备课素材：Taq DNA聚合酶及其功能特性2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

TaqDNA聚合酶及其功能特性 2019版高中生物学选择性必修三说，PCR需要耐高温的DNA聚合酶： TaqDNA聚合酶是第一个被发现的热稳定DNA聚合酶，最初由Saiki等从温泉中分离的一株水生噬热杆菌中提取获得。 Taq DNA聚合酶 那么，Taq DNA聚合酶有什么功能特性？ Taq DNA聚合酶是从一种嗜热细菌中分离提取的，该菌是1966年从美国黄石国家森林公园的一个热泉中发现的。实验表明，PCR反应时变性温度为95度，50个循环后，Taq DNA聚合酶仍有65%的活性。Taq DNA聚合酶的热稳定性是该酶用于PCR的前提条件，也是PCR技术能迅速发展和广泛应用的原因。 Taq DNA聚合酶的功能特性： Taq DNA聚合酶的氨基酸顺序，特别是氨基酸的前1/3区域，与大肠杆菌聚合酶I非常相似，因而它们属于一种多功能酶。 1．具有5'→3'聚合作用 可以以DNA为模板，以结合在特定DNA模板上的引物为出发点，将四种脱氧核苷酸以碱基互补配对的方式按5'→3'方向沿模板顺序合成新的DNA链。 2．具有5’→3'核酸外切酶活性 Taq DNA聚合酶具有依赖于DNA合成作用的链置换的5’→3’核酸外切酶活性，无论单链DNA还是退火到M13模板上，5’端32P标记的寡核苷酸均不降解。 另外，如果模板上有一段退火的3’磷酸化的阻断物会被逐个切换而不会阻止来自上游引物链的延伸，即它并不抑制在3'一OH末端上游引物的掺入。 PCR技术示意图 例、Taq DNA聚合酶还具有逆转灵活性，其作用类似于逆转录酶。Taq DNA聚合酶表现为Mg2+依赖，该酶的催化活性对Mg2+浓度非常敏感。测定结果为MgCl2浓度在2.0 mmol/L时该酶催化活性最高，此浓度能最大限度地激活Taq DNA聚合酶的活性，Mg2+过高就抑制酶活性，因而MgCl2的浓度在不同的反应体系中应适当调整，优化浓度。Taq DNA聚合酶具有5′→3′聚合酶活性和5′→3′外切酶活性，而无3′→5′外切酶活性，它不具有校对活性。因而在PCR中如发生某些碱基的错配，该酶是没有校正功能的。Taq DNA聚合酶的碱基错配几率为2.1×10-4。 （1）Taq DNA聚合酶在高温下仍保持活性，因此在PCR扩增时可以       加入，       （填“需要”或“不需要”）再添加。 （2）影响PCR反应的影响因素除引物、反应温度、时间和TaqDNA 聚合酶浓度外，从材料中可知，还应有        。 （3）这种嗜热细菌能够在热泉中生存，这是        的结果。 （4）PCR中由碱基错配引起的变异属于       。假设对一个DNA进行扩增，第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配，则扩增若干次后检测所有DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占       。 答案： （1）一次性　不需要　（2）Mg2+浓度　（3）长期自然选择　（4）基因突变　1/2 解析： （1）据题意知：PCR 反应时变性温度为80～100℃，50 个循环后 Taq DNA 聚合酶仍有65％的活性，而PCR一般经历三十多次循环，Taq DNA 聚合酶一次加入即可，不需再添加。 （2）PCR的条件：引物、反应温度和时间、酶浓度等，由于 Taq DNA聚合酶的本质是蛋白质，除受温度、酸碱度影响外，还受金属离子影响，如Mg2+。 （3）高温环境定向选择耐高温的生物生存。 （4）基因突变是基因内部某一位点出现碱基的替换、增添或缺失，若一个DNA分子第一次复制时一条链发生碱基错配，以后复制过程中，凡以该条链半保留复制产生的 DNA 均属突变的DNA，占总DNA的1/2 。 学科网（北京）股份有限公司 $