Question

【題目】研究發(fā)現(xiàn)，肆虐全球的新型冠狀病毒（2019-nCoV）為有包膜病毒，基因組為單股正鏈RNA，長(zhǎng)度為29．8Kb�；�于其特異性的基因組序列，科研工作者研制的新型冠狀病毒核酸檢測(cè)試劑盒（RT-PCR熒光探針?lè)ǎ�為新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控提供了快速、�?jiǎn)便、精準(zhǔn)的核酸檢測(cè)方案。RT-PCR熒光探針?lè)�即�?shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)（Real Time Quantitative PCR），通過(guò)熒光標(biāo)記的特異性探針，對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行標(biāo)記跟蹤，實(shí)時(shí)在線監(jiān)控反應(yīng)過(guò)程，通過(guò)儀器和相應(yīng)的軟件分析結(jié)果，對(duì)待測(cè)樣品通過(guò)檢測(cè)熒光信號(hào)的累積（以Ct值表示）來(lái)確定樣本中是否有病毒核酸。新型冠狀病毒檢測(cè)的具體操作過(guò)程如下圖。根據(jù)所學(xué)知識(shí)，請(qǐng)回答下列相關(guān)問(wèn)題：

（1）新型冠狀病毒（2019-nCoV）的相關(guān)蛋白能在宿主細(xì)胞中正常表達(dá)的理論基礎(chǔ)是________________________________。

（2）該反應(yīng)體系中，過(guò)程①需要用到___________酶，在該體系中使用TaqDNA聚合酶而不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因是_______________________。

（3）過(guò)程③使反應(yīng)體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件是___________，其作用是破壞了DNA雙鏈分子中的___，引物Ａ、Ｂ的作用是_____________。

（4）采集新冠肺炎疑似患者的咽部細(xì)胞樣本提取核酸進(jìn)行上述ＲＴ－PCR過(guò)程，每一個(gè)擴(kuò)增出來(lái)的DNA序列，都可與預(yù)先加入的一段熒光標(biāo)記探針結(jié)合，產(chǎn)生熒光信號(hào)，擴(kuò)增出來(lái)的目的基因越多，觀察到的Ct值就越_________。

（5）RNA病毒分兩類，一類以自身RNA為模板直接進(jìn)行RNA的復(fù)制；另一類以自身RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA，再以DNA為模板合成RNA，即逆轉(zhuǎn)錄病毒。請(qǐng)利用同位素標(biāo)記法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明新型冠狀病毒是否是逆轉(zhuǎn)錄病毒________________。（現(xiàn)有放射性同位素標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸及其他必要試劑，請(qǐng)簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路）

Answer 1

【答案】生物的遺傳物質(zhì)都是核酸，具有相似的組成成分和結(jié)構(gòu)；遺傳信息的傳遞都遵循中心法則（都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則）；所有生物共用一套密碼子 （2）逆轉(zhuǎn)錄酶 Taq酶熱穩(wěn)定性高，而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會(huì)失活 加熱至90～95 ℃ 氫鍵 定位目的基因的位置，與模板鏈結(jié)合并為子鏈的延伸提供起點(diǎn) 大 實(shí)驗(yàn)思路：設(shè)法將新型冠狀病毒破碎，獲取其提取液，置于試管中，向試管中加入適量的放射性同位素標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸、逆轉(zhuǎn)錄酶、ATP等原料，并將其放在相同且適宜的溫度和pH條件下，一段時(shí)間后檢測(cè)試管中DNA分子放射性的有無(wú)。

【解析】

PCR一般要經(jīng)歷三十多次循環(huán)，每次循環(huán)可分為變性、復(fù)性、延伸三步。在循環(huán)之前，常需要進(jìn)行一次預(yù)變性，以便增加大分子模板DNA徹底變性的概率。

PCR過(guò)程為：

變性，當(dāng)溫度上升到90 ℃以上時(shí)，氫鍵斷裂，雙鏈DNA解旋為單鏈。

復(fù)性，當(dāng)溫度降低到50℃左右是，兩種引物通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)與兩條單鏈DNA結(jié)合。

延伸，溫度上升到72 ℃左右，溶液中的四種脫氧核苷酸，在DNA聚合酶的作用下，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成新的DNA鏈。

（1）生物的遺傳物質(zhì)都是核酸，具有相似的組成成分和結(jié)構(gòu)；遺傳信息的傳遞都遵循中心法則（都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則）；所有生物共用一套密碼子，這是生物具有統(tǒng)一性的表現(xiàn)，正因如此，新型冠狀病毒（2019-nCoV）的相關(guān)蛋白才能在宿主細(xì)胞中進(jìn)行正常表達(dá)。

（2）該反應(yīng)體系中，過(guò)程①為逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程，需要逆轉(zhuǎn)錄酶，在該體系中需要使用TaqDNA聚合酶，該酶耐高溫，即熱穩(wěn)定性高，而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會(huì)失活，因此在PCR技術(shù)中不使用大腸桿菌的DNA聚合酶。

（3）在反應(yīng)體系中，過(guò)程③需要首先加熱至90～95℃，此時(shí)模板DNA在高溫條件下變性，即其中的氫鍵斷裂，解開(kāi)為單鏈，接著反應(yīng)體系中溫度降低，兩種引物分別與解開(kāi)的兩條單鏈之間形成氫鍵完成中溫復(fù)性的過(guò)程，然后體系中溫度上升體系中的游離的脫氧核苷酸依次連在引物上開(kāi)始中溫延伸過(guò)程，該過(guò)程中引物Ａ、Ｂ的作用是定位目的基因的位置，與模板鏈結(jié)合并為子鏈的延伸提供起點(diǎn)。

（4）題意顯示每一個(gè)擴(kuò)增出來(lái)的DNA序列，都可與預(yù)先加入的一段熒光標(biāo)記探針結(jié)合，產(chǎn)生熒光信號(hào)，因此擴(kuò)增出來(lái)的目的基因越多，產(chǎn)生的熒光信號(hào)越強(qiáng)，觀察到的Ct值就越大。

（5）一類RNA病毒能以自身RNA為模板直接進(jìn)行RNA的復(fù)制；另一類以自身RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA，再以DNA為模板合成RNA，即逆轉(zhuǎn)錄病毒。為確定新型冠狀病毒是否是逆轉(zhuǎn)錄病毒，現(xiàn)要求用同位素標(biāo)記法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明，因此這里需要使胸腺嘧啶脫氧核苷酸帶上放射性標(biāo)記，具體設(shè)計(jì)思路如下：首先設(shè)法將新型冠狀病毒破碎，獲取其提取液（其中含模板核酸），置于試管中，向試管中加入適量的放射性同位素標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸以及另外三種脫氧核苷酸、逆轉(zhuǎn)錄酶、ATP等原料，并將其放在適宜的條件下，一段時(shí)間后檢測(cè)試管中是否有放射性的DNA分子出現(xiàn)。