专题5 课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段-2021-2022学年高中生物选修1【名师导航】同步Word教参(人教版)

课题2　多聚酶链式反应扩增DNA片段 学习目标：1.理解PCR的原理。(重点)　2.体验PCR这一常规的分子生物学实验的方法。(难点)　3.了解PCR的应用。(重点) 1．PCR扩增的原理和过程 (1)细胞内DNA复制过程的解析 解旋：在解旋酶作用下，DNA两条链打开，形成两条DNA单链 ↓ 引物结合：在DNA单链3′端，通过碱基互补配对与DNA母链结合 ↓ DNA聚合酶结合：DNA聚合酶与模板链结合，标志着单链合成开始 ↓ 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：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，子链和母链再形成双螺旋结构 (2)PCR技术的原理 ①PCR技术：即多聚酶链式反应，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。 ②子链扩增：需要引物，合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。 ③解旋原理：DNA的热变性原理。在80～100_℃的温度范围内，DNA的双螺旋结构将解体，双链分开，这个过程称为变性。当温度缓慢降低后，两条彼此分离的DNA链又会重新结合成双链。 ④条件 ⅰ模板：DNA的两条链。 ⅱ引物：分别与模板DNA两条模板链相结合的两种小的核酸片段。 ⅲ原料：A、T、G、C四种脱氧核苷酸。 ⅳ酶：耐热DNA聚合酶，一般用耐高温的TaqDNA聚合酶。 ⅴ其他条件：需要一定的缓冲溶液和能严格控制温度的温控设备。 (3)PCR技术的过程 ①变性 当温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解旋为单链。 ②复性 温度下降到50 ℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 ③延伸 温度上升到72 ℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)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。 2．PCR的实验操作及操作提示 (1)实验用具 ①PCR仪：该仪器能自动调控温度，实现DNA的扩增。如果没有PCR仪，可用3个恒温水浴锅代替，操作时按程序在3个水浴锅中来回转移PCR反应的微量离心管。 ②微量离心管：总容积为0.5 mL，实际上是进行PCR反应的场所。 ③微量移液器：用于向微量离心管中转移PCR配方中的液体。 (2)实验操作程序 准备：按照PCR反应体系的配方将所需试剂摆放于实验桌上 ↓ 移液：用微量移液器按照配方在微量离心管中依次加入各组分 ↓ 混合：盖严离心管口的盖子，用手指轻轻弹击管壁，使反应液混合均匀 ↓ 离心：将微量离心管放在离心机上，离心约10 s。目的是使反应液集中在离心管底部 ↓ 反应：将离心管放入PCR仪中，设置程序进行反应 (3)实验操作注意事项 ①为避免外源DNA等因素的污染，实验中使用的一些用具在使用前必须进行高压灭菌。 ②所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在－20 ℃储存。 ③在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头必须更换。 (4)DNA含量的测定 ①原理：利用DNA在260 nm的紫外线波段的吸收峰曲线来测定相应含量。 ②计算公式： DNA含量(μg/mL)＝50×(260 nm的读数)×稀释倍数。 1．判断对错 (1)PCR技术利用的是碱基互补配对原则。 (　　) (2)PCR技术可用于基因诊断、判断亲缘关系等。 (　　) (3)PCR技术需在体内进行。 (　　) (4)PCR技术可能为变性、复性、延伸三个阶段。 (　　) 提示：(1)√　(2)√ (3)×　PCR技术是聚合酶链式反应的简称，是在体外快速大量复制DNA片段的一种新技术。 (4)√ 2．PCR技术控制DNA的解聚与结合是利用了DNA的(　　) A．特异性　　　　　 B．稳定性 C．热变性 D．多样性 C　[DNA分子在80～100 ℃的温度范围内变性，双链解开成单链；当温度缓慢降低时，又能重新结合形成双链。] PCR扩增的原理和过程 [合作交流] 1．什么是引物？DNA复制时为什么需要引物？ 提示：所谓引物是指两段与待扩增的DNA序列互补的一小段DNA或RNA片段。在DNA扩增时，DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3′端延伸DNA链，因此克隆DNA时应加入两种引物。 2．PCR扩增DNA过程中是否还需要解旋酶？ 提示：不需要。 3．PCR技术中需要的两种引物碱基序列相同吗？为什么？ 提示：不同。由于DNA两条模板链中碱基序列并不相同，引物需要分别与两条模板链进行碱基互补配对，因此DNA两条模板链在进行扩增时，需要的引物碱基序列是不同的。 [归纳总结] 1．生物体内的DNA复制与PCR反应的比较 体内DNA复制 PCR反应