Question

10．利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，其原理與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制類似（如圖所示）．圖中引物a、b為單鏈DNA樣品片段，它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)．請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題：

（1）PCR擴(kuò)增開(kāi)始前，需要向離心管中加入的物質(zhì)除了DNA樣品，Taq酶 以及緩沖液之外，還需要加入四種脫氧核苷酸和引物．
（2）A、B、C中屬于退火的步驟是B，A過(guò)程的目的是使DNA分子解旋．
（3）C步驟溫度為72℃時(shí)發(fā)揮作用的酶是熱穩(wěn)定性DNA聚合酶（Taq酶）．
（4）從理論上分析，PCR技術(shù)利用DNA分子的半保留復(fù)制的方式，一個(gè)樣品DNA分子經(jīng)n次循環(huán)共需消耗引物a的數(shù)量為2ⁿ-1．
（5）設(shè)計(jì)引物是PCR技術(shù)關(guān)鍵步驟之一．某同學(xué)設(shè)計(jì)的兩組引物（引物對(duì)B只標(biāo)注了部分堿基序列）都不合理（如表），請(qǐng)分別說(shuō)明理由．

引物對(duì)A	P1：AACTGAAATCTAGCTATC
	P2：GTCCGACTAGTGGCTGTG
引物對(duì)B	S1：3′-AACTG-CAGTT-5′
	S2：3′-CAGTT-GATTA-5′

①引物對(duì)A中P₁和P₂的GC（堿基對(duì)）含量差異較大，導(dǎo)致退火溫度不一致．
②引物對(duì)B S₁局部堿基配對(duì)導(dǎo)致自身折疊而失效；S₁和S₂之間出現(xiàn)局部堿基配對(duì)而失效．
（6）獲取目的基因的途徑除上述外，還有另外兩個(gè)途徑是從基因文庫(kù)獲取、化學(xué)方法合成．

Answer 1

分析 解答本題需識(shí)記有關(guān)PCR技術(shù)的相關(guān)知識(shí)：
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、過(guò)程：①高溫變性：DNA解旋過(guò)程；②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．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)．

解答 解：（1）PCR擴(kuò)增開(kāi)始前，需要向離心管中加入的物質(zhì)除了DNA樣品，Taq酶以及緩沖液之外，還需要加入四種脫氧核苷酸   和引物．
（2）A過(guò)程為高溫變性，B過(guò)程為退火，C過(guò)程為中溫延伸，目的是使DNA分子解旋．
（3）由于變性的溫度是94℃，延伸溫度為72℃，故PCR中所需要的酶是熱穩(wěn)定性DNA聚合酶（Taq酶）．
（4）從理論上分析，PCR技術(shù)利用DNA分子半保留復(fù)制的方式，從理論上推測(cè)，一個(gè)樣品DNA分子經(jīng)n次循環(huán)合成的DNA分子為2ⁿ個(gè)，而不含引物a的只有1個(gè)DNA分子，故共需消耗引物a的數(shù)量為2ⁿ-1．
（5）據(jù)表格中引物的序列可知，引物對(duì)A中P1和P2的GC含量差異較大，退火溫度不一致．引物對(duì)B中S1部分序列互補(bǔ)，會(huì)自身折疊出現(xiàn)局部堿基配對(duì)而失效；且S1和S2部分序列互補(bǔ)，它們之間會(huì)出現(xiàn)局部堿基配對(duì)而失效．
（6）獲得目的基因的方法有：①?gòu)幕�因文�?kù)中獲取、②利用PCR技術(shù)擴(kuò)增、③人工合成（化學(xué)合成）．
故答案為：
（1）四種脫氧核苷酸  引物 
（2）B   使DNA分子解旋
（3）熱穩(wěn)定性DNA聚合酶（Taq酶）
（4）半保留    2ⁿ-1
（5）GC      折疊         局部堿基配對(duì)
（6）從基因文庫(kù)獲取   化學(xué)方法合成

點(diǎn)評(píng) 本題考查了PCR技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生的分析能力、從題中獲取有效信息的能力、理解所學(xué)知識(shí)要點(diǎn)，構(gòu)建相應(yīng)知識(shí)框架的能力，難度適中．