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DNA是主要遺傳物質(zhì),能夠儲存足夠量的遺傳信息,這此遺傳信息就蘊藏在4種脫氧核苷酸的排列順序之中。如何才能測定某段DNA分子的序列信息呢?
DNA測序技術(shù)到目前為止已經(jīng)發(fā)展了三代。第一代DNA測序技術(shù)是1975年由桑格和考爾森開創(chuàng)的鏈終止法又稱Sanger法。在1977年,桑格測定了第一個基因組序列,噬菌體X174,全長5375個堿基。自此,人類獲得了窺探生命遺傳差異本質(zhì)的能力,并以此為開端步入基因組學時代。這種方法至今還在廣泛使用。研究人員在Sanger法的多年實踐之中不斷對其進行改進。在2001年完成的首個人類基因組圖譜就是以改進了的Sanger法進行測序的。
Sanger法核心原理:由于雙脫氧核苷酸(ddNTP)的2′和3′都不含羥基,其在DNA的合成過程中不能形成磷酸二酯鍵,因此可以中斷DNA分子合成反應(yīng),在四個含有4種脫氧核苷酸(dNTP)的DNA體外合成反應(yīng)體系中分別加入一定比例帶有放射性同位素標記的ddNTP(分別為:ddATP,ddCTP,ddGTP和ddTTP)。在PCR過程中復(fù)制隨機終止,產(chǎn)生四組不同長度的一系列終止處帶有標記的DNA片段。然后在變性凝膠(加入尿素等堿性物質(zhì))_上進行電泳和放射自顯影后,可以根據(jù)電泳帶的位置確定待測分子的DNA序列,具體過程見下圖。
注:ddA是ddATP的縮寫形式請回答問題:
(1)上圖橫線中應(yīng)該加入的物質(zhì)是 DNA聚合酶DNA聚合酶。
(2)材料中還提到“在變性凝膠上進行電……”請結(jié)合所學知識解釋“變性”含義,以及為什么要變性處理 變性:破壞DNA分子中的氫鍵,使DNA分子由雙鏈變成單鏈。變性的目的:避免模板鏈對實驗結(jié)果的影響變性:破壞DNA分子中的氫鍵,使DNA分子由雙鏈變成單鏈。變性的目的:避免模板鏈對實驗結(jié)果的影響。
(3)如果電泳結(jié)果如圖所示,請同學們寫出待測DNA分子的序列 AGTCDAGCTTAG TCAGCTCGAATCAGTCDAGCTTAG TCAGCTCGAATC。
(4)第一代測序技術(shù)(Sanger法)能不能測定序列信息完全未知的DNA,為什么?不能;因為Sanger法實施過程中需要引物,而引物的設(shè)計也是根據(jù)已知序列設(shè)計的,所以對于序列信息完全未知的DNA是無法進行測序的不能;因為Sanger法實施過程中需要引物,而引物的設(shè)計也是根據(jù)已知序列設(shè)計的,所以對于序列信息完全未知的DNA是無法進行測序的。
【考點】DNA分子的復(fù)制過程.
【答案】DNA聚合酶;變性:破壞DNA分子中的氫鍵,使DNA分子由雙鏈變成單鏈。變性的目的:避免模板鏈對實驗結(jié)果的影響;AGTCDAGCTTAG TCAGCTCGAATC;不能;因為Sanger法實施過程中需要引物,而引物的設(shè)計也是根據(jù)已知序列設(shè)計的,所以對于序列信息完全未知的DNA是無法進行測序的
【解答】
【點評】
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