Question

【題目】PCR是利用體內DNA復制的原理，進行生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術。請回答有關問題：

（1）PCR反應的基本步驟是______________。

（2）科學家研究發現DNA聚合酶只能催化______________方向的聚合反應。圖1表示細胞內染色體DNA的復制過程，有一條子鏈是先合成短的DNA片段（稱為岡崎片段），再形成較長的分子，可推測參與以上過程的酶有______________。在PCR過程中無岡崎片段形成的原因是______________。

（3）雙脫氧核苷三磷酸（ddNTP）與脫氧核苷三磷酸（dNTP）的結構如圖2所示。已知ddNTP按堿基互補配對的方式加到正在復制的子鏈中后，子鏈的延伸立即終止。某同學現有一些序列為5’- GCCTAAGATCGCA-3’的DNA分子單鏈片段，通過PCR技術獲得以堿基“C”為末端（3’為堿基C）不同長度的子鏈DNA片段，將以上子鏈DNA片段進行電泳分離可得到______________種不同長度的子鏈DNA片段。為使實驗順利進行，在PCR反應管中除了單鏈模板、引物、DNA聚合酶和相應的緩沖液等物質外，還需要加入下列哪組原料：______________。

A． dGTP、dATP、dTTP B． dGTP、dATP、dTTP、dCTP、ddCTP

C． dGTP、dATP、dTTP、dCTP D． ddGTP、ddATP、ddTTP、ddCTP

（4）以下為形成單鏈DNA后，再進行PCR擴增示意圖。據圖分析回答

催化①過程的酶是______________；核酸酶H的作用是______________。如果某RNA單鏈中一共有80個堿基，其中C有15個，A與U之和占該鏈堿基含量的40%，經過以上若干過程后共獲得8個雙鏈DNA，此過程中至少需加入G參與組成的核苷酸數量為______________（以上過程不考慮引物）。

Answer 1

【答案】變性、退火（復性）、延伸 5＇→3＇ 解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶 細胞內是邊解旋邊復制，PCR復制過程是先完全解旋再復制 3 B 逆轉錄酶 切除RNA（水解RNA） 384個

【解析】

DNA聚合酶催化DNA的復制，沿模板的3'→5'方向，將對應的脫氧核苷酸連接到新生DNA鏈的3'端，使新生鏈沿5'→3'方向延長。新鏈與原有的模板鏈序列互補，亦與模板鏈的原配對鏈序列一致。DNA 分子結構中，兩條多脫氧核苷酸鏈圍繞一個共同的中心軸盤繞，構成雙螺旋結構。脫氧核糖-磷酸鏈在螺旋結構的外面，堿基朝向里面。兩條多脫氧核苷酸鏈反向互補，通過堿基間的氫鍵形成的堿基配對相連，形成相當穩定的組合。堿基互補配對的原則為A－T、G－C，因此嘌呤數目（A+G）=嘧啶數目（T+C）。

（1）PCR全稱為聚合酶鏈式反應，是一項在生物體外復制特定的DNA片段的核酸合成技術，基本步驟是變性、退火（復性）、延伸。

（2）DNA聚合酶只能識別DNA的3'端，因此催化5＇→3＇方向的聚合反應。圖1表示細胞內染色體DNA的復制過程，因此需要解旋酶、DNA聚合酶，并且還要將岡崎片段形成較長的分子，因此還需要DNA連接酶。細胞內是邊解旋邊復制，PCR復制過程是先完全解旋再復制，因此在PCR過程中無岡崎片段形成。

（3）序列為5’-GCCTAAGATCGC-3’的DNA分子單鏈片段，通過PCR技術獲得以堿基“C”為末端（3’為堿基C）不同長度的子鏈DNA片段，能得到3種不同長度的子鏈DNA片段（-C-、-TAAGATC-、-GC-）。通過PCR技術獲得以堿基“C”為末端（3’為堿基C）不同長度的子鏈DNA片段，需讓其在“C”點終止，因此需加入dGTP、dATP、dTTP、dCTP、ddCTP（終止用）。

（4）①過程是RNA逆轉錄合成DNA的過程，催化①過程的酶是逆轉錄酶。核酸酶H的作用下，DNA和前面的模板RNA分離。某RNA單鏈中一共有80個堿基，A與U之和占該鏈堿基含量的40%，因此G+C占60%，一共為80×60%=48，對應的DNA分子中，G+C=2×48=96，DNA中G=C，因此DNA中C為48個。則合成8個DNA分子，一共需消耗8×48=384個G參與組成的核苷酸。