Question

【題目】近10年來，PCR技術（多聚酶鏈式反應）成為分子生物學實驗室的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA半保留復制，在試管中進行DNA的人工復制（如下圖），在很短的時間內，將DNA擴增幾百萬倍甚至幾十億倍，使實驗室所需的遺傳物質不再受限于活的生物體。

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

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

(3) 下面表格是DNA體內復制與PCR反應的部分比較結果。通過比較分析，請推導出PCR反應合成DNA子鏈時能量來源于______。

	原料	ATP
DNA體內復制	四種脫氧核苷酸	需要
PCR反應	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PCR技術使DNA分子大量復制，若將一個用15N標記的DNA分子放入試管中，以14N標記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復制4次以后，則15N標記的DNA分子占全部DNA總數的比例為______。

(5)現有一段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 堿基互補配對原則 原料水解產生的能量 1/8 5'CAA-OH

【解析】試題圖示為利用PCR技術擴增DNA的過程。首先高溫（94℃），將雙鏈DNA解旋；之后適當降溫（55℃），讓引物與兩解開的模板鏈結合；再升溫（72℃），利用原料合成核苷酸鏈（需耐高溫的DNA聚合酶），最后得到兩個子代DNA；如此反復循環(huán)，得到大量相同的DNA。

（1）DNA兩條鏈之間的堿基通過氫鍵形成堿基對,從而將兩條鏈連接起來。因而,要想打開DNA雙鏈,必須打開氫鍵，這一過程在細胞內是在解旋酶作用下完成的，在細胞外(PCR)則是通過高溫實現的。

（2）合成DNA時，所用的原料是4種游離的脫氧核苷酸，復制過程遵循堿基互補配對原則。

（3）根據表格中對DNA體內復制與PCR反應的部分對比分析，PCR反應中合成DNA子鏈時能量來源于原料（脫氧核苷三磷酸，即dATP、dTTP、dGTP、dCTP）水解釋放的能量。

（4）用含15N標記的DNA分子作為模板，連續(xù)復制4次，共得到DNA分子數為24=16個，其中含有15N標記的有兩個，占全部DNA分子總數的1/8。

（5）根據DNA的結構特點有“雙鏈反向平行”推測：結合題中已知的雙鏈DNA的序列，引物1是與已知DNA中“5'CAAGGATCC3'”右端（即3‘）堿基配對連接，則引物2應與已知DNA中3'GTTCCTAGG5'左端（即3‘）堿基進行配對連接，所以引物2的堿基序列為“5'CAA-OH”。