Question

3．資料顯示，近10年來(lái)，PCR技術(shù)（聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)）成為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種常規(guī)手段．它利用DNA半保留復(fù)制的特性，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制（如圖所示），在很短時(shí)間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬(wàn)倍甚至幾十億倍，使分子生物實(shí)驗(yàn)所需的遺傳物質(zhì)不再受限于自生物體獲得．通過(guò)PCR技術(shù)可以在體外獲得大量的人胰島素基因．將人胰島素基因“嫁接”到大腸桿菌的DNA上，可使大腸桿菌能夠大量的合成人胰島素．請(qǐng)分析回答：

（1）加熱至94℃的目的是使樣品中DNA的氫鍵斷裂，這一過(guò)程在生物體細(xì)胞內(nèi)是通過(guò)解旋酶的作用完成的．通過(guò)生化分析得到新合成的DNA分子中，A=T，G=C，這個(gè)事實(shí)說(shuō)明DNA分子合成遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則．
（2）新合成的DNA分子與模板DNA分子完全相同的原因是DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了準(zhǔn)確的模板，通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行．
（3）通過(guò)PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制時(shí)，若將一個(gè)用¹⁵N標(biāo)記的模板DNA分子（第一代）放入試管中，以¹⁴N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制到第五代時(shí)，含¹⁵N標(biāo)記的DNA分子單鏈數(shù)占全部DNA總單鏈數(shù)的比例為$\frac{1}{32}$．
（4）合成人胰島素大腸桿菌的培育應(yīng)用了基因工程（基因拼接、DNA重組）技術(shù)，該技術(shù)與其他育種方法相比能定向地（限制酶）改變生物的遺傳性狀．在培育過(guò)程中，所用的基因“剪刀”是限制性核酸內(nèi)切酶，基因的“針線”是DNA連接酶，基因的“運(yùn)載工具”是運(yùn)載體．
（5）大腸桿菌和人是差異非常大的兩種生物，人的胰島素基因能夠在大腸桿菌體內(nèi)表達(dá)是因?yàn)榈厍蛏蠋缀跛�有生物都共用一套遺傳密碼子．

Answer 1

分析 1、基因工程的工具：
（1）限制酶：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂．
（2）DNA連接酶：連接的是兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵．
（3）運(yùn)載體：常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒．
2、細(xì)胞中DNA復(fù)制與PCR技術(shù)的比較：

		細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制	體外DNA擴(kuò)增（PCR）
不同點(diǎn)	解旋	在解旋酶作用下邊解旋邊復(fù)制	80～100℃高溫解旋，雙鏈完全分開(kāi)
	酶	DNA解旋酶、DNA聚合酶	TaqDNA聚合酶
	引物	RNA	DNA、RNA
	溫度	體內(nèi)溫和條件	高溫
相同點(diǎn)		①需提供DNA模板 ②四種脫氧核苷酸為原料 ③子鏈延伸的方向都是從5'端到3'端

解答 解：（1）加熱至94℃的目的是使樣品中DNA的氫鍵斷裂，這一過(guò)程在生物體細(xì)胞內(nèi)是通過(guò)解旋酶的作用完成的．通過(guò)生化分析得到新合成的DNA分子中，A=T，G=C，這個(gè)事實(shí)說(shuō)明DNA分子合成遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則．
（2）新合成的DNA分子與模板DNA分子完全相同的原因是：DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了準(zhǔn)確的模板；通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行．
（3）PCR技術(shù)的原理是DNA分子的復(fù)制，而DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，若將一個(gè)用¹⁵N標(biāo)記的模板DNA分子（第一代）放入試管中，以¹⁴N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制到第五代時(shí)，含¹⁵N標(biāo)記的DNA分子單鏈數(shù)為2，占全部DNA總單鏈數(shù)的比例為$\frac{2}{{2}^{5}×2}=\frac{1}{32}$．
（4）合成人胰島素大腸桿菌的培育應(yīng)用了基因工程技術(shù)；基因工程技術(shù)能定向改造生物的遺傳性狀；基因工作中，所用的基因“剪刀”是限制酶，基因的“針線”是DNA連接酶，基因的“運(yùn)載工具”是運(yùn)載體．
（5）自然界中所有生物共用一條遺傳密碼子子，因此一種生物的基因能在另一種生物體內(nèi)表達(dá)．
故答案為：
（1）解旋酶　堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
（2）DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了準(zhǔn)確的模板，通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行．
（3）$\frac{1}{32}$
（4）基因工程（基因拼接、DNA重組）　定向地限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）　DNA連接酶　運(yùn)載體
（5）共用一套遺傳密碼子

點(diǎn)評(píng) 本題考查DNA復(fù)制、基因工程等相關(guān)知識(shí)，要求考生識(shí)記DNA分子復(fù)制的條件、方式及準(zhǔn)確復(fù)制的原因，能與PCR技術(shù)進(jìn)行比較；識(shí)記基因工程的原理及操作工具，掌握基因工程的操作步驟，能結(jié)合所學(xué)的知識(shí)準(zhǔn)確答題．