106年:醫學一(2)

大腸桿菌 DNA 複製(DNA replication )的DNA 聚合 酶無法用於聚合 酶鏈鎖反應( polymerase chain reaction;PCR )的主要原因為何?

A熱穩定性( thermal stability )差
BDNA 模板(template )的選擇性差
C不具有 3'核酸外切 酶(3' exonuclease )活性
DDNA 合成的準確性不足

詳細解析

本題觀念:

本題考查大腸桿菌(E. coli)DNA 聚合酶(DNA polymerase)無法用於聚合酶鏈鎖反應(polymerase chain reaction, PCR)的主要原因。PCR 反應需要在高溫(~95°C)進行 DNA 變性(denaturation),而 E. coli DNA 聚合酶在此溫度會不可逆失活。PCR 技術後來改用來自嗜熱菌(如 Thermus aquaticus)的 Taq DNA 聚合酶,因其具有優異的熱穩定性(thermal stability)。

選項分析

(A) 熱穩定性(thermal stability)差 ✅

  • 正確答案。E. coli DNA 聚合酶(如 Pol I 的 Klenow fragment)最適反應溫度約 37°C,在 PCR 的高溫變性步驟(95°C)時會迅速失活(半衰期極短)。因此早期 PCR 每個循環都必須重新添加新鮮的 E. coli 聚合酶,既費時又昂貴,且效率極差。Taq 聚合酶在 95°C 半衰期超過 40 分鐘,能耐受多個 PCR 循環。

(B) DNA 模板(template)的選擇性差 ❌

  • 錯誤。E. coli DNA 聚合酶能有效讀取各種單股 DNA 模板,模板選擇性並非其不適用 PCR 的主要問題。

(C) 不具有 3' 核酸外切酶(3

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