Question

1．定點(diǎn)突變技術(shù)是指通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）向目的基因片段中引入所需變化．GFP（綠色熒光蛋白）的發(fā)光基團(tuán)是第65至67位的三個(gè)氨基酸（絲氨酸-酪氨酸-甘氨酸），該發(fā)光基團(tuán)可利用定點(diǎn)突變技術(shù)使第66位酪氨酸換成組氨酸，即可發(fā)出更明亮的藍(lán)光，成為藍(lán)色熒光蛋白．

（1）定點(diǎn)突變第一步得把突變位點(diǎn)設(shè)計(jì)在引物上，據(jù)圖1中信息人工合成短DNA引物應(yīng)包含的序列是AGAGTGCTC，突變位點(diǎn)一般設(shè)計(jì)在引物中間位置的理由是突變位點(diǎn)堿基不能互補(bǔ)配對(duì)，但兩側(cè)序列仍能互補(bǔ)配對(duì)，該定點(diǎn)突變技術(shù)是否成功的標(biāo)志是熒光蛋白發(fā)出藍(lán)色光，該技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇．
（2）如下所示，如果要用PCR擴(kuò)增以下DNA模板中的基因1（左），一位同學(xué)設(shè)計(jì)了一對(duì)引物如下（右），該設(shè)計(jì)不合理的理由是引物l和引物2因互補(bǔ)配對(duì)不能與基因1上下游的特定序列結(jié)合而失效．
5′------基因1------3′引物1 5′--AGATCT---3′
3′------基因1------5′引物2　5′--TCTAGA---3′
（3）如圖2表示引物修正后PCR擴(kuò)增目的基因（基因1）的第3輪循環(huán)的示意圖．若再進(jìn)行一輪循環(huán)，僅有基因1（含引物）的DNA片段有8個(gè)．

Answer 1

分析 1、PCR全稱為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA的核酸合成技術(shù)．采用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA的過程中，DNA數(shù)目以指數(shù)的方式擴(kuò)增，即約2ⁿ．
2、設(shè)計(jì)正向引物時(shí)，該引物序列應(yīng)該為待擴(kuò)增DNA序列接近5′端處的序列；設(shè)計(jì)反向引物時(shí)，該引物序列應(yīng)該是待擴(kuò)增DNA序列接近3′端處的序列的反向互補(bǔ)序列．引物設(shè)計(jì)應(yīng)避免一條引物內(nèi)的互補(bǔ)性超過3個(gè)堿基． 如果不遵循這個(gè)法則，那么可能出現(xiàn)使引物不能與其目標(biāo)序列結(jié)合的二級(jí)結(jié)構(gòu)．據(jù)圖分析引物l和引物2因互補(bǔ)配對(duì)，因此不能與基因1上下游的特定序列結(jié)合而失效．

解答 解：（1）根據(jù)圖1中所示，第66位酪氨酸（UAC）換成組氨酸（CAC），可以推導(dǎo)出相應(yīng)的基因ATG突變?yōu)镚TG．因此若把突變位點(diǎn)設(shè)計(jì)在引物上，人工合成短DNA引物應(yīng)包含的序列是AGAGTGCTC．由于突變位點(diǎn)堿基不能互補(bǔ)配對(duì)，但兩側(cè)序列仍能互補(bǔ)配對(duì)，因此突變位點(diǎn)一般設(shè)計(jì)在引物中間位置．定點(diǎn)突變技術(shù)使第66位酪氨酸換成組氨酸，即可發(fā)出更明亮的藍(lán)光，成為藍(lán)色熒光蛋白．因此該定點(diǎn)突變技術(shù)是否成功的標(biāo)志是熒光蛋白發(fā)出藍(lán)色光，該技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇．
（2）圖中引物l和引物2會(huì)因互補(bǔ)配對(duì)不能與基因1上下游的特定序列結(jié)合而失效．
（3）圖2中共有8個(gè)DNA分子，即2³=8，因此共復(fù)制了3次；圖2中8個(gè)DNA分子共有16條鏈，其中有8條鏈比基因1長(zhǎng)，還有8條與基因1等長(zhǎng)，根據(jù)DNA半保留復(fù)制特點(diǎn)，其再進(jìn)行一輪循環(huán)，僅有基因1（含引物）的DNA片段有8個(gè)．
故答案為：
（1）AGAGTGCTC       突變位點(diǎn)堿基不能互補(bǔ)配對(duì)，但兩側(cè)序列仍能互補(bǔ)配對(duì)（錯(cuò)配引物仍能引導(dǎo)完成DNA復(fù)制）        熒光蛋白發(fā)出藍(lán)色光　蛋白質(zhì)
（2）引物l和引物2因互補(bǔ)配對(duì)不能與基因1上下游的特定序列結(jié)合而失效
（3）3　  　8

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查PCR技術(shù)的原理和應(yīng)用、DNA半保留復(fù)制，要求考生識(shí)記PCR的中文名稱及條件；掌握DNA半保留復(fù)制特點(diǎn)，能根據(jù)該特點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，再結(jié)合所學(xué)的知識(shí)答題．