Question

【題目】PCR技術(shù)成為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的一種常規(guī)手段，其原理是DNA半保留復(fù)制。

（一）在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制（如下圖），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，使實(shí)驗(yàn)室所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。

①PCR即___________________________，是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)。加熱使DNA雙鏈打開，這一步是打開________鍵，稱為變性。

②當(dāng)溫度降低時(shí)，引物與模板末端結(jié)合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，此過程中原料是脫氧核苷酸，遵循的原則是____________________________。

③若將一個(gè)用15N標(biāo)記的DNA分子放入試管中，以14N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制4次以后，則15N標(biāo)記的DNA分子占全部DNA總數(shù)的比例為________。若繼續(xù)循環(huán)，該DNA片段共經(jīng)過30次循環(huán)后需要________個(gè)引物。

④某樣品DNA分子中共含5 000個(gè)堿基對(duì)，堿基數(shù)量滿足：A+T/G+C＝2/3，若經(jīng)4次循環(huán)，至少需要向試管中加入________個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸。(不考慮引物所對(duì)應(yīng)的片段)

（二）下圖為“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作。

①圖中實(shí)驗(yàn)材料A為洋蔥。研磨前加入的B為洗滌劑和食鹽，加入洗滌劑的目的是________________；加入食鹽的目的是________________。

②通過上述所示步驟得到濾液C后，再向?yàn)V液中加入2 mol/L的NaCl溶液，再過濾得到濾液D，向?yàn)V液D中加入蒸餾水的目的是________________。

③DNA鑒定的原理是____________________________________________。

Answer 1

【答案】 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 氫鍵 堿基互補(bǔ)配對(duì) 1/8 231－2 30000 溶解細(xì)胞膜，有利于DNA的釋放 有利于DNA的溶解 有利于DNA析出 在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺會(huì)被染成藍(lán)色

【解析】（一）PCR技術(shù)：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)。原理：DNA復(fù)制；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；條件：模板DNA、四種脫氧核苷酸、一對(duì)引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶)。過程：①高溫變性：DNA解旋過程(PCR擴(kuò)增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動(dòng)解開)；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。

①PCR是多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)。加熱能使DNA雙鏈中的氫鍵斷裂，稱為變性。

②PCR技術(shù)的原理是DNA復(fù)制,其遵循的原則是堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。

③若將一個(gè)用15N標(biāo)記的DNA分子放入試管中，以14N 標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制4次以后，根據(jù)DNA分子保留復(fù)制特點(diǎn)可知，15N 標(biāo)記的DNA分子占全部DNA總數(shù)的比例為2/24=1/8。PCR技術(shù)大量擴(kuò)增目的基因時(shí)，緩沖液中需要加入的引物個(gè)數(shù)計(jì)算公式為2n-1-2，因此若繼續(xù)循環(huán)，該DNA片段共經(jīng)過30次循環(huán)后需要231-2個(gè)引物。

④某樣品DNA分子中共含5000個(gè)堿基對(duì)，堿基數(shù)量滿足：（A+T）/(G+C)=2/3，則A+T占?jí)A基總數(shù)的2/5，A=T占?jí)A基總數(shù)的1/5，因此該DNA分子含有腺嘌呤數(shù)目為500021/5=2000個(gè)，若經(jīng)4次循環(huán)，至少需要向試管中加入（24-1）×2000=30000個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸。

（二）DNA粗提取和鑒定的原理：DNA的溶解性：DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度NaCl溶液中溶解度不同；DNA不溶于酒精溶液，但細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)溶于酒精；DNA對(duì)酶、高溫和洗滌劑的耐受性。DNA的鑒定:在沸水浴的條件下，DNA遇二苯胺會(huì)被染成藍(lán)色。

①研磨前加入的B為洗滌劑和食鹽，其中洗滌劑的作用是溶解細(xì)胞膜，有利于DNA的釋放；食鹽的作用是溶解DNA。

②通過上述所示步驟得到濾液C后，再向?yàn)V液中加入2mol/L的NaCl溶液，再過濾得到濾液D，向?yàn)V液D中加入蒸餾水的目的是降低DNA的溶解度，有利于DNA析出。

③DNA鑒定的原理是在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺會(huì)被染成藍(lán)色。