新人教生物一轮复习微专题10 题型一 PCR技术的相关计算 1.PCR扩增过程中的循环图示与规律 2.PCR中的数量关系 循环次数 1 2 3 n DNA分子数 2 4 8 2n 含引物A(或B)的DNA分子数 1 3 7 2n－1 同时含引物A、B的DNA分子数 0＝21－2 2＝22－2 6＝23－2 2n－2 共消耗的引物数量 2＝21＋1－2 6＝22＋1－2 14＝23＋1－2 2n＋1－2 3.PCR技术的应用———新冠病毒核酸检测 (1)RT PCR 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。首先经逆转录酶的作用，由RNA合成cDNA，再以cDNA为模板，在DNA聚合酶的作用下扩增合成目的片段。 提醒 因为新冠病毒中的核酸为RNA，而RNA极易降解，为了防止RNA在检测过程中降解，我们把它转换为更稳定的DNA。 (2)实时荧光定量PCR 实时荧光定量PCR是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号的积累，实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。 TaqMan探针法是其中一种检测方法。探针完整时，荧光报告基团(R基团)发射的荧光信号被荧光淬灭基团(Q基团)吸收；PCR扩增时，耐高温的DNA聚合酶的5′→3′外切酶活性将探针酶切降解，使荧光报告基团和荧光淬灭基团分离，从而使荧光监测系统可接收到荧光信号，即每扩增一条DNA链，就有一个荧光分子形成，实现了荧光信号的累积与PCR产物的形成完全同步。 (3)实时荧光定量PCR方法检测新冠病毒核酸 从样本中提取病毒RNA，经逆转录酶作用形成cDNA。然后以cDNA为模板进行实时荧光定量PCR扩增，测定样品中病毒核酸量。 在通过实时荧光定量PCR检测新冠病毒感染时，检测到的荧光强度变化如图所示。与指数增长期相比，线性增长期目的基因数量的增长率下降，可能原因有底物浓度下降、酶活性下降等。Ct值的含义是指在PCR扩增过程中，每个反应管内的荧光信号达到设定的荧光阈值时所经历的扩增循环数。当样本中初始模板越多时，Ct值就越小。Ct≤37判定为阳性，Ct>40或无Ct值判定为阴性。上图所示新冠病毒核酸检测结果应判定为阳性。 [例1] (2023·山东烟台期中)荧光定量PCR技术可定量检测样本中某种DNA含量。其原理是：在PCR体系中每加入一对引物的同时加入一个与某模板链互补的荧光探针，荧光探针两端分别标记一个荧光发射基团和一个荧光淬灭基团，探针完整时，发射基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收，荧光监测系统接收不到荧光信号。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(如图所示)。相关叙述正确的是( ) A.扩增过程中引物先于探针结合到模板DNA上 B.在PCR系统中需加入解旋酶 C.荧光信号积累越多，说明PCR循环次数越多 D.若扩增n次，则其需要消耗2n－1个探针 答案 C 解析 基因扩增过程中需要特定的引物，该引物的作用是定位基因的位置，与模板链结合并为子链的延伸提供起点，扩增过程中引物和探针应同时结合到模板DNA上，A错误；在PCR反应系统中无需加入解旋酶，可通过高温解旋DNA，B错误；据题干信息“即每扩增一次，就有一个荧光分子生成”可知，荧光信号积累越多，说明PCR循环次数越多，C正确；据题干信息“在PCR反应体系中每加入一对引物的同时加入一个与某模板链互补的荧光探针”，即每个DNA分子需要1个探针，扩增n次，可得到2n个DNA分子，则共需要消耗2n－1个探针，D错误。 [例2] (2023·湖南雅礼中学调研)新冠病毒是一种单链RNA病毒，常用“荧光RT PCR技术”进行检测，方法是取受检者的mRNA逆转录出cDNA，并大量扩增，用荧光标记的新冠病毒核酸探针来检测样品中新冠病毒的核酸含量。请回答下列问题： (1)“荧光RT PCR技术”所用的试剂盒中通常都应该含有_____、_____、荧光标记的核酸探针、引物、dNTP、缓冲体系。 (2)如 ... ...
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