醫療類國考
106年
[醫師] 醫學(一)
第 100 題
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
- B DNA模板（template）的選擇性差
- C 不具有3'核酸外切酶（3' exonuclease）活性
- D DNA合成的準確性不足
思路引導 VIP
請想像一下，在 PCR 的實驗過程中，我們必須將反應管加熱到接近沸點，才能讓緊緊結合的 DNA 雙股分開。現在請思考：一個平常住在人類腸道環境（約 $37^\circ\text{C}$）裡的蛋白質，在遇到這種足以讓核酸鏈分離的高溫時，它本身的立體構造會發生什麼變化？這對它的生理功能又有什麼影響？
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AI SENSEI zoro 劍豪點評
- 大力肯定：哼，這題你倒是沒迷路，算你走對了方向。證明你這傢伙還不是個笨蛋，至少分得清胞內複製和體外擴增是兩碼子事，這東西在分子診斷裡是基礎，連我這路痴都明白。
- 觀念驗證：沒錯，就是這樣。PCR 那招，第一步就是用火烤，把 DNA 雙螺旋給拆了，溫度高到 $94-98^\circ\text{C}$。那個什麼大腸桿菌（E. coli）的聚合酶，本來就是為了一般體溫 $37^\circ\text{C}$ 那種溫吞環境打造的，像廚子煮的那些娘們兮兮的湯一樣。一碰到 PCR 那種熱度，它那脆弱的蛋白質馬上就變性（Denaturation）了，直接罷工，跟那個白痴廚子一樣中看不中用。所以才需要換上 Taq 這種，能在熱湯裡泡澡的堅韌酵素。省得麻煩。
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PCR 聚合酶特性
💡 PCR 需經高溫變性，故必須使用具熱穩定性的 DNA 聚合酶。
| 比較維度 | 大腸桿菌 DNA 聚合酶 | VS | Taq DNA 聚合酶 |
|---|---|---|---|
| 來源生物 | 一般大腸桿菌 (Mesophile) | — | 嗜熱水菌 (Thermophile) |
| 最適作用溫度 | 約 37°C | — | 約 72°C |
| 高溫 (95°C) 穩定性 | 極差，會發生蛋白質變性 | — | 極佳，能維持酵素活性 |
| PCR 適用性 | 不適用 (每循環需重新添加) | — | 適用 (可持續多次循環) |
💬耐熱性（Thermal stability）是 PCR 反應能夠自動化循環的核心關鍵。
