Question

19．在进行DNA亲子鉴定时，需大量的DNA．PCR技术（聚合酶链式反应）可以使样品DNA扩增，获得大量DNA克隆分子．该技术的原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制（如图2，图中黑色长方形是引物）．在很短的时间内将DNA扩增几百倍甚至几十亿倍，使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体．

（1）图1中的变性、延伸分别是指模板DNA双链解旋形成单链、在DNA聚合酶的作用下，原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链．
（2）假设PCR反应中的DNA模板为P，第一轮循环的产物2个子代DNA为N1，第二轮的产物4个子代DNA为N2，N1、N2中分别含有模板DNA单链的DNA分别有2、2个．若继续循环，该DNA片段共经过30次循环后能形成2³⁰个这样的片段．
（3）某样品DNA分子中共含3000个碱基对，碱基数量满足：$\frac{A+T}{G+C}$=$\frac{1}{2}$，若经5次循环，至少需要向试管中加入31000个腺嘌呤脱氧核苷酸．（不考虑引物所对应的片段）
（4）若图2为第1轮循环产生的产物．请在下面试卷空白处绘出以a链和b链为模板经PCR扩增的产物．
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Answer 1

分析 1、PCR技术：（1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术．
（2）原理：DNA复制．
（3）前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一对引物．
（4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）
（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程（PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开）；低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链．
2、DNA分子复制方式为半保留复制．

解答 解：（1）图1中的变性是指高温下氢键断裂，模板DNA双链解旋形成单链；延伸是指在DNA聚合酶的作用下，原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链．
（2）PCR的原理是DNA复制，而DNA复制的方式是半保留复制，即无论复制多少次，子代中总有2个DNA分子含有亲代模板DNA单链；该DNA片段共经过30次循环后能形成2³⁰个这样的片段．
（3）某样品DNA分子中共含3000个碱基对，碱基数量满足：$\frac{A+T}{G+C}$=$\frac{1}{2}$，即其中A和T占$\frac{1}{3}$，C和G占$\frac{2}{3}$，则A=T=3000×$2×\frac{1}{3}÷2=1000个$，若经5次循环，至少需要向试管中加入（2⁵-1）×1000=31000个腺嘌呤脱氧核苷酸．（不考虑引物所对应的片段）
（4）若图2为第1轮循环产生的产物，则以a链和b链为模板经PCR扩增的产物如图：

故答案为：
（1）模板DNA双链解旋形成单链     在DNA聚合酶的作用下，原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链
（2）2    2     2³⁰
（3）31000
（4）如图

点评 本题考查PCR技术和DNA复制的相关知识，要求考生识记PCR技术的原理、过程及条件等基础知识；掌握DNA分子复制的方式及其中的相关计算，能结合所学的知识准确答题．