Question

【題目】用基因工程技術(shù)從分離、提純的圓褐固氮菌中獲取固氮基因，然后進(jìn)行PCR擴(kuò)增。表1和表2分別表示用PCR擴(kuò)增固氮基因的反應(yīng)體系及反應(yīng)條件。

表1

PCR反 應(yīng)體系	緩沖液	脫氧核苷酸	引物A	引物B	DNA聚合酶	模板DNA
50 μL	5 μL	0.5 μL	0.5 μL	0.5 μL	0.5U	1～2 μL
加去離子水補(bǔ)足至50 μL

表2

反應(yīng) 條件		復(fù)性	延伸	30次循環(huán)后	保溫
	溫度	55 ℃	72 ℃	適宜	4 ℃
	時(shí)間	30 s	1 min	5～10 min	2 h

(1)從表1和表2中可得出，PCR技術(shù)與DNA復(fù)制相比較，主要區(qū)別之一是__________。此外，從反應(yīng)條件看，所使用的DNA聚合酶應(yīng)具有____________________________________的特點(diǎn)。每次循環(huán)都需要2種引物的主要原因是_____________________________________________。

(2)在對(duì)固氮基因產(chǎn)物的生產(chǎn)研究中，需要從復(fù)雜的細(xì)胞混合物中提取、分離高純度的蛋白質(zhì)。下圖表示蛋白質(zhì)提取和分離實(shí)驗(yàn)涉及的相關(guān)原理。 　

①圖甲表示相對(duì)分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)通過(guò)凝膠色譜法分離的過(guò)程。試管中收集到的液體最先出現(xiàn)的是相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)，原因是_________________________________________。

②圖乙所示實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬電泳現(xiàn)象，U型管左側(cè)的顏色逐漸變深，原因是_____________________。

Answer 1

【答案】需要ATP(或需要加入引物，或不需要解旋酶等)　 耐高溫 DNA聚合酶只能從3′端開(kāi)始延伸DNA鏈 相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)，從凝膠顆粒之間的間隙穿過(guò)凝膠柱，路程短，移動(dòng)速度較快，最先洗脫出來(lái) Fe(OH)3膠體帶正電荷，在電場(chǎng)作用下，向陰極移動(dòng)

【解析】

1、PCR技術(shù)的原理是模擬生物體內(nèi)DNA分子復(fù)制的過(guò)程，利用DNA分子熱變形原理，通過(guò)控制溫度控制控制DNA分子的解聚和結(jié)合，DNA分子體內(nèi)復(fù)制過(guò)程DNA的解旋是在解旋酶的作用下實(shí)現(xiàn)的；PCR擴(kuò)增DNA片段過(guò)程最高經(jīng)過(guò)n次擴(kuò)增，形成的DNA分子數(shù)是2n個(gè)，其中只有2條單鏈不含有引物。

2、凝膠色譜法（分配色譜法）

（1）原理：分子量大的分子通過(guò)多孔凝膠顆粒的間隙，路程短，流動(dòng)快；分子量小的分子穿過(guò)多孔凝膠顆粒內(nèi)部，路程長(zhǎng)，流動(dòng)慢。

（2）凝膠材料：多孔性，多糖類(lèi)化合物，如葡聚糖、瓊脂糖。

（3）分離過(guò)程：

混合物上柱→洗脫→大分子流動(dòng)快、小分子流動(dòng)慢→收集大分子→收集小分子。

洗脫：從色譜柱上端不斷注入緩沖液，促使蛋白質(zhì)分子的差速流動(dòng)。

（4）作用：分離蛋白質(zhì)，測(cè)定生物大分子分子量，蛋白質(zhì)的脫鹽等。

（1）從表1和表2中可得出，PCR技術(shù)與DNA復(fù)制相比較，主要區(qū)別之一是PCR技術(shù)不需要ATP（或需要加入引物，或不需要解旋酶等）。此外，從反應(yīng)條件看，所使用的DNA聚合酶應(yīng)具有耐高溫的特點(diǎn)。每次循環(huán)都需要2種引物的主要原因是DNA聚合酶只能從3′端開(kāi)始延伸DNA鏈。

（2）①相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)，從凝膠顆粒之間的間隙穿過(guò)凝膠柱，路程短，移動(dòng)速度較快，最先洗脫出來(lái)，因此試管中收集到的液體最先出現(xiàn)的是相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)。
②圖乙所示實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬電泳現(xiàn)象，U型管左側(cè)的顏色逐漸變深，原因是Fe（OH）3膠體帶正電荷，在電場(chǎng)作用下，向陰極移動(dòng)。