Question

13．多聚酶鏈式反應(yīng)（PCR）是一種體外迅速擴增DNA片段的技術(shù)，該技術(shù)的原理是利用DNA的半保留復制，在試管中進行DNA的人工復制（如圖，圖中黑色長方形是引物）．在很短的時間內(nèi)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(zhì)不再受限于活的生物體．

（1）DNA的兩條鏈是反向平行的，當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的3′（填“3′”或“5′”）端開始延伸DNA鏈．
（2）PCR利用了DNA的熱變性原理解決了打開DNA雙鏈的問題，但又導致了DNA聚合酶失活的新問題．到20世紀80年代，科學家從一種Taq細菌中分離到耐高溫的DNA聚合酶，它的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用解決了上述問題．要將Taq細菌從其他普通的微生物中分離出來，可在高溫條件下培養(yǎng)進行初步篩選，若要進一步純化Taq細菌，可用平板劃線法（或稀釋涂布平板法）接種方法．
（3）“PCR”與人體內(nèi)的DNA復制相比有何特殊之處？（至少答出兩點）離體條件，無需解旋酶，需要高溫，耐高溫的DNA聚合酶（Taq酶）
（4）若進行3次循環(huán)，共需加入引物2種14個．
（5）某樣品DNA分子中共含3 000個堿基對，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全稱為聚合酶鏈式反應(yīng)，是一項在生物體外復制特定DNA的核酸合成技術(shù)．
（2）原理：DNA復制．
（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分子復制方式為半保留復制．

解答 解：（1）DNA分子中，通常將含有游離的磷酸基團的末端稱為5′端，另一端為3′，DNA聚合酶從引物的3′開始延伸DNA鏈．
（2）PCR利用了DNA的熱變性原理解決了打開DNA雙鏈的問題，因此需要耐高溫的DNA聚合酶；將Taq細菌從其它普通的微生物中分離出來應(yīng)該用選擇培養(yǎng)基．可在高溫條件下培養(yǎng)進行初步篩選，若要進一步純化Taq細菌，可用平板劃線法（或稀釋涂布平板法）．
（3）“PCR”是在體外合成特定DNA片段的核酸合成技術(shù)，其與人體內(nèi)的DNA復制相比，特殊之處為：離體條件、需要高溫、高溫酶等．
（4）若進行3次循環(huán)，形成DNA分子為8個，共需加入引物2種，8×2-2=14個．
（5）某樣品DNA分子中共含3000個堿基對，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，若經(jīng)5次循環(huán)，至少需要向試管中加入（2⁵-1）×1000=31000個腺嘌呤脫氧核苷酸．
故答案為：
（1）3′
（2）耐高溫    高溫   平板劃線法（或稀釋涂布平板法）
（3）離體條件，無需解旋酶，需要高溫，耐高溫的DNA聚合酶（Taq酶）
（4）2   14  
（5）31000

點評 本題考查PCR技術(shù)和DNA復制的相關(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分子復制的方式及其中的相關(guān)計算，能結(jié)合所學的知識準確答題．