课题2-多聚酶链式反应扩增DNA片段学案

1、09-10学年高明区纪念中学 高二 级 生物 科学案 执笔：钟日文 审核： 备课组长签名： 课 题（理）课型课时讲学时间班级姓 名课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段新课28月 日 【学习目标】1、了解PCR技术的基本操作2、理解PCR的原理3、讨论PCR的应用【重难点】PCR的原理和PCR的基本操作【复习】DNA的粗提取和鉴定完成下列实验步骤：【基础知识】阅读课本P5863，完成下列空格1PCR原理：回忆DNA的复制过程，填写下列表格参与的组分在DNA复制中的作用解旋酶DNA母链合成子链的原料DNA聚合酶引物DNA的两条链是的，通常将DNA的羟基末端称为 ，而磷酸基团的末端称为 。DNA聚合

2、酶不能 开始合成DNA，而只能 ，因此，DNA复制需要引物。DNA的合成方向总是 。在DNA的复制过程中，复制的前提是 。在体外可通过控制 来实现。在 的温度范围内，DNA的双螺旋结构将解体，双链分开，这个过程称为 。PCR利用了DNA的 原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合。由于PCR过程的温度高，导致DNA聚合酶失活，后来 的DNA聚合酶的发现和应用，大大增加了PCR的效率。PCR反应需要在一定的缓冲溶液中提供： ， ， ， ，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。2PCR的反应过程PCR一般要经历 循环，每次循环可以分为 、 和 三步。从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模

3、板参与反应，并且由 延伸而成的DNA单链会与 结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能 ，使这段固定长度的序列成指数扩增。PCR的反应过程延伸复性变性变性：在 时DNA解旋复性：在 时引物与DNA单链结合延伸：在 时合成DNA子链（两个引物间的序列）3实验操作在实验室中，做PCR通常使用 ，它是一种薄壁塑料管。具体操作时，用微量移液器，按PCR反应体系的配方在 中依次加入各组分，再参照课本P62表的设置设计好PCR仪的循环程序即可。思考缓冲液相当细胞内的什么成分？4操作提示为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的 、 、 以及蒸馏水等在使用前必须进行 。PCR所用的缓冲液和酶应分

4、装成小份，并在 储存。使用前，将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。在微量离心管中添加反应成分时，移液管上的枪头要 。疑难点拨1.PCR技术简介PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，它能以极少量的DNA为模板，在几小时内复制出上百万份的DNA拷贝。这项技术有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题，被广泛的应用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等各方面。2细胞内参与DNA复制的各种组成成分及其作用解旋酶：打开DNA双链 DNA母链：提供DNA复制的模板 4种脱氧核苷酸：合成子链的原料 DNA聚合酶：催化合成DNA子链 引物：使DNA聚

5、合酶能够从引物的3，端开始连接脱氧核苷酸（引物是一小段DNA或RNA，它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。用于PCR的引物长度通常为2030个核苷酸）3DNA的合成方向DNA的两条链是反向平行的，通常将DNA的羟基末端称为3，端，而磷酸基团的末端称为5，端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3，端延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3，端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5，端向3，端延伸。4PCR的反应过程PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性（当温度上升到90oC以上时，双链DNA解

6、聚为单链）、复性（温度下降到50oC左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合）和延伸（温度上升到72oC左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链）三步。从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，并且由引物延伸而成的DNA单链会与引物结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能特异的复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列成指数扩增。5PCR技术与DNA的复制PCR反应是通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。PCR反应的实质就是DNA复制，所以有关PCR反应的题目与DNA复制的原理相同，计算方法也大体相同。例

7、如：PCR反应中的目的片段一般以2n的方式积累，其中n为反应循环次数。一个DNA片段在30次循环后反应物中大约有10亿个这样的片段。（230）典例解析一个由15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培养，利用PCR循环5次后标记的DNA分子总数的（ ）A 1/10 B 1/5 C 1/16 D1/25【课堂总结】多聚酶链式反应扩增DNA片段PCR原理DNA的复制需要酶、原料、能量、引物DNA的变性和复性受温度影响PCR过程变性复性延伸操作步骤配制PCR反应体系移入离心管放入PCR设置工作参数DNA扩增测定含量稀释调零测定并读数计算【达标练习】1DNA分子复制时，解旋的两条链中（ ）A仅一条作

8、为复制模板 B两条链作为模板并复制出两个不同的DNA分子C两条链作为模板并复制出两个相同的DNA分子D两条链作为模板，各自合成一条子链，然后两条母链重新结合为原来的双螺旋分子，两条新链结合成一个全新的DNA分子2.下列关于DNA复制过程的正确顺序是（ ）互补碱基对之间氢键断裂互补碱基对之间形成氢键DNA分子在解旋酶的作用下解旋以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对子链与母链盘旋成双螺旋状结构A B C D3.下列各项过程中，遵循“碱基互补配对原则”的有（ ）DNA复制RNA复制转录翻译逆转录A B C D4.实验室内模拟生物体DNA的复制必需的一组条件是（ ）酶 游离的脱氧核苷酸 ATPDNA分

9、子 mRNA tRNA 适宜的温度 适宜的酸碱度A B C D5.利用PCR技术，把一个双链DNA分子当作第一代，经过3次循环，在第四代DNA分子中，有几条第一代脱氧核苷酸的长链？（ ）A 2 B 4 C 8 D 16，6.关于DNA分子的叙述中，正确的是（ ）A .DNA的两条链是极性相同，同向平行 B.DNA的两条链是极性相同，反向平行C.DNA的两条链中极性不同，反向平行的 D.DNA的两条链是极性不同，同向平行7.假设PCR反应中，只有一个DNA的片段作为模板，请计算在30次循环后，反应物中大约有多少这样的DNA片段（ ）A 215 B 230 C 260 D 2318.DNA的合成方

10、向总是（ ）延伸。A从DNA分子的左端向右端 B从DNA分子的右端向左端C从子链的5，端向3，端 D从子链的3，端向5，端9.要使PCR反应在体外的条件下顺利地进行，需要严格的控制（ ）A 氧气的浓度 B酸碱度 C温度 D 大气的湿度10.DNA分子经PCR反应循环一次后，新合成的那条子链的脱氧核苷酸的序列应与（ ）A模板母链相同 B非模板母链相同 C两条模板母链相同 D两条模板母链都不相同11.在（ ）的温度范围内，DNA的双螺旋结构解开 A. 1020 B. 80100 C. 2030 D. 406012.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

11、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13. 下列有关PCR描述，不正确的是（ ）A.是一种酶促反应 B.引物决定了扩增的特异性C.扩增对象是DNA序列 D.扩增对象是氨基酸序列二非选择题（2个）1PCR技术是把某一DNA片段在实验条件下，合成许许多多相同片段的一种方法，利用这种技术能快速而特异的扩增任何要求的目的基因或者DNA分子片段，“人类基因组计划”的研究中常用到这种技术。请结合有关知识，回答有关此技术的一些问题：PCR技术能把某一DNA片段进行扩增，依据的原理是： 在实验条件下，DNA分子进行

12、扩增，除了所要扩增的DNA片段处，还需要 、和 、 等条件。某DNA片段有160个碱基，其中有腺嘌呤35个，若让该DNA分子扩增三次（即复制三次）至少需要腺嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目分别是 和 个。答案：DNA分子具有双螺旋结构和DNA分子中碱基的互补配对四种脱氧核苷酸、能量、酶 245、315引导学生讨论、回忆并回答目的。防止血凝。加速血细胞破裂。溶解DNA。使2 mol/L的NaCl溶液稀释至0.14 mol/L，促DNA最大限度地析出。使含DNA的黏稠物被留在纱布上。使含DNA的黏稠物尽可能多地溶于溶液中。除去含DNA的滤液中的杂质。提取DNA。A：出现蓝色。B：无变化典例解析一个由15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培养，利用PCR循环5次后标记的DNA分子总数的（ ）A 1/10 B 1/5 C 1/16 D1/25答案：C解析：一个DNA分子利用PCR技术循环5次后产生的DNA分子数目为2n。而DNA的复制是半保留复制，其特点是：