Question

3．资料显示，近十年来，PCR技术（DNA聚合酶链式反应技术）成为分子生物实验的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制的特性，在试管中进行DNA的人工复制（如图），在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使分子生物实验所需的遗传物质不再受限于活的生物体．请据图回答：

（1）加热至94℃的目的是使DNA样品的氢键断裂，这一过程在生物体细胞内是通过解旋酶的作用来完成的．通过分析得出新合成的DNA分子中，A=T，C=G，这个事实说明DNA分子的合成遵循碱基互补配对原则．
（2）新合成的DNA分子与模板DNA分子完全相同的原因是DNA分子中独特的双螺旋结构和复制过程中严格遵循碱基互补配对原则．
（3）通过PCR技术使DNA分子大量复制时，若将一个用¹⁵N标记的模板DNA分子（第一代）放入试管中，以¹⁴N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制到第五代时，含¹⁵N标记的DNA分子数占全部DNA总数的比例为$\frac{1}{16}$．

Answer 1

分析 1、细胞中DNA复制与PCR技术的比较：

		细胞内DNA复制	体外DNA扩增（PCR）
不同点	解旋	在解旋酶作用下边解旋边复制	80～100℃高温解旋，双链完全分开
	酶	DNA解旋酶、DNA聚合酶	TaqDNA聚合酶
	引物	RNA	DNA、RNA
	温度	体内温和条件	高温
相同点		①需提供DNA模板 ②四种脱氧核苷酸为原料 ③子链延伸的方向都是从5'端到3'端

2、DNA分子复制的计算规律：
（1）已知DNA的复制次数，求子代DNA分子中含有亲代DNA单链的DNA分子数或所占的比例：
一个双链DNA分子，复制n次，形成的子代DNA分子数为2ⁿ个．根据DNA分子半保留复制特点，不管亲代DNA分子复制几次，子代DNA分子中含有亲代DNA单链的DNA分子数都只有两个，占子代DNA总数的2÷2ⁿ．
（2）已知DNA分子中的某种脱氧核苷酸数，求复制过程中需要的游离脱氧核苷酸数：
设一个DNA分子中有某核苷酸m个，则该DNA复制n次，需要该游离的该核苷酸数目为（2ⁿ-1）×m个．
设一个DNA分子中有某核苷酸m个，则该DNA完成第n次复制，需游离的该核苷酸数目为2^n-1×m个．

解答 解：（1）加热至94℃的目的是使DNA样品的氢键断裂，这一过程在生物体细胞内是通过解旋酶的作用来完成的．通过分析得出新合成的DNA分子中，A=T，C=G，这个事实说明DNA分子的合成遵循碱基互补配对原则．
（2）DNA分子能准确复制的原因是：DNA分子中独特的双螺旋结构（或以模板DNA分子的一条链为模板进行半保留复制）；复制过程中严格遵循碱基互补配对原则．
（3）将一个用¹⁵N标记的模板DNA分子（第一代）放入试管中，以¹⁴N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制到第五代时，共复制了4次，形成2⁴=16个DNA分子，即32条链，根据DNA半保留复制特点，含¹⁵N标记的DNA分子单链数为2，占全部DNA总单链数的比例为=$\frac{2}{16×2}$=$\frac{1}{16}$．
故答案为：
（1）氢     解旋    碱基互补配对原则
（2）DNA分子中独特的双螺旋结构      复制过程中严格遵循碱基互补配对原则
（3）$\frac{1}{16}$

点评 本题考查DNA复制的相关知识，要求考生识记DNA复制的概念、过程、特点、准确复制的原因及结果，掌握其中的相关计算，能运用其延伸规律准确答题，属于考纲识记和理解层次的考查．