Giải Câu hỏi 1 trang 19 Chuyên đề Sinh học 12

Lời giải

Kĩ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction – phản ứng chuỗi polymerase) là kĩ thuật nhân bản (khuếch đại) một đoạn gene (đoạn DNA) đích thành số lượng lớn bản sao ngay trong ống nghiệm, dựa trên nguyên tắc bổ sung và khả năng tổng hợp DNA của enzyme DNA polymerase chịu nhiệt (Taq polymerase).

Thành phần cần cho phản ứng PCR:
- DNA khuôn chứa đoạn gene cần nhân bản.
- Hai loại mồi (primer) là các đoạn oligonucleotide ngắn, bổ sung với hai đầu của hai mạch khuôn, xác định điểm khởi đầu tổng hợp.
- Enzyme DNA polymerase chịu nhiệt (Taq polymerase).
- Bốn loại nucleotide tự do (A, T, G, C) làm nguyên liệu.
- Dung dịch đệm chứa ion $Mg^{2+}$.

Quy trình nhân bản gồm nhiều chu kì nối tiếp nhau, mỗi chu kì gồm 3 bước:

a) Biến tính (tách mạch) DNA: nâng nhiệt độ lên khoảng $94 - 95\,^{\circ}C$ làm các liên kết hydrogen giữa hai mạch bị phá vỡ, phân tử DNA khuôn tách thành hai mạch đơn.

b) Gắn mồi (bắt cặp): hạ nhiệt độ xuống khoảng $50 - 65\,^{\circ}C$, mỗi mồi bắt cặp bổ sung với một đầu tương ứng trên mạch khuôn đơn.

c) Kéo dài (tổng hợp mạch mới): nâng nhiệt độ lên khoảng $72\,^{\circ}C$ (nhiệt độ hoạt động tối ưu của Taq polymerase); enzyme sử dụng các nucleotide tự do, kéo dài mạch mới từ đầu mồi theo nguyên tắc bổ sung với mạch khuôn.

Kết thúc một chu kì, từ một phân tử DNA tạo ra hai phân tử DNA con. Các chu kì được lặp lại (thường $25 - 35$ chu kì), sau mỗi chu kì số phân tử DNA tăng gấp đôi, nên sau $n$ chu kì, từ một phân tử DNA ban đầu tạo ra $2^{n}$ phân tử DNA. Nhờ đó chỉ trong thời gian ngắn thu được lượng lớn bản sao của đoạn gene đích.

Đáp số