Question

3．資料顯示，近十年來，PCR技術(shù)（DNA聚合酶鏈式反應(yīng)技術(shù)）成為分子生物實驗的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA半保留復(fù)制的特性，在試管中進行DNA的人工復(fù)制（如圖），在很短的時間內(nèi)，將DNA擴增幾百萬倍甚至幾十億倍，使分子生物實驗所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體．請據(jù)圖回答：

（1）加熱至94℃的目的是使DNA樣品的氫鍵斷裂，這一過程在生物體細胞內(nèi)是通過解旋酶的作用來完成的．通過分析得出新合成的DNA分子中，A=T，C=G，這個事實說明DNA分子的合成遵循堿基互補配對原則．
（2）新合成的DNA分子與模板DNA分子完全相同的原因是DNA分子中獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)和復(fù)制過程中嚴格遵循堿基互補配對原則．
（3）通過PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制時，若將一個用¹⁵N標記的模板DNA分子（第一代）放入試管中，以¹⁴N標記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制到第五代時，含¹⁵N標記的DNA分子數(shù)占全部DNA總數(shù)的比例為$\frac{1}{16}$．

Answer 1

分析 1、細胞中DNA復(fù)制與PCR技術(shù)的比較：

		細胞內(nèi)DNA復(fù)制	體外DNA擴增（PCR）
不同點	解旋	在解旋酶作用下邊解旋邊復(fù)制	80～100℃高溫解旋，雙鏈完全分開
	酶	DNA解旋酶、DNA聚合酶	TaqDNA聚合酶
	引物	RNA	DNA、RNA
	溫度	體內(nèi)溫和條件	高溫
相同點		①需提供DNA模板 ②四種脫氧核苷酸為原料 ③子鏈延伸的方向都是從5'端到3'端

2、DNA分子復(fù)制的計算規(guī)律：
（1）已知DNA的復(fù)制次數(shù)，求子代DNA分子中含有親代DNA單鏈的DNA分子數(shù)或所占的比例：
一個雙鏈DNA分子，復(fù)制n次，形成的子代DNA分子數(shù)為2ⁿ個．根據(jù)DNA分子半保留復(fù)制特點，不管親代DNA分子復(fù)制幾次，子代DNA分子中含有親代DNA單鏈的DNA分子數(shù)都只有兩個，占子代DNA總數(shù)的2÷2ⁿ．
（2）已知DNA分子中的某種脫氧核苷酸數(shù)，求復(fù)制過程中需要的游離脫氧核苷酸數(shù)：
設(shè)一個DNA分子中有某核苷酸m個，則該DNA復(fù)制n次，需要該游離的該核苷酸數(shù)目為（2ⁿ-1）×m個．
設(shè)一個DNA分子中有某核苷酸m個，則該DNA完成第n次復(fù)制，需游離的該核苷酸數(shù)目為2^n-1×m個．

解答 解：（1）加熱至94℃的目的是使DNA樣品的氫鍵斷裂，這一過程在生物體細胞內(nèi)是通過解旋酶的作用來完成的．通過分析得出新合成的DNA分子中，A=T，C=G，這個事實說明DNA分子的合成遵循堿基互補配對原則．
（2）DNA分子能準確復(fù)制的原因是：DNA分子中獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)（或以模板DNA分子的一條鏈為模板進行半保留復(fù)制）；復(fù)制過程中嚴格遵循堿基互補配對原則．
（3）將一個用¹⁵N標記的模板DNA分子（第一代）放入試管中，以¹⁴N標記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制到第五代時，共復(fù)制了4次，形成2⁴=16個DNA分子，即32條鏈，根據(jù)DNA半保留復(fù)制特點，含¹⁵N標記的DNA分子單鏈數(shù)為2，占全部DNA總單鏈數(shù)的比例為=$\frac{2}{16×2}$=$\frac{1}{16}$．
故答案為：
（1）氫     解旋    堿基互補配對原則
（2）DNA分子中獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)      復(fù)制過程中嚴格遵循堿基互補配對原則
（3）$\frac{1}{16}$

點評 本題考查DNA復(fù)制的相關(guān)知識，要求考生識記DNA復(fù)制的概念、過程、特點、準確復(fù)制的原因及結(jié)果，掌握其中的相關(guān)計算，能運用其延伸規(guī)律準確答題，屬于考綱識記和理解層次的考查．