Question

7．多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）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，在幾個小時內(nèi)復(fù)制出上百萬份相同的DNA片段．請根據(jù)所學(xué)知識回答有關(guān)PCR技術(shù)的基本原理和應(yīng)用問題．
（1）在80～100℃時，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)將解體，雙鏈分開，這個過程稱為變性．當(dāng)溫度緩慢降低后，兩條彼此分離的DNA鏈又會重新結(jié)合成雙鏈，稱為復(fù)性．PCR利用DNA的熱變性原理，通過控制溫度控制雙鏈的結(jié)聚與結(jié)合．
（2）為了解決高溫導(dǎo)致DNA聚合酶是失活的問題，促成PCR技術(shù)的自動化，20世紀(jì)80年代科學(xué)家從水生耐熱細(xì)菌Taq中分離得到了耐高溫的DNA聚合酶．實驗室中微生物的篩選，是人為提供有利于目的菌株生長的條件，同時抑制或阻止其他微生物生長，用于篩選目的菌株的培養(yǎng)基稱為選擇培養(yǎng)基．
（3）PCR反應(yīng)的條件：穩(wěn)定的緩沖液環(huán)境、DNA模板、分別與兩條模板鏈結(jié)合的兩種引物、四種脫氧核苷酸、耐熱的DNA聚合酶、能嚴(yán)格控制溫度變化的溫度設(shè)備．
（4）PCR一般要經(jīng)歷30多次循環(huán)，每次循環(huán)可以分為變性、復(fù)性、延伸三步．從第二次循環(huán)開始，上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與反應(yīng)．DNA聚合酶只能特異性地復(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．如果在PCR反應(yīng)中只有一個DNA片段，在6次循環(huán)后，反應(yīng)體系中共有64個這樣的DNA分子．
（5）簡述目前PCR技術(shù)的具體應(yīng)用（至少兩點）遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學(xué)、基因克隆、DNA序列測定．

Answer 1

分析 本題考查PCR技術(shù)有關(guān)知識，DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械�，通常將含有游離的磷酸基團的末端稱為5′端，而DNA聚合酶從引物的3′開始延伸DNA鏈；在體外擴增DNA時不用解旋酶而是用熱變性處理的方法打開DNA雙鏈，因此需要使用耐高溫的DNA聚合酶；PCR的每次循環(huán)可以分為變性、復(fù)性和延伸三個步驟，n次循環(huán)后得到2ⁿ個DNA片段．PCR技術(shù)有廣泛的應(yīng)用，可以用于遺傳疾病的診斷、刑偵破案、克隆基因等方面．

解答 解：（1）在PCR技術(shù)的過程中包括：高溫變性（解鏈）→低溫復(fù)性→中溫延伸三個步驟，因此當(dāng)溫度緩慢降低后，兩條彼此分離的DNA鏈又重新結(jié)合成雙鏈，稱為復(fù)性．由此看出PCR技術(shù)利用了DNA在高溫下變性的原理，通過控制溫度來控制雙鏈的解聚與結(jié)合．
（2）PCR技術(shù)需要在高溫下進行，所以需要耐高溫的DNA聚合酶．用于篩選目的菌株的培養(yǎng)基為選擇培養(yǎng)基．
（3）PCR技術(shù)需要DNA作為模板、脫氧核苷酸為原料，還需要兩種不同的引物以及耐熱的DNA聚合酶．
（4）PCR的每次循環(huán)可以分為變性、復(fù)性和延伸三步；從第二次循環(huán)開始，上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與反應(yīng)．一個DNA片段為模板在6次循后形成的DNA分子數(shù)是2⁶=64個DNA分子．
（5）PCR技術(shù)有廣泛的應(yīng)用，可以用于遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學(xué)、基因克隆、DNA序列測定等方面．
故答案為：
（1）復(fù)性  熱變性  溫度
（2）DNA聚合酶  選擇培養(yǎng)基
（3）DNA模板  引物  脫氧核苷酸
（4）變性、復(fù)性、延伸    模板    64
（5）遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學(xué)、基因克隆、DNA序列測定

點評 本題考查了PCR技術(shù)的相關(guān)知識，意在考查考生能識記并理解所學(xué)知識的要點，把握知識間的內(nèi)在聯(lián)系的能力．