多聚酶链式反应扩增DNA片段

1、题：多聚酶链式反应扩增DNA片段学情分析： 本课题的内容，由于学生刚刚接触到多聚酶链式反应扩增DNA（即PCR技术）的相关知识，对什么是PCR技术没有感性上的认识，也无理性的认识，所以如何调动学生的积极性，充分参与到学习与认知的过程中来，是教师上这节课的重要目标。为了上好这节课，我从指导思想、教学方法、教学目标及学法等各方面做了充分的准备。教学指导思想：以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情景、协作、会话等学习环境，充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识意义建构的目的。教学方法的设计：上本节课我主要采用建构主义

2、的教学方法，充分结合教材特点和学生实际，根据本节课的知识特点，先建立知识框架，在教师情景创设的引导下，通过介绍PCR是一种在体外迅速扩增DNA片段的技术，并说明这一技术在遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学研究、基因克隆等方面都有着广泛的应用，以增强学生学习的兴趣和自信心，然后再说明本课题的目标。教学目标：主要包括三个方面，第一是知识与技能，理解PCR的原理；第二是过程与方法，体验PCR这一常规的分子生物学实验方法，培养、学生分析、思考、探究的能力，以及初步学会实验设计的思路；第三是情感态度与价值观，了解PCR的应用，要求学生勤于思考，让学生在课堂上通过发现问题，发表见解，提高对自我价值的认识，

3、并感到学习成功带来的快乐。学法设计：让学生用探索法、发现法去建构知识，用书本上学到的基本知识和原理来转化为自己设计实验的依据，并寻求解决问题的答案。在教学过程中，先引导学生回忆必修2的有关DNA在细胞内复制的知识，了解DNA双链的方向，区分DNA的3端和5端。在此基础上，让学生考虑我们在体外进行DNA的复制需要创造哪些条件及原料、酶等成分，引导学生思考和分析，通过小组间的讨论，自己设计实验，培养学生发现问题、分析问题、解决问题能力。在学生清楚了参与PCR的各种组成成分和反应条件的基础上，对于PCR反应过程的教学难度和重点就可以逐一突破了，每一轮反应的三个基本步骤变性、复性、延伸，每一步骤的作用

4、也就迎刃而解了。如为什么至少需要两种引物、为什么需要耐高温的TaqDNA聚合酶、子链延伸的方向为什么从引物的3端延伸等等这些问题。上完这节课后，学生的学习情况是令人满意的，在某些方面还达到了另人意想不到的效果，值得我在今后的教学中认真借鉴。教学重点：PCR的原理和PCR的基本操作教学难点：PCR的原理教学准备：PPT课件，多媒体视频教学过程：（一）引入新课在现代生物技术中，DNA技术可谓是尖端技术。人类基因组计划、基因工程、基因诊断、基因检测、古生物鉴定等都离不开对DNA分子碱基序列的分析。而分析DNA碱基序列，就需要一定量的DNA片段。怎样迅速获得足够量的DNA片段呢？今天我们来研究学习DN

5、A分子的扩增技术PCR技术。（二）进行新课1基础知识PCR技术扩增DNA的过程，与细胞内DNA复制过程类似：（1） 细胞内DNA复制条件分析：条件组分作用模板DNA的两条单链提供复制的模板原料四种脱氧核苷酸合成DNA子链的原料酶解旋酶DNA聚合酶打开DNA双螺旋催化合成DNA子链能量ATP为解螺旋和合成子链供能引物RNA为DNA聚合酶提供合成的3端起点（2） 细胞内DNA复制过程1）DNA的反向平行结构：（结合投影图）核苷酸分子的结构与方向性：（分子结构模式图）由核苷酸通过3,5-磷酸二酯键连接形成核苷酸长链：（模式图，体现方向性）。DNA双螺旋结构的反向平行结构：2）DNA的复制过程:解旋：

6、解旋酶、ATP，DNA两条链打开，形成两条DNA单链。引物结合：在DNA单链3端与DNA反向配对结合，确保引物3端与DNA单链准确配对。DNA聚合酶结合：子链合成：DNA聚合酶从引物3端开始，将配对的脱氧核苷酸连接起来。后续加工：DNA聚合酶I将引物切去，并合成空缺处的DNA单链，再由DNA连接酶将不连续的DNA子链连接起来（半不连续合成。先导链，滞后链）子链合成特点：不能从头合成；合成方向为“53合成”。感悟生命的神秘：DNA聚合酶不但能够催化磷酸二酯键的形成，还具有校对功能。它在每引入一个核苷酸后都要复查一次，只有碱基配对无误后才能继续往下聚合，它不能从头合成。RNA聚合酶没有校对功能，因

7、此RNA的合成不需要引物，而是从头合成的，它的错配可能性较大，在RNA引物完成功能后即被DNA聚合酶I删去，代之以高保真的DNA链。思考DNA分子能准确复制的原因有哪些？DNA双螺旋结构提供模板；碱基互补配对；DNA聚合酶的复查功能。思考细胞内哪些物质是从头合成的？RNA合成、蛋白质合成。（3） DNA分子复制的人工控制解开螺旋：在80100时，DNA双螺旋打开，形成两条DNA单链，称为变性。恢复螺旋：在50左右时，两条DNA单链重新形成双螺旋结构，称为复性。复制条件：缓冲液,DNA模板,四种脱氧核苷酸,热稳定DNA聚合酶,两种引物。反应场所：PCR仪（自动温度周期性调节）。思考缓冲液相当细胞

8、内的什么成分？（核基质）（4） PCR的反应过程变性：在95时DNA解旋复性：在50时引物与DNA单链结合延伸：在72时合成DNA子链（两个引物间的序列）2实验操作21PCR反应体系：缓冲液、DNA模板，四种脱氧核苷酸原料、热稳定DNA聚合酶、两种RNA引物，水22实验操作步骤23按照PCR反应体系配方配制反应液；（2）将PCR反应体系50L用微量移液器转移到微量离心管（0.5mL）中；（3）将微量离心管放到PCR仪中；（4）设置PCR仪的工作参数。（5）DNA在PCR仪中大量扩增。24水浴法：将微型离心管依次在95、55、72的恒温水浴锅中循环处理相应时间。3实验注意事项31避免外源DNA污

9、染：所用仪器、缓冲液、蒸馏水等使用前高压灭菌。32缓冲液和酶分装成小份，20低温保存。33每添加一种反应成分，更换一个移液器的枪头。34混匀后离心处理，使反应液集中在离心管底部。4结果分析与评价：41反应液稀释：取2LPCR反应液，添加98L蒸馏水；2分光光度计调零：将100L蒸馏水添加到比色杯中，在260nm处将分光光度计调整读数为零。42将100L反应稀释液倒入比色杯中，测定在260nm处的光吸收值。43计算：DNA含量50光吸收值稀释倍数（三）课堂总结、点评（四）实例探究例1在（）的温度范围内，DNA的双螺旋结构解开A.1020B.80100C.2030D.4060解析：蛋白质大多不能忍

10、受6080的高温，而DNA在80以上才会变性。答案：B例2关于DNA的复制，下列叙述正确的是（）A.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从5端延伸DNA链B.DNA复制不需要引物C.引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合D.DNA的合成方向总是从子链的3端向5端延伸来源:学。科。网Z。X。X。K解析：由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3端即复制方向由3端向5端延伸；由于DNA分子是反向平行的，子链是依据碱基互补配对原则，在DNA聚合酶作用下合成的，其合成方向是从子链5端向3端延伸。答案：C（五）综合应用例3下列有关PCR描述，不正确的是（） A.是一种酶促反应 B.引物

11、决定了扩增的特异性 C.扩增产量按y（1X）n D.扩增对象是氨基酸序列 E.扩增对象是DNA序列解析：PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，它以极少量的DNA为模板，以四种脱氧核苷酸为原理，在引物的作用下使DNA聚合酶从引物的3端连接脱氧核苷酸，短时间内迅速复制上百万份的DNA拷贝，其扩增产量为y（1X）n，y代表DNA片段扩增后的拷贝数，x表示平均每次的扩增效率，n代表循环次数，因此答案选D。（六）课后探究1、PCR与生物体DNA复制有何区别？2、如果在案件侦破过程中，只收集到一根毛发，但它所含的遗传信息太少，该怎么办呢？（七）板书设计（八）教学反思1、只要教师充分创设问题情景，不管学

12、生学习能力的高低，都能参与到学习中来，我觉得这是提高课堂教学质量的关键。比如开始我就创设情景：PCR技术在遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学研究、基因克隆等方面都有着广泛的应用，假如我们发现或得到了一点儿蛛丝马迹的样品，如何解决样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题，利用DNA在细胞内复制的知识，请大家设计一个思路，如何在短时间内复制出上百万份的DNA拷贝？这个情景创设充分调动了学生的兴趣，大家积极踊跃举手发言，课堂气氛十分活跃。2、在学科教育中渗透情感教育，只要不是简单的说教，而是潜移默化，学生普遍都能接受，并能起到较好的效果。在讲完PCR反应后，请同学总结这节课学习的收获时，大家各抒己见，气氛热烈，不仅学到了科学理论知识，而且在发现问题、解决问题的过程中体验到了成功的快乐。3、要培养学生实验设计能力和科学研究的能力，必须在每节课的教学实践中进行贯彻和培养。这节课中学生能充分开动脑筋，根据前面提供的思路，设计出简单的实验方法，虽不完善，但不同层次学生的实验设计能力还是得到了锻炼。让学生设计体外复制DNA的实验虽不是课程标准对这节课所要求的目标，但我在教学中还是加入了这部分教学内容，只有学生自己动脑设计了，才会知道PCR仪是一个什么东东，也有利于对PCR反应过程的理解。当然，上