《2026年理想树图书高考必刷卷42套模拟卷汇编高中生物全一册通用版江苏专版》

23. (12 分) 目前检测 SARS-CoV-2 病毒 RNA 最有效的方法是实时荧光 RT-PCR(RT-qPCR)，该方法检测一个样品需要超过 60 分钟。图甲为以 cDNA 为模板进行实时荧光 PCR 的示意图。请回答下列问题。

(1) RT 时，需从样本中提取病毒 RNA，经逆转录酶作用生成 cDNA。
(2) PCR 时，需加入荧光染料(如图甲中的 SYBR Green Ⅰ)。进行阶段②时，引物与 cDNA 按照碱基互补配对原则进行特异性结合。进行阶段③时，耐高温的DNA聚合(或TaqDNA聚合)酶催化子链的合成。
(3) 科研人员通过实时荧光 RT-PCR 检测病毒 RNA 时，荧光强度的变化如图乙所示。
①平台期目的基因的数量几乎不再增长，原因可能是引物浓度下降、原料dNTP浓度下降 (2 分)。
②$C_{t}$值的含义是在 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。因此，当样本中初始模板越多时，$C_{t}$值就越小。
③病毒核酸检测说明书标明，$C_{t}$值≤37 判定为阳性，$C_{t}$值＞40 或无$C_{t}$值判定为阴性。图乙所示病毒核酸检测结果应判定为阳性。
(4) 科研人员又发明了一种无逆转录—指数扩增反应技术(RTF-EXPAR)，该技术可在 10 分钟内准确检测到低浓度 SARS-Cov-2 病毒 RNA，反应机理如图丙所示。研究人员设计的“结合 DNA-X”含有切口酶识别位点以及与病毒基因组的保守基因$Orflab$的互补序列。若样本中存在该病毒，在切口酶的作用下生成的“触发 DNA-X”可与两个重复序列($X'$和$X'$)结合，该重复序列以切口酶识别序列分隔。

①模板链$X'-X'$的序列为$5'-GGTATTTGGTTTACCCTGTGGACTC$GACTC$TGGTATTTGGTTTACCCT-3'$，其中的$5'-GACTC-3'$是切口酶特异性识别的序列，切口酶从其后 4 个碱基处将“触发 DNA-X”延伸的 DNA 链切断，切口酶切开的是磷酸二酯键。“触发 DNA-X”的序列是$5'-$AGGGTAAACCAAATACC$-3'$。
②RTF-EXPAR 比 RT-qPCR 更快速地检测病毒 RNA 的原因有避免了耗时的逆转录步骤、避免了耗时的加热和冷却步骤、扩增的链相比RT-qPCR更小 (2 分)。
③尽管 RTF-EXPAR 在核酸检测的速度方面有优势，但仍存在一些局限性，例如由于模板是对称的，扩增过程中“触发DNA-X”不可避免地与模板链的5'端杂交，导致扩增效率降低。

答案： 23.(除标注外，每空1分，共12分)
(1)逆转录
(2)碱基互补配对 耐高温的DNA聚合(或TaqDNA聚合)
(3)①引物浓度下降、原料dNTP浓度下降(2分) ②越小
③阳性
(4)①磷酸二酯 AGGGTAAACCAAATACC ②避免了耗时的逆转录步骤、避免了耗时的加热和冷却步骤、扩增的链相比RT-qPCR更小(2分) ③“触发DNA-X”不可避免地与模板链的5'端杂交(2分)
重难考点PCR扩增的原理和过程
[深度解析]
(1)由病毒RNA生成cDNA的过程属于逆转录，需要逆转录酶的催化。
(2)进行阶段②退火时，引物与cDNA按照碱基互补配对原则进行特异性结合(关键点：引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸)。在PCR循环的阶段③延伸时，TaqDNA聚合酶催化子链的合成。
(3)①平台期目的基因的数量几乎不再增长，可能是引物浓度下降、原料dNTP浓度下降导致的。②样本中初始模板越多，达到设定的荧光阈值时所经历的扩增循环数就越小，Ct值就越低。
③据图乙可知，Ct值大概是24，病毒核酸检测结果应判定为阳性。
(4)①根据题意可知，切口酶是将DNA链切断，因此该酶破坏的是磷酸二酯键。根据题意可知5'-GACTC-3'是切口酶特异性识别的序列，切口酶从其后4个碱基处将“触发DNA-X”延伸的DNA链切断，所以可推测“触发DNA-X”的序列是5'-AGGGTAAACCAAATACC-3'。②据题意及题图可知，RTF-EXPAR的过程避免了耗时的逆转录步骤、避免了耗时的加热和冷却步骤、扩增的链相比RT-qPCR更小(2分)③“触发DNA-X”不可避免地与模板链的5'端杂交