第 一 題

【破題】聚合酶鏈鎖反應（Polymerase chain reaction, PCR）是一種利用體外（in vitro）模擬體內DNA複製機制，藉由溫度變化進行熱循環控制，快速且大量增幅特定目標核酸序列的分子生物學技術。其單一循環（cycle）主要包含以下三個核心步驟： 【論述】 一、變性（Denaturation）

「DNA 的融解溫度（melting temperature, Tm）」係指使溶液中 50% 的雙股 DNA（dsDNA）受熱變性（denaturation）解開成為單股 DNA（ssDNA）時的溫度。其特徵與影響因素包含：(1) 鹼基組成：G-C 鹼基對間具有三個氫鍵（hydrogen bonds），較 A-T 鹼基對（兩個氫鍵）需要更多熱能才能打破，故 G-C 含量（GC content）愈高，Tm 愈高；(2) 分子長度：DNA 片段愈長，整體鹼基堆疊作用力（base-stacking interactions）與氫鍵總數愈多，Tm 愈高；(3) 離子強度（ionic strength）：溶液中的陽離子（如 Mg²⁺ 或 K⁺）可屏蔽 DNA 磷酸骨架（phosphate backbone）間的負電荷相斥力，穩定雙股結構進而提高 Tm。在 PCR 實務應用中，Tm 為設定引子黏合溫度（annealing temperature, Ta）的關鍵運算依據，通常 Ta 會設定在低於引子 Tm 約 3~5°C 處，以兼顧引子與模板結合的效率與序列專一性。