Question

3．資料顯示，近十年來(lái)，PCR技術(shù)（DNA聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)）成為分子生物實(shí)驗(yàn)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(jìn)行DNA的人工復(fù)制（如圖），在很短的時(shí)間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬(wàn)倍甚至幾十億倍，使分子生物實(shí)驗(yàn)所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體．請(qǐng)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(guò)程在生物體細(xì)胞內(nèi)是通過(guò)解旋酶的作用來(lái)完成的．通過(guò)分析得出新合成的DNA分子中，A=T，C=G，這個(gè)事實(shí)說(shuō)明DNA分子的合成遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)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(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)和復(fù)制過(guò)程中嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則．
（3）通過(guò)PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制時(shí)，若將一個(gè)用¹⁵N標(biāo)記的模板DNA分子（第一代）放入試管中，以¹⁴N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制到第五代時(shí)，含¹⁵N標(biāo)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(xì)胞中DNA復(fù)制與PCR技術(shù)的比較：

		細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制	體外DNA擴(kuò)增（PCR）
不同點(diǎn)	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(kāi)
	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(diǎn)		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(jì)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(gè)雙鏈DNA分子，復(fù)制n次，形成的子代DNA分子數(shù)為2ⁿ個(gè)．根據(jù)DNA分子半保留復(fù)制特點(diǎn)，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(gè)，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(guò)程中需要的游離脫氧核苷酸數(shù)：
設(shè)一個(gè)DNA分子中有某核苷酸m個(gè)，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(gè)．
設(shè)一個(gè)DNA分子中有某核苷酸m個(gè)，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(gè)．

解答 解：（1）加熱至94℃的目的是使DNA樣品的氫鍵斷裂，這一過(guò)程在生物體細(xì)胞內(nèi)是通過(guò)解旋酶的作用來(lái)完成的．通過(guò)分析得出新合成的DNA分子中，A=T，C=G，這個(gè)事實(shí)說(shuō)明DNA分子的合成遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則．
（2）DNA分子能準(zhǔn)確復(fù)制的原因是：DNA分子中獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)（或以模板DNA分子的一條鏈為模板進(jìn)行半保留復(fù)制）；復(fù)制過(guò)程中嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則．
（3）將一個(gè)用¹⁵N標(biāo)記的模板DNA分子（第一代）放入試管中，以¹⁴N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制到第五代時(shí)，共復(fù)制了4次，形成2⁴=16個(gè)DNA分子，即32條鏈，根據(jù)DNA半保留復(fù)制特點(diǎn)，含¹⁵N標(biāo)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(bǔ)配對(duì)原則
（2）DNA分子中獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)      復(fù)制過(guò)程中嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
（3）$\frac{1}{16}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查DNA復(fù)制的相關(guān)知識(shí)，要求考生識(shí)記DNA復(fù)制的概念、過(guò)程、特點(diǎn)、準(zhǔn)確復(fù)制的原因及結(jié)果，掌握其中的相關(guān)計(jì)算，能運(yùn)用其延伸規(guī)律準(zhǔn)確答題，屬于考綱識(shí)記和理解層次的考查．