Question

15．實時熒光定量PCR（qPCR）實現了PCR從定性到定量的飛躍．Taq Man探針是qPCR技術中一種常用探針（如圖1），其y末端連接熒光基團（R），3'末端連接淬滅劑（Q）．當探針完整時，R發(fā)出的熒光信號被Q吸收而不發(fā)熒光．在qPCR擴增過程中，當Taq酶遇到探針時會使探針水解而釋放出游離的R和Q，R發(fā)出的熒光信號被相應儀器檢測到，熒光信號的累積與PCR產物數量完全同步（如圖2）．請回答下列問題：

（1）與質粒相比，Taq Man探針中除熒光基團、淬滅劑外，特有的化學成分是核糖和尿嘧啶．
（2）加入到PCR反應體系的物質，除圖中所示引物、酶、模板DNA外，還應包括Mg²⁺、擴增緩沖液和4種脫氧核苷酸．
（3）根據TaqMan探針功能分析，探針中堿基序列的設計應主要依據目的基因內部部分核苷酸序列，同時要避免與引物發(fā)生堿基互補配對．
（4）根據圖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）若每分子探針水解釋放的R基團熒光強度為a，加入的目的基因為b個，請根據圖示過程，試用數學公式表示反應體系中熒光信號強度（Rn）與擴增次數（n）之間的關系：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技術的原理為DNA雙鏈復制，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，說明該探針為單鏈RNA，而質粒為小型環(huán)狀DNA，因此與質粒相比，Taq Man探針中除熒光基團、淬滅劑外，特有的化學成分是核糖和尿嘧啶．
（2）PCR技術的原理是DNA的雙鏈復制，因此需要在PCR反應體系中加入4種脫氧核苷酸作為原料．
（3）根據TaqMan探針功能分析，探針中堿基序列的設計應主要依據目的基因內部部分核苷酸序列，同時要避免與引物發(fā)生堿基互補配對．
（4）Taq酶能夠催化游離脫氧核苷酸連接到脫氧核苷酸鏈上，根據圖2，“當Taq酶遇到探針時會使探針水解而釋放出游離的R和Q”，因此該酶能夠催化RNA水解．
（5）根據題干信息可知，“熒光信號的累積與PCR產物數量完全同步”，因此計算時需要去除原來親代的DNA分子，因此若每分子探針水解釋放的R基團熒光強度為a，加入的目的基因為b個，反應體系中熒光信號強度（Rn）與擴增次數（n）之間的關系為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）

點評 本題屬于信息題，考查了基因工程的有關知識，要求考生能夠掌握DNA和RNA兩種核酸的結構區(qū)別，識記PCR技術的原理和條件，能夠根據題干和題圖信息準確答題，具有一定的難度．