4.2 PCR技术与凝胶电泳教学设计-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

新教材生物学 人教版 选择性必修3 生物技术与工程 第3章 第4节 教学设计 第3章　基因工程 第4节　蛋白质工程的原理和应用 第2课时 PCR技术与凝胶电泳 素能提升：PCR技术与凝胶电泳 提升点1：PCR中的相关计算 一、素养构建 1．PCR过程模型 2．PCR中的数量关系 复制次数 1 2 3 n DNA分子数 2 4 8 2n 含其中一种引物的 DNA分子数 1＝21－1 3＝22－1 7＝23－1 2n－1 同时含两种引物的 DNA分子数 0＝21－2 2＝22－2 6＝23－2 2n－2 共消耗引物的分子数 2＝22－2 6＝23－2 14＝24－2 2n+1－2 含与两条脱氧核苷酸链 等长的DNA分子数 0＝21－2 0＝22－4 2＝23－6 2n－2n 二、对点训练 1．利用PCR将某小段含目的基因的DNA分子扩增循环n次，则(　　) A．需要已知目的基因的全部序列以便设计引物 B．共需2n+1－2个引物参与子代DNA分子的合成 C．应向反应体系中加入解旋酶、DNA聚合酶、缓冲液等 D．理论上第4轮循环产物中含两种引物的DNA片段占15/16 解析：B　[只需要已知目的基因两端的序列便可设计引物，A错误；扩增循环n次，需一种引物的数量为2n－1，常规PCR共需两种引物的数量为2×(2n－1)＝2n+1－2，B正确；不需向PCR的反应体系中加入解旋酶，C错误；理论上第4轮循环产物中含两种引物的DNA片段占(24－2)/24＝7/8，D错误。] 2．“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”，需在PCR反应中加入两种引物，两种引物及其与模板链的结合位置如图甲所示。经4轮循环后，产物中有五种不同的DNA分子，如图乙所示，其中DNA分子③和④共有(　　) A．8个 　　　 B．6个 C．4个 D．2个 解析：B　[由图分析可知，“X基因”第1次复制得2个DNA分子：①和②各1个；“X基因”第2次复制得4个DNA分子：①复制得①和③、②复制得②和④；“X基因”第3次复制得8个DNA分子：①复制得①和③、③复制得③和⑤、②复制得②和④、④复制得④和⑤；“X基因”第4次复制得16个DNA分子：①复制得①和③、②复制得②和④、2个③复制得2个③和2个⑤、2个④复制得2个④和2个⑤、2个⑤复制得4个⑤。从上面的推测可知，经4轮循环后，产物中有8个⑤、3个④、3个③、1个②、1个①。因此，经4轮循环后，产物中DNA分子③和④有3＋3＝6(个)。] 提升点2：电泳图谱的识别 一、素养构建 电泳是带电物质在电场中向着与其电荷相反的电极移动的过程。各种生物大分子在一定的pH条件下，可以解离成带电荷的离子，在电场中会向相反的电极移动。含有电解液的凝胶在电场中，其中的带电离子会发生移动，此时移动的速度可因离子大小、形态及电荷量的不同而有差异。利用移动速度的差异，就可以区别各种大小不同的分子。 琼脂糖凝胶电泳是分子生物学实验室中分离鉴定核酸的常规方法。核酸是两性电解质，在常规的电泳缓冲液中(pH约8.5)，核酸分子带负电荷，在电场中向正极移动。线状双链DNA分子在一定浓度琼脂糖凝胶中的迁移速率与DNA分子量对数成反比，分子越大则所受阻力越大，也越难于在凝胶孔隙中移动，因而迁移得越慢。 二、对点训练 1．用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液(Marker)，10号为蒸馏水，PCR时加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析，不合理的是(　　) A．PCR产物的分子大小在250～500 bp之间 B．3号样品为不含目的基因的载体DNA C．9号样品对应植株不是所需的转基因植株 D．10号确定反应体系等对结果没有干扰 解析：B　[PCR过程中，可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段，4～9号是转基因植株，理论上应包含目的基因，结合2号野生型和10号蒸馏水组的结果，推测包含目的基因的片段大小应为250～500 bp，A正确；3号PCR结果包含250～500 bp片段，应为包含目的基因的载体DNA，B错误；9号PCR结果不包含250～500 bp片段，所以不是所需转基因植株，C正确；10号放入蒸馏水，可排除反应体系等对结果的干扰，D正确。] 2．为优化目的基因(700 bp)的PCR条件，研究者设计不同的复性温度进行实验，产物的琼脂糖凝胶电泳结果如下图。据图分析，下列表述错误的是(　　) A．对照组可用无菌蒸馏水代替模板，其他成分相同 B．电泳条带的宽度、亮度与扩增产物大小呈正相关 C．复性温度的高低会影响PCR扩增产物的纯度 D．58 ℃是本实验中扩增该基因的最