Question

【題目】用基因工程技術從分離、提純的圓褐固氮菌中獲取固氮基因，然后進行PCR擴增。表1和表2分別表示用PCR擴增固氮基因的反應體系及反應條件。

表1

PCR反 應體系	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
加去離子水補足至50 μL

表2

反應 條件		復性	延伸	30次循環后	保溫
	溫度	55 ℃	72 ℃	適宜	4 ℃
	時間	30 s	1 min	5～10 min	2 h

(1)從表1和表2中可得出，PCR技術與DNA復制相比較，主要區別之一是__________。此外，從反應條件看，所使用的DNA聚合酶應具有____________________________________的特點。每次循環都需要2種引物的主要原因是_____________________________________________。

(2)在對固氮基因產物的生產研究中，需要從復雜的細胞混合物中提取、分離高純度的蛋白質。下圖表示蛋白質提取和分離實驗涉及的相關原理。 　

①圖甲表示相對分子質量不同的蛋白質通過凝膠色譜法分離的過程。試管中收集到的液體最先出現的是相對分子質量較大的蛋白質，原因是_________________________________________。

②圖乙所示實驗模擬電泳現象，U型管左側的顏色逐漸變深，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′端開始延伸DNA鏈 相對分子質量較大的蛋白質，從凝膠顆粒之間的間隙穿過凝膠柱，路程短，移動速度較快，最先洗脫出來 Fe(OH)3膠體帶正電荷，在電場作用下，向陰極移動

【解析】

1、PCR技術的原理是模擬生物體內DNA分子復制的過程，利用DNA分子熱變形原理，通過控制溫度控制控制DNA分子的解聚和結合，DNA分子體內復制過程DNA的解旋是在解旋酶的作用下實現的；PCR擴增DNA片段過程最高經過n次擴增，形成的DNA分子數是2n個，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多孔凝膠顆粒的間隙，路程短，流動快；分子量小的分子穿過多孔凝膠顆粒內部，路程長，流動慢。

（2）凝膠材料：多孔性，多糖類化合物，如葡聚糖、瓊脂糖。

（3）分離過程：

混合物上柱→洗脫→大分子流動快、小分子流動慢→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，促使蛋白質分子的差速流動。

（4）作用：分離蛋白質，測定生物大分子分子量，蛋白質的脫鹽等。

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

（2）①相對分子質量較大的蛋白質，從凝膠顆粒之間的間隙穿過凝膠柱，路程短，移動速度較快，最先洗脫出來，因此試管中收集到的液體最先出現的是相對分子質量較大的蛋白質。
②圖乙所示實驗模擬電泳現象，U型管左側的顏色逐漸變深，原因是Fe（OH）3膠體帶正電荷，在電場作用下，向陰極移動。