电击法将第IV步提取的重组质粒转入农杆菌,培养;
VI.将第V步培养获得的农杆菌与野生型油菜外植体共培养,利用共培养后的油菜外植体获得转基因油菜植株。(1)I~VI中,获取目的基因的步骤有____ 。
(2)第II步中,PCR参数设置为:其中,60℃20s环节发生____ ;72℃1min环节发生____ 。(编号选填)
①双链DNA变性形成单链
②引物与单链DNA结合
③DNA解旋酶打开氢键
④DNA聚合酶催化合成DNA子链
⑤RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键
(3)已知S基因的序列为ATGGCCTTAGGA.......TGTTGTGGAGTAG OH,则步骤II中PCR扩增仪中加入的一对引物的碱基序列是(5'→3',只显示前6个碱基)____
(4)由于DNA分子片段带负电荷,所以电泳开始前应将____ (正/负)电极插在凝胶板上靠近DNA样品的一端。根据图1所示电泳结果,S基因长约____ bp。
(5)第IV步中,科研人员用一种限制性内切核酸酶A处理S基因,使用另一种限制性内切核酸酶B处理pC质粒。由此可以推测酶A和酶B____ 。(编号选填)
①识别序列相同,产物的黏性末端相同
②识别序列不同,产物的黏性末端相同
③识别序列相同,产物的黏性末端不同。
④识别序列不同,产物的黏性末端不同
(6)pC质粒上有Kar和Hyg两个抗生素抗性基因,I~VI中,需要考虑这两个抗性基因进行筛选才能达到预期目的的步骤有____ 。
(7)为检测转基因油菜的镉富集能力,将野生型油菜(WT)和三个株系的转基因油菜(S1、S2、S3)种植于含200μM氯化镉的培养液中,10天后分别测定各油菜的镉含量,得到了图2所示的结果(*表示存在显著性差异),该结果说明____ 。
I.取伴矿景天的叶,提取总RNA,进一步获取DNA:
II.利用第I步获得的DNA,经PCR扩增S基因:
Ⅲ.利用凝胶电泳对扩增片段进行鉴定,得到了图1所示的结果(1号泳道为样品,2号泳道为阴性对照,M为已知长度的标准DNA分子;左侧数字为标准DNA分子的碱基数,单位bp),回收S基因;
IV.S基因与pCAMBIA1301质粒(简称pC质粒)重组,转入大肠杆菌,培养后提取重组质粒;
V.用电击法将第IV步提取的重组质粒转入农杆菌,培养;
VI.将第V步培养获得的农杆菌与野生型油菜外植体共培养,利用共培养后的油菜外植体获得转基因油菜植株。(1)I~VI中,获取目的基因的步骤有
(2)第II步中,PCR参数设置为:其中,60℃20s环节发生
①双链DNA变性形成单链
②引物与单链DNA结合
③DNA解旋酶打开氢键
④DNA聚合酶催化合成DNA子链
⑤RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键
(3)已知S基因的序列为ATGGCCTTAGGA.......TGTTGTGGAGTAG OH,则步骤II中PCR扩增仪中加入的一对引物的碱基序列是(5'→3',只显示前6个碱基)____
A.ATGGCC | B.GATGAG |
C.CTACTC | D.TACCGG |
(4)由于DNA分子片段带负电荷,所以电泳开始前应将
(5)第IV步中,科研人员用一种限制性内切核酸酶A处理S基因,使用另一种限制性内切核酸酶B处理pC质粒。由此可以推测酶A和酶B
①识别序列相同,产物的黏性末端相同
②识别序列不同,产物的黏性末端相同
③识别序列相同,产物的黏性末端不同。
④识别序列不同,产物的黏性末端不同
(6)pC质粒上有Kar和Hyg两个抗生素抗性基因,I~VI中,需要考虑这两个抗性基因进行筛选才能达到预期目的的步骤有
(7)为检测转基因油菜的镉富集能力,将野生型油菜(WT)和三个株系的转基因油菜(S1、S2、S3)种植于含200μM氯化镉的培养液中,10天后分别测定各油菜的镉含量,得到了图2所示的结果(*表示存在显著性差异),该结果说明
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