2025高考PCR的考查方向

 

来源公众号：生命科学教育

近年来，生物学高考对 PCR（聚合酶链式反应）的考查愈发频繁，这反映了该技术在现代生物学研究中的重要地位，也体现了高考对学生掌握前沿生物技术知识的要求。通过对相关高考题及课程标准的深入分析，我们可以梳理出 PCR 在高考中的考查方向，并为考生提供有效的备考建议。

一、高考真题分析

在 2021 至 2024 年的全国各地高考题中，PCR 技术相关题目呈现出多样化的考查形式。部分题目给出 PCR 过程的示意图，要求学生描述各步骤的名称、条件及作用。例如，给出一幅包含高温变性、低温退火、适温延伸三个阶段的示意图，让学生指出每个阶段对应的温度范围以及在该阶段发生的具体分子层面的变化。还有些题目在文字描述中隐藏关键信息，考查学生对 PCR 原理的理解程度。比如，描述在进行某基因扩增时，出现了扩增产物量不足的情况，让学生分析可能是 PCR 反应中的哪个环节出现了问题，这就需要学生对 PCR 的整个流程，包括模板 DNA、引物、酶、dNTP 等因素对反应的影响有清晰的认识。

二、课程标准要求

《普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》明确指出，为帮助学生达成对选择性必修课程概念 5（基因工程赋予生物新的遗传特性）的理解，促进学生生物学学科核心素养的提升，应开展利用聚合酶链式反应（PCR）扩增 DNA 片段并完成电泳鉴定，或运用软件进行虚拟 PCR 实验等教学活动。这一要求凸显了 PCR 技术在基因工程中的重要地位，也意味着高考将围绕课程标准，着重考查学生对 PCR 技术的实际操作理解、原理掌握以及在基因工程等相关知识体系中的综合运用能力。

三、考查方向梳理

1. PCR 技术基本原理

高考可能通过多种形式考查学生对 PCR 基本原理的掌握。除了上述提到的根据示意图或文字描述判断 PCR 步骤外，还可能考查 PCR 与生物体内 DNA 复制的异同点。例如，让学生分析 PCR 过程中的变性、退火、延伸步骤与生物体内 DNA 复制过程中解旋、引物结合、子链合成步骤在条件、参与的酶等方面有哪些相似之处和不同之处。这需要学生深入理解两种 DNA 复制方式的本质，以及 PCR 技术如何模拟生物体内的复制过程。

2. 引物设计与作用

引物是 PCR 技术的关键要素之一。高考可能给出引物设计的案例，让学生分析其合理性。比如，提供一段目标 DNA 序列以及设计好的引物序列，要求学生判断引物的长度是否合适（一般 18 – 25 个核苷酸较为适宜），引物的熔解温度（Tm 值）是否符合要求，引物之间是否存在连续互补序列以免形成引物二聚体等。学生需要明确引物在 PCR 中的作用是作为 DNA 合成的起点，其序列必须与目标 DNA 的特定区域互补，才能准确解答此类问题。

3. PCR 反应条件优化

PCR 反应的顺利进行依赖于适宜的反应条件，包括温度、时间、酶浓度、dNTP 浓度、缓冲液成分等。高考中，可能以实验探究的形式，让学生分析如何优化 PCR 反应条件以提高扩增效果。例如，给出一个实验情境，在对某特定基因进行 PCR 扩增时，尝试了不同的退火温度，得到了不同的扩增结果，让学生根据结果分析哪个退火温度最适宜，并阐述原因。这就要求学生了解退火温度对特异性的关键影响，温度过高可能导致引物无法与模板结合，温度过低则可能引起非特异性扩增等知识。

4. PCR 产物分析

常见的 PCR 产物分析方法如琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳、DNA 测序等也会成为高考考查点。高考可能给出电泳图谱，让学生根据条带位置和数量判断 PCR 是否成功、是否存在非特异性扩增等问题。例如，在一幅琼脂糖凝胶电泳图谱中，出现了多条条带，其中一条条带的位置与预期的目标基因片段大小相符，其他条带位置异常，学生需要分析这些异常条带出现的原因，是由于引物二聚体形成，还是存在其他非特异性扩增产物等。

5. 特殊 PCR 技术

热启动 PCR、降落 PCR、巢式 PCR、长片段 PCR、高 GC 含量 PCR 等特殊 PCR 技术也是高考潜在的考查方向。例如，考查热启动 PCR 与常规 PCR 的区别，热启动技术如何通过在 PCR 反应初期使 DNA 聚合酶处于失活状态，来减少非特异性扩增，提高反应的特异性和产量。或者以曲线图或表格形式呈现降落 PCR 的温度变化模式，让学生分析其对扩增结果的影响等。

四、备考建议

1. 扎实掌握基础知识

学生要对 PCR 技术的基本步骤 —— 变性、退火（复性）、延伸的温度条件、目的及发生的反应烂熟于心。例如，变性通常在 90℃以上的高温下使双链 DNA 解旋为单链；退火温度一般低于引物的熔解温度（Tm），是引物与单链 DNA 模板结合的过程；延伸多在 72℃左右，在 DNA 聚合酶作用下，以 dNTP 为原料，从引物的 3′ 端开始合成 DNA 新链。理解这些条件设置的原因，是准确解答相关问题的基础。

2. 强化引物设计理解

明确引物在 PCR 中的作用机制，熟悉引物设计的基本原则。通过练习根据给定的 DNA 序列设计合适的引物序列，并解释设计理由的题目，加深对引物设计的理解。同时，要了解引物中存在连续互补序列、内部二级结构等问题对 PCR 扩增效果的影响。

3. 掌握反应条件优化思路

深入了解影响 PCR 反应的主要因素，如退火温度、循环次数、酶浓度、dNTP 浓度等对扩增效果的影响。掌握通过梯度 PCR 等方法优化反应条件的实验思路，能够根据实验结果调整反应参数。可以通过分析一些实验案例，总结不同条件变化对 PCR 产物的影响规律。

4. 熟悉产物分析方法

熟练掌握琼脂糖凝胶电泳等 PCR 产物分析方法的基本原理和操作步骤，理解 DNA 在电场中的迁移规律。能够根据电泳图谱中条带的位置、数量、亮度等信息，准确分析 PCR 产物的大小、纯度、是否存在非特异性扩增等问题，并能对结果进行合理的解释。可以通过实际观察电泳实验结果，或分析大量电泳图谱练习题，提高对产物分析的能力。

5. 拓展特殊 PCR 技术知识

对于热启动 PCR、降落 PCR 等特殊 PCR 技术，要理解其原理、优势及应用场景。了解不同特殊 PCR 技术在操作步骤、反应条件设置等方面与常规 PCR 的区别。通过对比学习，掌握各种特殊 PCR 技术在解决特定 DNA 扩增问题时的独特作用，以应对高考中可能出现的相关考查。

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