Question

近10年来，PCR技术（多聚酶链式反应）成为分子生物学实验室的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制（如下图），在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体。

(1)加热使DNA双链打开，这一步是打开___键，称为______，在细胞中是在_____酶的作用下进行的。

(2)当温度降低时，引物与模板末端结合，在______酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成2条DNA分子，此过程中原料是______，遵循的原则是______。

(3) 下面表格是DNA体内复制与PCR反应的部分比较结果。通过比较分析，请推导出PCR反应合成DNA子链时能量来源于______。

	原料	ATP
DNA体内复制	四种脱氧核苷酸	需要
PCR反应	脱氧胞苷三磷酸、脱氧腺苷三磷酸 脱氧胸苷三磷酸、脱氧鸟苷三磷酸	不需要

(4)通过PCR技术使DNA分子大量复制，若将一个用¹⁵N标记的DNA分子放入试管中，以¹⁴N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制4次以后，则¹⁵N标记的DNA分子占全部DNA总数的比例为______。

(5)现有一段DNA序列：  5'CAAGGATCC3'

3'GTTCCTAGG5'

如果它的引物1为5'GGA-OH，则引物2为______。

Answer

氢 解旋 解旋酶 DNA聚合酶 4种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 原料水解产生的能量 1/8 5'CAA-OH

【解析】试题图示为利用PCR技术扩增DNA的过程。首先高温（94℃），将双链DNA解旋；之后适当降温（55℃），让引物与两解开的模板链结合；再升温（72℃），利用原料合成核苷酸链（需耐高温的DNA聚合酶），最后得到两个子代DNA；如此反复循环，得到大量相同的DNA。

（1）DNA两条链之间的碱基通过氢键形成碱基对,从而将两条链连接起来。因而,要想打开DNA双链,必须打开氢键，这一过程在细胞内是在解旋酶作用下完成的，在细胞外(PCR)则是通过高温实现的。

（2）合成DNA时，所用的原料是4种游离的脱氧核苷酸，复制过程遵循碱基互补配对原则。

（3）根据表格中对DNA体内复制与PCR反应的部分对比分析，PCR反应中合成DNA子链时能量来源于原料（脱氧核苷三磷酸，即dATP、dTTP、dGTP、dCTP）水解释放的能量。

（4）用含15N标记的DNA分子作为模板，连续复制4次，共得到DNA分子数为24=16个，其中含有15N标记的有两个，占全部DNA分子总数的1/8。

（5）根据DNA的结构特点有“双链反向平行”推测：结合题中已知的双链DNA的序列，引物1是与已知DNA中“5'CAAGGATCC3'”右端（即3‘）碱基配对连接，则引物2应与已知DNA中3'GTTCCTAGG5'左端（即3‘）碱基进行配对连接，所以引物2的碱基序列为“5'CAA-OH”。