Question

9．PCR技術(shù)成為分子生物學(xué)實驗室的一種常規(guī)手段，其原理是DNA半保留復(fù)制．
在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制（如圖），在很短的時間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，使實驗室所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體．

①PCR即多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)．加熱使DNA雙鏈打開，這一步是打開氫鍵，稱為變性．
②當(dāng)溫度降低時，引物與模板末端結(jié)合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，此過程中原料是脫氧核苷酸，遵循的原則是堿基互補配對．
③若將一個用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$\frac{1}{8}$．若繼續(xù)循環(huán)，該DNA片段共經(jīng)過30次循環(huán)后需要2³¹-2個引物．
④某樣品DNA分子中共含5 000個堿基對，堿基數(shù)量滿足：$\frac{A+T}{G+C}$=$\frac{2}{3}$，若經(jīng)4次循環(huán)，至少需要向試管中加入30000個腺嘌呤脫氧核苷酸．（不考慮引物所對應(yīng)的片段）

Answer 1

分析 1、PCR技術(shù)：
（1）概念：PCR全稱為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項在生物體外復(fù)制特定DNA的核酸合成技術(shù)．
（2）原理：DNA復(fù)制．
（3）前提條件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一對引物．
（4）條件：模板DNA、四種脫氧核苷酸、一對引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）
（5）過程：①高溫變性：DNA解旋過程（PCR擴(kuò)增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動解開）；低溫復(fù)性：引物結(jié)合到互補鏈DNA上；③中溫延伸：合成子鏈．
2、DNA分子復(fù)制方式為半保留復(fù)制．

解答 解：①PCR是多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)．加熱能使DNA雙鏈中的氫鍵斷裂，稱為變性．
②PCR技術(shù)的原理是DNA復(fù)制，其遵循的原則是堿基互補配對原則．
③若將一個用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，根據(jù)DNA分子保留復(fù)制特點可知，¹⁵N標(biāo)記的DNA分子占全部DNA總數(shù)的比例為$\frac{2}{{2}^{4}}$=$\frac{1}{8}$．PCR 技術(shù)大量擴(kuò)增目的基因時，緩沖液中需要加入的引物個數(shù)計算公式為2ⁿ⁺¹-2，因此若繼續(xù)循環(huán)，該DNA片段共經(jīng)過30次循環(huán)后需要2³¹-2個引物．
④某樣品DNA分子中共含5000個堿基對，堿基數(shù)量滿足：$\frac{A+T}{G+C}$=$\frac{2}{3}$，則A+T占堿基總數(shù)的$\frac{2}{5}$，A=T占堿基總數(shù)的$\frac{1}{5}$，因此該DNA分子含有腺嘌呤數(shù)目為5000×$2×\frac{1}{5}$=2000個，若經(jīng)4次循環(huán)，至少需要向試管中加入（2⁴-1）×2000=30000個腺嘌呤脫氧核苷酸．
故答案為：
①多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)　氫
②堿基互補配對
③$\frac{1}{8}$　2³¹-2
④30000

點評 本題考查PCR技術(shù)和DNA復(fù)制的相關(guān)知識，要求考生識記PCR技術(shù)的原理、過程及條件等基礎(chǔ)知識；掌握DNA分子復(fù)制的方式及其中的相關(guān)計算，能結(jié)合所學(xué)的知識準(zhǔn)確答題．