Question

【題目】近10年來(lái)，PCR技術(shù)（多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）成為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制（如下圖），在很短的時(shí)間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬(wàn)倍甚至幾十億倍，使實(shí)驗(yàn)室所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。

(1)加熱使DNA雙鏈打開(kāi)，這一步是打開(kāi)___鍵，稱為______，在細(xì)胞中是在_____酶的作用下進(jìn)行的。

(2)當(dāng)溫度降低時(shí)，引物與模板末端結(jié)合，在______酶的作用下，引物沿模板延伸，最終合成2條DNA分子，此過(guò)程中原料是______，遵循的原則是______。

(3) 下面表格是DNA體內(nèi)復(fù)制與PCR反應(yīng)的部分比較結(jié)果。通過(guò)比較分析，請(qǐng)推導(dǎo)出PCR反應(yīng)合成DNA子鏈時(shí)能量來(lái)源于______。

	原料	ATP
DNA體內(nèi)復(fù)制	四種脫氧核苷酸	需要
PCR反應(yīng)	脫氧胞苷三磷酸、脫氧腺苷三磷酸 脫氧胸苷三磷酸、脫氧鳥苷三磷酸	不需要

(4)通過(guò)PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制，若將一個(gè)用15N標(biāo)記的DNA分子放入試管中，以14N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制4次以后，則15N標(biāo)記的DNA分子占全部DNA總數(shù)的比例為______。

(5)現(xiàn)有一段DNA序列： 5'CAAGGATCC3'

3'GTTCCTAGG5'

如果它的引物1為5'GGA-OH，則引物2為______。

Answer 1

【答案】 氫 解旋 解旋酶 DNA聚合酶 4種脫氧核苷酸 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 原料水解產(chǎn)生的能量 1/8 5'CAA-OH

【解析】試題圖示為利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA的過(guò)程。首先高溫（94℃），將雙鏈DNA解旋；之后適當(dāng)降溫（55℃），讓引物與兩解開(kāi)的模板鏈結(jié)合；再升溫（72℃），利用原料合成核苷酸鏈（需耐高溫的DNA聚合酶），最后得到兩個(gè)子代DNA；如此反復(fù)循環(huán)，得到大量相同的DNA。

（1）DNA兩條鏈之間的堿基通過(guò)氫鍵形成堿基對(duì),從而將兩條鏈連接起來(lái)。因而,要想打開(kāi)DNA雙鏈,必須打開(kāi)氫鍵，這一過(guò)程在細(xì)胞內(nèi)是在解旋酶作用下完成的，在細(xì)胞外(PCR)則是通過(guò)高溫實(shí)現(xiàn)的。

（2）合成DNA時(shí)，所用的原料是4種游離的脫氧核苷酸，復(fù)制過(guò)程遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。

（3）根據(jù)表格中對(duì)DNA體內(nèi)復(fù)制與PCR反應(yīng)的部分對(duì)比分析，PCR反應(yīng)中合成DNA子鏈時(shí)能量來(lái)源于原料（脫氧核苷三磷酸，即dATP、dTTP、dGTP、dCTP）水解釋放的能量。

（4）用含15N標(biāo)記的DNA分子作為模板，連續(xù)復(fù)制4次，共得到DNA分子數(shù)為24=16個(gè)，其中含有15N標(biāo)記的有兩個(gè)，占全部DNA分子總數(shù)的1/8。

（5）根據(jù)DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有“雙鏈反向平行”推測(cè)：結(jié)合題中已知的雙鏈DNA的序列，引物1是與已知DNA中“5'CAAGGATCC3'”右端（即3‘）堿基配對(duì)連接，則引物2應(yīng)與已知DNA中3'GTTCCTAGG5'左端（即3‘）堿基進(jìn)行配對(duì)連接，所以引物2的堿基序列為“5'CAA-OH”。