Question

1．定点突变技术是指通过聚合酶链式反应（PCR）向目的基因片段中引入所需变化．GFP（绿色荧光蛋白）的发光基团是第65至67位的三个氨基酸（丝氨酸-酪氨酸-甘氨酸），该发光基团可利用定点突变技术使第66位酪氨酸换成组氨酸，即可发出更明亮的蓝光，成为蓝色荧光蛋白．

（1）定点突变第一步得把突变位点设计在引物上，据图1中信息人工合成短DNA引物应包含的序列是AGAGTGCTC，突变位点一般设计在引物中间位置的理由是突变位点碱基不能互补配对，但两侧序列仍能互补配对，该定点突变技术是否成功的标志是荧光蛋白发出蓝色光，该技术属于蛋白质工程的范畴．
（2）如下所示，如果要用PCR扩增以下DNA模板中的基因1（左），一位同学设计了一对引物如下（右），该设计不合理的理由是引物l和引物2因互补配对不能与基因1上下游的特定序列结合而失效．
5′------基因1------3′引物1 5′--AGATCT---3′
3′------基因1------5′引物2　5′--TCTAGA---3′
（3）如图2表示引物修正后PCR扩增目的基因（基因1）的第3轮循环的示意图．若再进行一轮循环，仅有基因1（含引物）的DNA片段有8个．

Answer 1

分析 1、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．采用PCR技术扩增DNA的过程中，DNA数目以指数的方式扩增，即约2ⁿ．
2、设计正向引物时，该引物序列应该为待扩增DNA序列接近5′端处的序列；设计反向引物时，该引物序列应该是待扩增DNA序列接近3′端处的序列的反向互补序列．引物设计应避免一条引物内的互补性超过3个碱基． 如果不遵循这个法则，那么可能出现使引物不能与其目标序列结合的二级结构．据图分析引物l和引物2因互补配对，因此不能与基因1上下游的特定序列结合而失效．

解答 解：（1）根据图1中所示，第66位酪氨酸（UAC）换成组氨酸（CAC），可以推导出相应的基因ATG突变为GTG．因此若把突变位点设计在引物上，人工合成短DNA引物应包含的序列是AGAGTGCTC．由于突变位点碱基不能互补配对，但两侧序列仍能互补配对，因此突变位点一般设计在引物中间位置．定点突变技术使第66位酪氨酸换成组氨酸，即可发出更明亮的蓝光，成为蓝色荧光蛋白．因此该定点突变技术是否成功的标志是荧光蛋白发出蓝色光，该技术属于蛋白质工程的范畴．
（2）图中引物l和引物2会因互补配对不能与基因1上下游的特定序列结合而失效．
（3）图2中共有8个DNA分子，即2³=8，因此共复制了3次；图2中8个DNA分子共有16条链，其中有8条链比基因1长，还有8条与基因1等长，根据DNA半保留复制特点，其再进行一轮循环，仅有基因1（含引物）的DNA片段有8个．
故答案为：
（1）AGAGTGCTC       突变位点碱基不能互补配对，但两侧序列仍能互补配对（错配引物仍能引导完成DNA复制）        荧光蛋白发出蓝色光　蛋白质
（2）引物l和引物2因互补配对不能与基因1上下游的特定序列结合而失效
（3）3　  　8

点评 本题综合考查PCR技术的原理和应用、DNA半保留复制，要求考生识记PCR的中文名称及条件；掌握DNA半保留复制特点，能根据该特点进行相关的计算，再结合所学的知识答题．