Taq DNA聚合酶

试题研究：Taq DNA聚合酶是选修教材中出现的酶，和PCR技术产生的密切的关系，需要拓展相关的知识。

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 ，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。

试题： 

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

链接：聚合酶链反应（PCR）扩增和化学方法人工合成目的基因的区别

链接：PCR技术中的若干问题