Question

19．在進(jìn)行DNA親子鑒定時(shí)，需大量的DNA．PCR技術(shù)（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）可以使樣品DNA擴(kuò)增，獲得大量DNA克隆分子．該技術(shù)的原理是利用DNA的半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制（如圖2，圖中黑色長(zhǎng)方形是引物）．在很短的時(shí)間內(nèi)將DNA擴(kuò)增幾百倍甚至幾十億倍，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）圖1中的變性、延伸分別是指模板DNA雙鏈解旋形成單鏈、在DNA聚合酶的作用下，原料脫氧核苷酸聚合形成新的DNA鏈．
（2）假設(shè)PCR反應(yīng)中的DNA模板為P，第一輪循環(huán)的產(chǎn)物2個(gè)子代DNA為N1，第二輪的產(chǎn)物4個(gè)子代DNA為N2，N1、N2中分別含有模板DNA單鏈的DNA分別有2、2個(gè)．若繼續(xù)循環(huán)，該DNA片段共經(jīng)過(guò)30次循環(huán)后能形成2³⁰個(gè)這樣的片段．
（3）某樣品DNA分子中共含3000個(gè)堿基對(duì)，堿基數(shù)量滿足：$\frac{A+T}{G+C}$=$\frac{1}{2}$，若經(jīng)5次循環(huán)，至少需要向試管中加入31000個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸．（不考慮引物所對(duì)應(yīng)的片段）
（4）若圖2為第1輪循環(huán)產(chǎn)生的產(chǎn)物．請(qǐng)?jiān)谙旅嬖嚲砜瞻滋幚L出以a鏈和b鏈為模板經(jīng)PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物．
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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(xiàng)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(duì)引物．
（4）條件：模板DNA、四種脫氧核苷酸、一對(duì)引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）
（5）過(guò)程：①高溫變性：DNA解旋過(guò)程（PCR擴(kuò)增中雙鏈DNA解開(kāi)不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動(dòng)解開(kāi)）；低溫復(fù)性：引物結(jié)合到互補(bǔ)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：（1）圖1中的變性是指高溫下氫鍵斷裂，模板DNA雙鏈解旋形成單鏈；延伸是指在DNA聚合酶的作用下，原料脫氧核苷酸聚合形成新的DNA鏈．
（2）PCR的原理是DNA復(fù)制，而DNA復(fù)制的方式是半保留復(fù)制，即無(wú)論復(fù)制多少次，子代中總有2個(gè)DNA分子含有親代模板DNA單鏈；該DNA片段共經(jīng)過(guò)30次循環(huán)后能形成2³⁰個(gè)這樣的片段．
（3）某樣品DNA分子中共含3000個(gè)堿基對(duì)，堿基數(shù)量滿足：$\frac{A+T}{G+C}$=$\frac{1}{2}$，即其中A和T占$\frac{1}{3}$，C和G占$\frac{2}{3}$，則A=T=3000×$2×\frac{1}{3}÷2=1000個(gè)$，若經(jīng)5次循環(huán)，至少需要向試管中加入（2⁵-1）×1000=31000個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸．（不考慮引物所對(duì)應(yīng)的片段）
（4）若圖2為第1輪循環(huán)產(chǎn)生的產(chǎn)物，則以a鏈和b鏈為模板經(jīng)PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物如圖：

故答案為：
（1）模板DNA雙鏈解旋形成單鏈     在DNA聚合酶的作用下，原料脫氧核苷酸聚合形成新的DNA鏈
（2）2    2     2³⁰
（3）31000
（4）如圖

點(diǎn)評(píng) 本題考查PCR技術(shù)和DNA復(fù)制的相關(guān)知識(shí)，要求考生識(shí)記PCR技術(shù)的原理、過(guò)程及條件等基礎(chǔ)知識(shí)；掌握DNA分子復(fù)制的方式及其中的相關(guān)計(jì)算，能結(jié)合所學(xué)的知識(shí)準(zhǔn)確答題．