Question

【題目】新型冠狀病毒（COVID-19）的核酸檢測采用逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)。先將樣本RNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA，再以DNA為模板進(jìn)行擴(kuò)增。請據(jù)此回答下列問題：

（1）樣本RNA逆轉(zhuǎn)錄成DNA的原料是______________________。

（2）逆轉(zhuǎn)錄PCR反應(yīng)中使用的DNA聚合酶是從水生棲熱菌Thermus Aquaticus（Taq）中分離提取。該菌分離提取的DNA聚合酶優(yōu)勢在于_____________。

（3）逆轉(zhuǎn)錄PCR反應(yīng)中熱變性過程DNA結(jié)構(gòu)的變化是__________________________。

（4）下表是用于COVID-19的cDNA擴(kuò)增的兩種引物序列，請據(jù)表回答相關(guān)問題：

引物名稱	引物序列（5′-3′）
引物1	TTCGATGTTGAGGGTGCTCAT
引物2	TCACACCAGTTGAAAATCCTAATTG

①引物1對應(yīng)的模板鏈序列為________________。

②下圖為cDNA的部分序列，請問引物1和引物2分別對應(yīng)的位置是_________

A．Ⅰ和Ⅱ B．Ⅰ和Ⅲ C．Ⅲ和Ⅳ D．Ⅱ和Ⅲ

（5）PCR技術(shù)獲取目的基因的優(yōu)勢是________________________________。

（6）能否利用COVID-19的遺傳物質(zhì)作為基因工程的載體?請說明原因_____________________。

Answer 1

【答案】dNTPs（脫氧核苷酸） 耐高溫 DNA雙鏈間的氫鍵斷裂，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，DNA變?yōu)閱捂?/span> 5′-ATGAGCACCCTCAACATCGA-3′ D 可以在短時間內(nèi)大量擴(kuò)增目的基因 不能：基因工程中目的基因為雙鏈DNA片段，面2019-nCoV的遺傳物質(zhì)為單鏈RNA片段。二者結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，目的基因無法插入RNA片段中，因此2019-nCoV的遺傳物質(zhì)無法成為基因工程的載體。

【解析】

PCR技術(shù)：
（1）概念：PCR全稱為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項在生物體外復(fù)制特定DNA的核酸合成技術(shù)。
（2）原理：DNA復(fù)制。
（3）前提條件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一對引物。
（4）條件：模板DNA、四種脫氧核苷酸、一對引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）。
（5）過程：高溫變性：DNA解旋過程（PCR擴(kuò)增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動解開）；低溫復(fù)性：引物結(jié)合到互補(bǔ)鏈DNA上；中溫延伸：合成子鏈。

（1）逆轉(zhuǎn)錄PCR與常規(guī)PCR的差異在于：在PCR之前加入一個逆轉(zhuǎn)錄過程，根據(jù)所學(xué)知識，逆轉(zhuǎn)錄以RNA為模板，以dNTPs（脫氧核苷酸）為原料，合成的產(chǎn)物為DNA單鏈，再通過DNA聚合酶，可以合成雙鏈DNA分子。

（2）PCR變性采用高溫的方式加熱到90-95℃使DNA雙鏈打開，退火和延伸的溫度也相對較高，而普通細(xì)菌中的DNA聚合酶無法耐高溫，需要尋找一種極熱環(huán)境下的細(xì)菌，提取其DNA聚合酶才能適用于PCR反應(yīng)。因此該DNA聚合酶的優(yōu)勢是耐高溫。

（3）熱變性時DNA雙鏈間的氫鍵斷裂，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，DNA變?yōu)閱捂湣?/span>

（4）①引物與模板鏈序列滿足堿基互補(bǔ)配對原則，因此引物1對應(yīng)的模板鏈序列為5′-ATGAGCACCCTCAACATCGAA-3′；

②引物1和引物2的序列應(yīng)滿足延伸方向為5′→3′，且其延伸的方向應(yīng)包含目的基因片段，因此可知引物1和引物2只能分別選擇Ⅱ和Ⅲ。即D正確。

（5）PCR技術(shù)相較于其他獲取目的基因的方法的優(yōu)勢在于可以快速獲得大量目的基因。

（6）基因工程中目的基因為雙鏈DNA片段，2019-nCoV的遺傳物質(zhì)為單鏈RNA片段。二者結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，目的基因無法插入RNA片段中，因此2019-nCoV的遺傳物質(zhì)無法成為基因工程的載體。