Question

阅读资料，回答问题。

DNA是主要遗传物质，能够储存足够量的遗传信息，这此遗传信息就蕴藏在4种脱氧核苷酸的排列顺序之中。如何才能测定某段DNA分子的序列信息呢?

DNA测序技术到目前为止已经发展了三代。第一代DNA测序技术是1975年由桑格和考尔森开创的链终止法又称Sanger法。在1977年，桑格测定了第一个基因组序列，噬菌体X174，全长5375个碱基。自此，人类获得了窥探生命遗传差异本质的能力，并以此为开端步入基因组学时代。这种方法至今还在广泛使用。研究人员在Sanger法的多年实践之中不断对其进行改进。在2001年完成的首个人类基因组图谱就是以改进了的Sanger法进行测序的。

Sanger法核心原理：由于双脱氧核苷酸(ddNTP)的2′和3′都不含羟基，其在DNA的合成过程中不能形成磷酸二酯键，因此可以中断DNA分子合成反应，在四个含有4种脱氧核苷酸(dNTP)的DNA体外合成反应体系中分别加入一定比例带有放射性同位素标记的ddNTP(分别为：ddATP，ddCTP，ddGTP和ddTTP)。在PCR过程中复制随机终止，产生四组不同长度的一系列终止处带有标记的DNA片段。然后在变性凝胶(加入尿素等碱性物质)_上进行电泳和放射自显影后，可以根据电泳带的位置确定待测分子的DNA序列，具体过程见下图。

注：ddA是ddATP的缩写形式请回答问题：

(1)上图横线中应该加入的物质是___________。

(2)材料中还提到“在变性凝胶上进行电……”请结合所学知识解释“变性”含义，以及为什么要变性处理。___________

(3)如果电泳结果如上图所示，请同学们写出待测DNA分子的序列______。

(4)第一代测序技术(Sanger法)能不能测定序列信息完全未知的DNA，为什么? _________

Answer

DNA聚合酶 变性：破坏DNA分子中的氢键，使DNA分子由双链变成单链。变性的目的：避免模板链对实验结果的影响 AGTCDAGCTTAG TCAGCTCGAATC 不能；因为Sanger法实施过程中需要引物，而引物的设计也是根据已知序列设计的，所以对于序列信息完全未知的DNA是无法进行测序的。

【解析】

PCR技术：

1、概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。

2、原理：DNA复制。

3、前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一对引物。

4、条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。

5、过程：①高温变性：DNA解旋过程（PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开）；低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。

(1)DNA体外复制所需的条件是模板DNA、dNTP、一对引物、DNA聚合酶，故上图横线中应该加入的物质是DNA聚合酶。

(2) 变性是指破坏DNA分子中的氢键，使DNA分子由双链变成单链。变性的目的是避免模板链对实验结果的影响。

(3)根据如上图所示电泳结果可以读取的序列AGTCDAGCTTAG，根据碱基互补配对原则，可判断互补链的序列为TCAGCTCGAATC。

(4)第一代测序技术(Sanger法)不能测定序列信息完全未知的DNA，因为Sanger法实施过程中需要引物，而引物的设计也是根据已知序列设计的，所以对于序列信息完全未知的DNA是无法进行测序的。