Question

3．資料顯示，近十年來，PCR技術（DNA聚合酶鏈式反應技術）成為分子生物實驗的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA半保留復制的特性，在試管中進行DNA的人工復制（如圖），在很短的時間內，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不再受限于活的生物體．請據圖回答：

（1）加熱至94℃的目的是使DNA樣品的氫鍵斷裂，這一過程在生物體細胞內是通過解旋酶的作用來完成的．通過分析得出新合成的DNA分子中，A=T，C=G，這個事實說明DNA分子的合成遵循堿基互補配對原則．
（2）新合成的DNA分子與模板DNA分子完全相同的原因是DNA分子中獨特的雙螺旋結構和復制過程中嚴格遵循堿基互補配對原則．
（3）通過PCR技術使DNA分子大量復制時，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)復制到第五代時，含¹⁵N標記的DNA分子數占全部DNA總數的比例為$\frac{1}{16}$．

Answer 1

分析 1、細胞中DNA復制與PCR技術的比較：

		細胞內DNA復制	體外DNA擴增（PCR）
不同點	解旋	在解旋酶作用下邊解旋邊復制	80～100℃高溫解旋，雙鏈完全分開
	酶	DNA解旋酶、DNA聚合酶	TaqDNA聚合酶
	引物	RNA	DNA、RNA
	溫度	體內溫和條件	高溫
相同點		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

2、DNA分子復制的計算規(guī)律：
（1）已知DNA的復制次數，求子代DNA分子中含有親代DNA單鏈的DNA分子數或所占的比例：
一個雙鏈DNA分子，復制n次，形成的子代DNA分子數為2ⁿ個．根據DNA分子半保留復制特點，不管親代DNA分子復制幾次，子代DNA分子中含有親代DNA單鏈的DNA分子數都只有兩個，占子代DNA總數的2÷2ⁿ．
（2）已知DNA分子中的某種脫氧核苷酸數，求復制過程中需要的游離脫氧核苷酸數：
設一個DNA分子中有某核苷酸m個，則該DNA復制n次，需要該游離的該核苷酸數目為（2ⁿ-1）×m個．
設一個DNA分子中有某核苷酸m個，則該DNA完成第n次復制，需游離的該核苷酸數目為2^n-1×m個．

解答 解：（1）加熱至94℃的目的是使DNA樣品的氫鍵斷裂，這一過程在生物體細胞內是通過解旋酶的作用來完成的．通過分析得出新合成的DNA分子中，A=T，C=G，這個事實說明DNA分子的合成遵循堿基互補配對原則．
（2）DNA分子能準確復制的原因是：DNA分子中獨特的雙螺旋結構（或以模板DNA分子的一條鏈為模板進行半保留復制）；復制過程中嚴格遵循堿基互補配對原則．
（3）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)復制到第五代時，共復制了4次，形成2⁴=16個DNA分子，即32條鏈，根據DNA半保留復制特點，含¹⁵N標記的DNA分子單鏈數為2，占全部DNA總單鏈數的比例為=$\frac{2}{16×2}$=$\frac{1}{16}$．
故答案為：
（1）氫     解旋    堿基互補配對原則
（2）DNA分子中獨特的雙螺旋結構      復制過程中嚴格遵循堿基互補配對原則
（3）$\frac{1}{16}$

點評 本題考查DNA復制的相關知識，要求考生識記DNA復制的概念、過程、特點、準確復制的原因及結果，掌握其中的相關計算，能運用其延伸規(guī)律準確答題，屬于考綱識記和理解層次的考查．