人教版高中生物選修一教材用書:專題5 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 課題2 多聚酶鏈式反應(yīng)擴增DNA片段 Word版含答案
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1、 1.DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA,只能從3′端延伸DNA鏈。 2.DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。 3.PCR反應(yīng)需要DNA模板、引物、四種脫氧核苷酸、耐熱的DNA聚合酶等條件。 4.PCR原理:DNA熱變性的原理。 5.PCR每次循環(huán)都包括變性、復(fù)性和延伸三步。 6.PCR擴增DNA片段可以使目的片段呈指數(shù)增長。 課題2多聚酶鏈式反應(yīng)擴增DNA片段 PCR擴增的原理和過程 [自讀教材·夯基礎(chǔ)] 1.細胞內(nèi)DNA復(fù)制的條件 原料 4種脫氧核苷酸 模板 2條DNA母鏈 酶 解旋酶和DNA聚合酶 引物 使DNA聚合酶能夠從引
2、物的3′端開始連接脫氧核苷酸 2.PCR擴增的原理及條件 (1)PCR技術(shù):即多聚酶鏈式反應(yīng),是一種體外迅速擴增DNA片段的技術(shù)。它能以極少量的DNA為模板,在短時間內(nèi)復(fù)制出上百萬份的DNA拷貝。 (2)引物:DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA,而只能從3′端延伸DNA鏈,因此,DNA復(fù)制需要引物。 (3)擴增方向:總是從子鏈的5′端向3′端延伸。 (4)原理:DNA的熱變性原理,即: 雙鏈DNA單鏈DNA (5)條件 3.PCR的反應(yīng)過程 (1)過程: (2)結(jié)果:DNA聚合酶只能特異地復(fù)制處于兩個引物之間的DNA序列,使這段固定長度的序列呈指數(shù)擴增。 1.D
3、NA復(fù)制時為什么需要引物? 提示:DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA,而只能從3′端延伸DNA鏈。 2.PCR擴增DNA過程中是否還需要解旋酶? 提示:不需要。 3.PCR緩沖液相當(dāng)于細胞內(nèi)的什么成分? 提示:因為緩沖液為DNA的復(fù)制提供場所,相當(dāng)于細胞內(nèi)DNA復(fù)制的場所,所以緩沖液相當(dāng)于核基質(zhì)。 4.PCR循環(huán)之前,常要進行一次預(yù)變性,預(yù)變性的目的是什么? 提示:預(yù)變性的目的是增加大模板DNA徹底變性的概率。 5.利用PCR技術(shù)擴增1個DNA分子n次,所得DNA分子中,不含引物的脫氧核苷酸鏈所占的比例是多少?含引物的DNA分子所占的比例是多少? 提示:1/2n;100%。
4、 [跟隨名師·解疑難] 1.細胞內(nèi)DNA復(fù)制與體外DNA擴增(PCR技術(shù))的比較 項目 細胞內(nèi)DNA復(fù)制 PCR 不同點 解旋 解旋酶,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、DNA連接酶 TaqDNA聚合酶 引物 RNA DNA或RNA 溫度 體內(nèi)溫和條件 高溫 子鏈合成 一條鏈連續(xù)(先導(dǎo)鏈),另一條鏈不連續(xù),先合成片段,再由DNA連接酶連接(滯后鏈) 兩條子鏈均連續(xù)合成 相同點 ①提供DNA模板 ②四種脫氧核苷酸作原料 ③子鏈延伸的方向都是從5′端到3′端 2.PCR反應(yīng)過程 (1)變性:當(dāng)溫
5、度上升到90 ℃以上時,雙鏈DNA解聚為單鏈,如圖: (2)復(fù)性:系統(tǒng)溫度下降至50 ℃左右時,兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結(jié)合,如下圖: (3)延伸:當(dāng)系統(tǒng)溫度上升至72 ℃左右,溶液中的四種脫氧核苷酸(A、T、G、C)在DNA聚合酶的作用下,據(jù)堿基互補配對原則合成新的DNA鏈,如下圖: [特別提醒]PCR反應(yīng)的結(jié)果 ①PCR一般要經(jīng)歷三十多次循環(huán),每次循環(huán)都包括變性、復(fù)性、延伸三步。 ②兩引物之間的固定長度的DNA序列呈指數(shù)擴增。 實驗操作及DNA含量的測定 [自讀教材·夯基礎(chǔ)] 1.實驗操作程序 2.DNA含量的測定 (1)原理:利用D
6、NA在260_nm的紫外線波段的吸收峰曲線來測定相應(yīng)含量。 (2)計算公式:DNA含量(μg/mL)=50×(260 nm的讀數(shù))×稀釋倍數(shù)。 [跟隨名師·解疑難] 1.實驗操作注意事項 (1)為避免外源DNA等因素的污染,實驗中使用的一些用具在使用前必須進行高壓滅菌。 (2)所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份,并在-20 ℃儲存。 (3)在微量離心管中添加反應(yīng)成分時,每吸取一種試劑后,移液器上的槍頭必須更換。所有成分都加入后,通過手指輕輕彈擊管的側(cè)壁,使反應(yīng)液混合均勻。 2.結(jié)果分析與評價 DNA在260 nm的紫外線波段有一強烈的吸收峰,可以利用DNA的這一特點進行DNA含量的測
7、定,以判斷DNA片段的擴增是否成功。具體方法如下: (1)稀釋:取2 μL PCR反應(yīng)液,加入98 μL蒸餾水,即將樣品進行50倍稀釋。 (2)對照調(diào)零:以蒸餾水作為空白對照,在波長260 nm處,將紫外分光光度計的讀數(shù)調(diào)節(jié)至零。 (3)測定:取DNA稀釋液100 μL至比色杯中,測定260 nm處的光吸收值。 (4)計算:檢測DNA片段的擴增情況,可以通過計算DNA含量來評價擴增的效果,計算公式為: DNA含量(μg/mL)=50×(260 nm的讀數(shù))×稀釋倍數(shù) 如果擴增不成功,則要分析失敗原因??赡艿脑蛴校郝┘恿薖CR的反應(yīng)成分,各反應(yīng)成分的用量不當(dāng),PCR程序設(shè)置不當(dāng)?shù)取?/p>
8、 [特別提醒] 公式中的50代表在波長260 nm紫外波段照射下,吸收峰為1時,DNA含量為50 μg/mL。 PCR技術(shù)的原理 [例1] 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)。PCR過程一般經(jīng)歷下述三十多次循環(huán):95 ℃下變性(使模板DNA解旋)→55 ℃下復(fù)性(引物與DNA模板鏈結(jié)合)→72 ℃下延伸(形成新的脫氧核苷酸鏈)。下列有關(guān)PCR過程的敘述中錯誤的是( ) A.變性過程中破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵,生物體內(nèi)復(fù)制時是通過解旋酶實現(xiàn)的 B.復(fù)性過程中引物與DNA模板鏈的結(jié)合是依靠堿基互補配對原則完成的 C.延伸過程中需要DNA聚合
9、酶和四種核糖核苷酸 D.PCR與細胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需要酶的最適溫度較高 [解析] 變性是為了使DNA內(nèi)部的氫鍵斷裂,雙螺旋打開,體內(nèi)復(fù)制時借助解旋酶來實現(xiàn);借助堿基互補配對原則,引物可與DNA模板鏈結(jié)合;延伸時是形成新的DNA分子,需要以脫氧核苷酸為原料;PCR過程的溫度高,會導(dǎo)致一般的DNA聚合酶失活,需特定的耐高溫DNA聚合酶。 [答案] C 歸納拓展 (1)DNA母鏈的3′端對應(yīng)著子鏈的5′端,即DNA的兩條鏈是反向平行的。 (2)解旋酶的作用是使DNA兩條鏈的氫鍵斷開,而DNA聚合酶與DNA連接酶都是催化形成磷酸二酯鍵的。 (3)DNA聚合酶是將單個核苷酸加到已有的單
10、鏈片段的3′端上,需要模板;而DNA連接酶連接的是兩條DNA片段的缺口,不需要模板。 PCR反應(yīng)過程及產(chǎn)物 [例2] 在遺傳病及刑偵破案中常需要對樣品DNA進行分析,PCR技術(shù)能快速擴增DNA片段,在幾個小時內(nèi)復(fù)制出上百萬份的DNA拷貝,有效地解決了因為樣品中DNA含量太低而難以對樣品進行分析研究的問題。據(jù)圖回答相關(guān)問題: a鏈 5′-G-G……T-C-3′ 5′-G-G-OH(引物Ⅰ) b鏈3′-C-C……A-G-5′ (引物Ⅱ) 95 ℃↓ 5′-G-G……T-C-3′ 3′-C-C……A-G-5′ 55 ℃↓
11、 5′-G-G……T-C-3′ 3′-C-C……A-G-5′ 5′-G-G-OH 72 ℃↓ ________________ ________________ (1)在相應(yīng)的橫線上寫出引物Ⅱ,并在復(fù)性這一步驟中將引物Ⅱ置于合適的位置。 (2)在相應(yīng)的橫線上寫出循環(huán)一次后生成的DNA分子。 (3)若將作為原料的四種脫氧核苷酸用32P標記,請分析循環(huán)一次后生成的DNA分子的特點是______;循環(huán)n次后生成的DNA分子中不含放射性的單鏈占總單鏈的比例為______。 [解析] (1)DNA聚合酶不能從頭開
12、始合成DNA,只能從3′端延伸DNA鏈,引物就提供了3′端。子鏈延伸方向為5′→3′,引物Ⅰ與b鏈部分堿基互補,引物Ⅱ則與a鏈部分堿基互補,且連接到a鏈的3′端,故引物Ⅱ的結(jié)構(gòu)為5′-G-A-OH,復(fù)性結(jié)果為: HO-A-G-5′ 5′-G-G……T-C-3′。 (2)經(jīng)過一次循環(huán)后,產(chǎn)生的兩個DNA分子分別含有引物Ⅰ和引物Ⅱ。(3)由于作為原料的四種脫氧核苷酸被32P標記,所以新合成的子鏈均含有放射性,一次循環(huán)后的兩個DNA各有一條鏈含32P,若復(fù)制n次,產(chǎn)生子鏈共2n×2,其中只有親本的兩條母鏈不含32P,則其所占比例為2/(2n·2)=1/2n。 [答案] (1)5′-G-A-
13、OH a鏈5′-G-G……T-C-3′ HO-A-G-5′ (2)5′-G-G……T-C-3′ 3′-C-C……A-G-5′ 3′-C-C……A-G-5′ 5′-G-G……T-C-3′ (3)每個DNA分子各有一條鏈含32P標記 1/2n [隨堂基礎(chǔ)鞏固] 1.下列說法錯誤的是( ) A.一條DNA母鏈只有一個3′端,即羥基末端 B.DNA的兩個3′端位于相反的兩端 C.Taq DNA聚合酶只能與引物的3′端結(jié)合并延伸子鏈 D.DNA的合成方向是從子鏈3′端向5′端延伸的 解析:選D 我們通常將DNA單鏈的羥基(—OH)末端稱為3′端,而磷酸基團的
14、末端稱為5′端,一個DNA分子有兩個3′端和兩個5′端,它們分別位于DNA分子的兩端,即每一端都有一個3′端和一個5′端。Taq DNA聚合酶只能與引物的3′端結(jié)合并開始延伸DNA鏈,即子鏈總是從5′端向3′端延伸。 2.標準的PCR過程一般分為變性、復(fù)性、延伸三大步,這三大步需要的溫度依次是( ) A.92 ℃、50 ℃、72 ℃ B.72 ℃、50 ℃、92 ℃ C.50 ℃、92 ℃、72 ℃ D.80 ℃、50 ℃、72 ℃ 解析:選A 當(dāng)溫度上升到90 ℃(90~96 ℃)以上時,雙鏈DNA解聚為單鏈,稱之為變性;當(dāng)溫度下降到50 ℃(40~60 ℃)左右時,兩種引
15、物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結(jié)合,稱為復(fù)性;當(dāng)溫度上升到72 ℃左右(70~75 ℃)時,溶液中的四種脫氧核苷酸(A、T、C、G)在Taq DNA聚合酶的作用下,根據(jù)堿基互補配對原則合成新的DNA鏈,稱為延伸。 3.使用PCR儀的具體實驗操作順序應(yīng)為( ) ①設(shè)計好PCR儀的循環(huán)程序 ②按配方準備好各組分 ③用微量移液器在微量離心管中依次加入各組分 ④進行PCR反應(yīng) ⑤離心使反應(yīng)液集中在離心管底部 A.②③⑤④① D.①⑤③②④ C.②③⑤①④ D.④②⑤③① 解析:選C PCR反應(yīng)的操作步驟一般分為準備(包括配制配方及將各配方放于實驗臺上)―→移液―→混合―
16、→離心―→反應(yīng)。因PCR儀是一種自動控制溫度的儀器,設(shè)計好循環(huán)程序就可以進行反應(yīng)了。 4.下列對操作過程的敘述,錯誤的是( ) A.PCR反應(yīng)中使用的微量離心管、槍頭、緩沖液以及蒸餾水等在使用前必須進行高壓滅菌 B.PCR所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份,并在-20 ℃儲存 C.PCR所用的緩沖液和酶從冰箱拿出之后,迅速融化 D.在微量離心管中添加反應(yīng)成分時,每吸取一種試劑后,移液器上的吸液槍頭都必須更換 解析:選C 為了防止外源DNA等因素的污染,PCR反應(yīng)中使用的微量離心管、槍頭、緩沖液以及蒸餾水等在使用前必須進行高壓滅菌;所用的緩沖液及酶應(yīng)分裝成小份保存,并使用一次性吸液槍頭,
17、即A、B、D均正確。在冰箱中放置的緩沖液和酶取出后應(yīng)放在冰塊上緩慢融化,而不能迅速融化,故C錯誤。 5.PCR(多聚酶鏈式反應(yīng))技術(shù)是一項在生物體外復(fù)制特定的DNA片段的核酸合成技術(shù),下圖表示合成過程,請據(jù)圖分析回答問題: (1)A過程高溫使DNA變性解聚,對該過程原理的敘述,正確的是________。 A.該過程用到耐高溫的解旋酶破壞氫鍵 B.該過程用到限制酶破壞磷酸二酯鍵 C.該過程不需要解旋酶的作用 D.該過程與人體細胞的過程完全相同 (2)C過程要用到的酶是________________。這種酶在高溫下仍保持活性,因此在PCR擴增時可以________加入,____
18、____(填“需要”或“不需要”)再添加。PCR反應(yīng)除提供酶外,還需要滿足的基本條件有:______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如果把模板DNA的兩條鏈用15N標記,游離的脫氧核苷酸不做標記,控制“94 ℃―→55 ℃―→72 ℃”溫度循環(huán)3次,則在形成的子代DNA中含有15N標記的DNA占_____。 解析:PCR技術(shù)用高溫使DNA兩條鏈解開,該過程不需要解旋酶的作用。C過程是鏈的
19、延伸,需要DNA聚合酶參與;PCR反應(yīng)除提供酶外,還需要滿足的基本條件有:DNA模板,分別與兩條模板鏈相結(jié)合的兩種引物,四種脫氧核苷酸,同時通過控制溫度使DNA復(fù)制在體外反復(fù)進行等。循環(huán)3次共形成8個DNA分子,其中兩個DNA分子含15N標記,占總數(shù)的25%。 答案:(1)C (2)DNA聚合酶 一次 不需要 DNA模板、分別與兩條模板鏈相結(jié)合的兩種引物、四種脫氧核苷酸、同時要控制好溫度 (3)25% [課時跟蹤檢測] (滿分50分 時間25分鐘) 一、選擇題(每小題3分,共24分) 1.下列有關(guān)PCR技術(shù)的敘述,不正確的是( ) A.PCR技術(shù)利用的是堿基互補配對原則 B.P
20、CR技術(shù)可用于基因診斷,判斷親緣關(guān)系等 C.PCR技術(shù)需在體內(nèi)進行 D.PCR技術(shù)可分為變性、復(fù)性、延伸三個階段 解析:選C PCR技術(shù)是聚合酶鏈式反應(yīng)的簡稱,是在體外快速大量復(fù)制DNA片段的一種新技術(shù)。 2.PCR一般要經(jīng)過三十多次循環(huán),從第二輪循環(huán)開始,上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與反應(yīng),由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時將( ) A.仍與引物Ⅰ結(jié)合進行DNA子鏈的延伸 B.與引物Ⅱ結(jié)合進行DNA子鏈的延伸 C.同時與引物Ⅰ和引物Ⅱ結(jié)合進行子鏈延伸 D.無需與引物結(jié)合,在酶的作用下從頭合成子鏈 解析:選B 當(dāng)由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈作模板時,此單鏈引物端為5′端,
21、因此與它互補的子鏈應(yīng)從另一端開始合成,即與引物Ⅱ結(jié)合延伸DNA的子鏈。 3.在PCR擴增實驗中,引物是很重要的。下列屬于引物特點的是( ) ①引物長度一般是80~100個堿基對(bp)為宜 ②DNA聚合酶能從引物的5′端開始延伸DNA鏈 ③引物是一小段DNA或RNA ④引物能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對 A.①② B.③④ C.①③ D.②④ 解析:選B 引物長度一般以20~30個堿基對(bp)為宜,包括引物Ⅰ和引物Ⅱ兩種。引物太短或太長,都可能降低產(chǎn)物的特異性。引物是一小段DNA或RNA,它能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對;DNA聚合酶不能從頭
22、開始合成DNA,只能從3′端延伸DNA鏈,當(dāng)引物與DNA母鏈結(jié)合后,DNA聚合酶就能從引物的3′端開始延伸DNA鏈。 4.在PCR擴增DNA的實驗中,根據(jù)設(shè)計,一分子DNA經(jīng)30次循環(huán)后,應(yīng)得到約230個DNA分子,但結(jié)果只有約210個DNA分子。出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是( ) ①循環(huán)次數(shù)不夠 ②Taq DNA 聚合酶活力不夠或其活性受到抑制 ③引物不能與母鏈結(jié)合 ④系統(tǒng)設(shè)計欠妥 A.①②③ D.①②④ C.①③④ D.②③④ 解析:選B 解答本題應(yīng)從PCR擴增過程的條件進行分析: ①循環(huán)次數(shù)過少,產(chǎn)物的量比預(yù)期的少; ②Taq DNA聚合酶活力不夠或其活性受到抑制
23、,導(dǎo)致催化效率降低,得到的產(chǎn)物比預(yù)期的少; ③如果引物設(shè)計不合理,則無法進行擴增; ④PCR系統(tǒng)設(shè)置不妥,達不到預(yù)期的效果。 5.下列有關(guān)PCR技術(shù)的敘述,不正確的是( ) A.聚合酶鏈式反應(yīng),是用DNA聚合酶在體外擴增DNA片段的技術(shù) B.在用PCR技術(shù)擴增DNA時,DNA的復(fù)制過程與細胞內(nèi)DNA的復(fù)制類似 C.PCR反應(yīng)需在一定的緩沖溶液中進行,只需提供DNA模板以及四種脫氧核苷酸即可 D.PCR一般經(jīng)歷三十多次循環(huán),每次循環(huán)均分為變性、復(fù)性和延伸三個階段 解析:選C PCR反應(yīng)需要在一定的緩沖溶液中進行,需提供DNA模板、分別與兩條模板鏈相結(jié)合的兩種引物、四種脫氧核苷酸
24、、耐熱的DNA聚合酶,同時通過控制溫度使DNA復(fù)制在體外反復(fù)進行。 6.右面為DNA變性和復(fù)性示意圖,下列相關(guān)說法不正確的是( ) A.向右的過程為加熱(80~100 ℃)變性的過程 B.向左的過程是DNA雙鏈緩慢降溫復(fù)性 C.變性與在生物體內(nèi)解旋過程的條件、實質(zhì)都相同 D.圖中DNA片段共有2個游離的磷酸基、2個3′端 解析:選C DNA體外的變性同體內(nèi)的解旋實質(zhì)是相同的,都是使氫鍵斷裂,DNA雙螺旋打開,只是體內(nèi)需解旋酶,體外是高溫條件。 7.復(fù)性溫度是影響PCR特異性的較重要因素。變性后溫度冷卻至40~60 ℃,可使引物和模板發(fā)生結(jié)合。PCR的結(jié)果可不考慮原來解旋開的兩個
25、DNA模板鏈的重新結(jié)合,原因不包括( ) A.由于模板DNA比引物復(fù)雜得多 B.引物和模板之間的碰撞結(jié)合機會遠遠高于模板互補鏈之間的碰撞 C.加入引物的量足夠多而模板鏈數(shù)量少 D.模板鏈加熱解旋已經(jīng)變性不可能再次結(jié)合 解析:選D 復(fù)性的原理是堿基互補配對,解旋后DNA分子變成單鏈,堿基序列未發(fā)生改變,冷卻后仍可以進行復(fù)性。 8.“X基因”是DNA分子上一個有遺傳效應(yīng)的片段,若要用PCR技術(shù)特異性地拷貝“X基因”,需在PCR反應(yīng)中加入兩種引物,兩種引物及其與模板鏈的結(jié)合位置如圖1所示。經(jīng)4輪循環(huán)后產(chǎn)物中有五種不同的DNA分子,如圖2所示,其中第⑤種DNA分子有幾個( ) 圖
26、1 圖2 A.2 D.4 C.6 D.8 解析:選D PCR技術(shù)擴增時,由兩種引物決定所擴增的片段的特定序列,上一次循環(huán)的產(chǎn)物為下一次循環(huán)的模板。第一次循環(huán)形成①和②,第二次循環(huán)形成①②③④四個DNA,以此類推4次循環(huán)后共形成16個DNA,其中①②各一個,③④各三個,⑤共8個。 二、非選擇題(共26分) 9.(13分)資料顯示,近十年來,PCR(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(如下圖),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。
27、請據(jù)圖回答下列有關(guān)問題: (1)加熱至95℃的目的是使DNA樣品的________鍵斷裂,此過程在生物體細胞內(nèi)是通過________酶的作用來完成的。 (2)新合成的DNA分子與模板DNA分子完全相同的原因是____________________和________________________________________________________________________。 (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分子單鏈數(shù)占全部D
28、NA總單鏈數(shù)的比例為________。 (4)PCR技術(shù)不僅為遺傳病的診斷帶來了便利,而且改進了檢測細菌和病毒的方法。若要檢測一個人是否感染了艾滋病病毒,你認為可用PCR技術(shù)擴增他血液中的( ) A.白細胞DNA D.病毒的蛋白質(zhì) C.血漿中的抗體 D.病毒的核酸 解析:通過PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制時,同樣遵循堿基互補配對原則,其復(fù)制方式仍然是半保留復(fù)制;復(fù)制到第5代即復(fù)制了4次;檢測一個人是否感染了艾滋病病毒,可以通過檢測該人的血液中是否含有病毒核酸來判定。 答案:(1)氫 解旋 (2)DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu) 復(fù)制過程中嚴格遵循堿基互補配對原則 (3) (4)
29、D 10.(13分)請回答PCR技術(shù)方面的有關(guān)問題: (1)利用 PCR 技術(shù)擴增目的基因,其原理與細胞內(nèi)DNA復(fù)制類似(如下圖所示)。圖中引物為單鏈 DNA 片段,它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。 ①從理論上推測,第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物 A 的 DNA 片段所占的比例為________。 ②在第________輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的 DNA 片段。 (2)設(shè)計引物是 PCR 技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。某同學(xué)設(shè)計的兩組引物(只標注了部分堿基序列)都不合理(如下圖),請分別說明理由。 ①第 1 組:__________________________________
30、_______________________; ②第 2 組:_________________________________________________________。 (3)PCR 反應(yīng)體系中含有熱穩(wěn)定 DNA 聚合酶,下面的表達式不能正確反映 DNA 聚合酶的功能,這是因為___________________________________________________。 解析:(1)①依據(jù)圖解特點,第四輪循環(huán)產(chǎn)物中可以得到16個DNA分子,其中有15個含引物A的單鏈,以及一個不含引物A的模板鏈。②從圖解原DNA與引物A、B的比例關(guān)系分析,經(jīng)三次復(fù)制后開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段。(2)比較第一組引物的堿基順序,可以發(fā)現(xiàn)引物Ⅰ與引物Ⅱ有兩對堿基能發(fā)生互補配對形成局部雙鏈結(jié)構(gòu)而失效;而第二組引物中,引物Ⅰ′折疊后會發(fā)生堿基互補配對而導(dǎo)致失效。(3)在PCR反應(yīng)體系中,引物首先與模板DNA單鏈互補配對形成局部雙鏈DNA片段,然后在DNA聚合酶的作用下將單個脫氧核苷酸依次連接到引物鏈上。 答案:(1)①?、谌? (2)①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部發(fā)生堿基互補配對而失效 ②引物Ⅰ′自身折疊后會出現(xiàn)局部堿基互補配對而失效 (3)DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上
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