Question

DNA测序是生命科学常规技术，可用于人类基因组和其他许多动物、植物和微生物物种的完整DNA序列的测定。链终止DNA测序法主要步骤是：先向DNA复制体系中加入能够终止新链延伸的某种脱氧核苷酸类似物，以得到各种不同长度的脱氧核苷酸链；再通过电泳呈带（按分子量大小排列），从而读出对应碱基的位置（如下图）。请分析回答：

（1）图中“加热变性”的过程实质是使_________断裂，人体细胞中完成该过程必需有____________的催化。

（2）生物体内DNA复制的特点_______________________________________________

（3）若用上述测序方法读出新链中碱基T的位置，则必须加入带标记的______________类似物。

（4）采用上述链终止法测定人类基因组DNA中的全部碱基排序，你认为至少要按图中所示模式操作________________次。

Answer

氢键 解旋酶 半保留复制，边解旋边复制 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 72

【解析】

链终止DNA测序法的主要内容步骤是：先向DNA复制体系中加入能够终止新链延伸的某种脱氧核苷酸类似物（如图中的ddAMP），以得到各种不同长度的脱氧核苷酸链；再通过电泳呈带（按分子量大小排列），从而读出对应碱基的位置。电泳主要是依据不同物质的分子量不同而将彼此分离。

（1）让DNA分子的两条链分开，在体外是采用加热变性的方法，在活细胞内依靠DNA解旋酶，它们的实质都是使氢键断裂。

（2）体内DNA复制具有半保留复制，边解旋边复制的特点。

（3）碱基T所在的核苷酸为胸腺嘧啶脱氧核苷酸，若用上述测序方法读出新链中碱基T的位置，则必须加入带标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸类似物。

（4）按上图模式每操作1次，能够测出一条链中1种碱基的位置，DNA分子中有4种碱基，操作3次就能测出DNA一条链上3种碱基的位置，空位自然是第4种碱基。再根据碱基互补配对原则，可推知DNA片段上另一条链的碱基顺序。所以从理论上讲，只要按上图模式操作3次，就能测定一段双链DNA中的全部碱基顺序，故测定人类基因组DNA中的全部碱基排序需要操作24×3=72次。