Question

15．實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qPCR）實(shí)現(xiàn)了PCR從定性到定量的飛躍．Taq Man探針是qPCR技術(shù)中一種常用探針（如圖1），其y末端連接熒光基團(tuán)（R），3'末端連接淬滅劑（Q）．當(dāng)探針完整時(shí)，R發(fā)出的熒光信號(hào)被Q吸收而不發(fā)熒光．在qPCR擴(kuò)增過(guò)程中，當(dāng)Taq酶遇到探針時(shí)會(huì)使探針?biāo)�解而釋放出游離的R和Q，R發(fā)出的熒光信號(hào)被相應(yīng)儀器檢測(cè)到，熒光信號(hào)的累積與PCR產(chǎn)物數(shù)量完全同步（如圖2）．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）與質(zhì)粒相比，Taq Man探針中除熒光基團(tuán)、淬滅劑外，特有的化學(xué)成分是核糖和尿嘧啶．
（2）加入到PCR反應(yīng)體系的物質(zhì)，除圖中所示引物、酶、模板DNA外，還應(yīng)包括Mg²⁺、擴(kuò)增緩沖液和4種脫氧核苷酸．
（3）根據(jù)TaqMan探針功能分析，探針中堿基序列的設(shè)計(jì)應(yīng)主要依據(jù)目的基因內(nèi)部部分核苷酸序列，同時(shí)要避免與引物發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)．
（4）根據(jù)圖2，Taq酶的功能有催化游離脫氧核苷酸連接到脫氧核苷酸鏈上、催化RNA水解．
（5）若每分子探針?biāo)�解釋放的R基團(tuán)熒光強(qiáng)度為a，加入的目的基因?yàn)閎個(gè)，請(qǐng)根據(jù)圖示過(guò)程，試用數(shù)學(xué)公式表示反應(yīng)體系中熒光信號(hào)強(qiáng)度（Rn）與擴(kuò)增次數(shù)（n）之間的關(guān)系：Rn=ab×（2ⁿ-1）．

Answer 1

分析 1、DNA和RNA的主要區(qū)別是：五碳糖和含氮堿基不同，DNA中特有的為脫氧核糖和胸腺嘧啶，RNA中特有的為核糖和尿嘧啶．
2、PCR技術(shù)的原理為DNA雙鏈復(fù)制，所需條件有：引物、酶、模板DNA、4種脫氧核苷酸等．

解答 解：（1）分析圖解，Taq Man探針中含有堿基U，說(shuō)明該探針為單鏈RNA，而質(zhì)粒為小型環(huán)狀DNA，因此與質(zhì)粒相比，Taq Man探針中除熒光基團(tuán)、淬滅劑外，特有的化學(xué)成分是核糖和尿嘧啶．
（2）PCR技術(shù)的原理是DNA的雙鏈復(fù)制，因此需要在PCR反應(yīng)體系中加入4種脫氧核苷酸作為原料．
（3）根據(jù)TaqMan探針功能分析，探針中堿基序列的設(shè)計(jì)應(yīng)主要依據(jù)目的基因內(nèi)部部分核苷酸序列，同時(shí)要避免與引物發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)．
（4）Taq酶能夠催化游離脫氧核苷酸連接到脫氧核苷酸鏈上，根據(jù)圖2，“當(dāng)Taq酶遇到探針時(shí)會(huì)使探針?biāo)�解而釋放出游離的R和Q”，因此該酶能夠催化RNA水解．
（5）根據(jù)題干信息可知，“熒光信號(hào)的累積與PCR產(chǎn)物數(shù)量完全同步”，因此計(jì)算時(shí)需要去除原來(lái)親代的DNA分子，因此若每分子探針?biāo)�解釋放的R基團(tuán)熒光強(qiáng)度為a，加入的目的基因?yàn)閎個(gè)，反應(yīng)體系中熒光信號(hào)強(qiáng)度（Rn）與擴(kuò)增次數(shù)（n）之間的關(guān)系為Rn=ab×（2ⁿ-1）．
故答案為：
（1）核糖和尿嘧啶
（2）4種脫氧核苷酸
（3）目的基因內(nèi)部部分核苷酸序列     引物
（4）催化游離脫氧核苷酸連接到脫氧核苷酸鏈上     催化RNA水解
（5）Rn=ab×（2ⁿ-1）

點(diǎn)評(píng) 本題屬于信息題，考查了基因工程的有關(guān)知識(shí)，要求考生能夠掌握DNA和RNA兩種核酸的結(jié)構(gòu)區(qū)別，識(shí)記PCR技術(shù)的原理和條件，能夠根據(jù)題干和題圖信息準(zhǔn)確答題，具有一定的難度．