Question

9．PCR技术成为分子生物学实验室的一种常规手段，其原理是DNA半保留复制．
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，使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体．

①PCR即多聚酶链式反应，是一种体外迅速扩增DNA片段的技术．加热使DNA双链打开，这一步是打开氢键，称为变性．
②当温度降低时，引物与模板末端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，此过程中原料是脱氧核苷酸，遵循的原则是碱基互补配对．
③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$\frac{1}{8}$．若继续循环，该DNA片段共经过30次循环后需要2³¹-2个引物．
④某样品DNA分子中共含5 000个碱基对，碱基数量满足：$\frac{A+T}{G+C}$=$\frac{2}{3}$，若经4次循环，至少需要向试管中加入30000个腺嘌呤脱氧核苷酸．（不考虑引物所对应的片段）

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：①PCR是多聚酶链式反应，是一种体外迅速扩增DNA片段的技术．加热能使DNA双链中的氢键断裂，称为变性．
②PCR技术的原理是DNA复制，其遵循的原则是碱基互补配对原则．
③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，根据DNA分子保留复制特点可知，¹⁵N标记的DNA分子占全部DNA总数的比例为$\frac{2}{{2}^{4}}$=$\frac{1}{8}$．PCR 技术大量扩增目的基因时，缓冲液中需要加入的引物个数计算公式为2ⁿ⁺¹-2，因此若继续循环，该DNA片段共经过30次循环后需要2³¹-2个引物．
④某样品DNA分子中共含5000个碱基对，碱基数量满足：$\frac{A+T}{G+C}$=$\frac{2}{3}$，则A+T占碱基总数的$\frac{2}{5}$，A=T占碱基总数的$\frac{1}{5}$，因此该DNA分子含有腺嘌呤数目为5000×$2×\frac{1}{5}$=2000个，若经4次循环，至少需要向试管中加入（2⁴-1）×2000=30000个腺嘌呤脱氧核苷酸．
故答案为：
①多聚酶链式反应　氢
②碱基互补配对
③$\frac{1}{8}$　2³¹-2
④30000

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．