3.1.2 PCR技术和利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定（教学课件）生物人教版选择性必修3

选择性必修3 高中生物学 （2019苏教版） 第2课时　PCR技术和利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定 第三章 基因工程 第一节 基因工程及其技术 核心素养 学习目标 01 素养要求 02 1.简述PCR的原理、条件及过程。 2.尝试进行PCR的基本操作并电泳鉴定PCR的产物。 1.生命观念：基于PCR技术，运用结构与功能观等观念理解PCR技术的过程、原理、条件等内容。 2.科学思维：比较PCR和DNA复制的异同点。 01 聚合酶链式反应（PCR）技术 解旋酶 DNA聚合酶 母链(模板链) 子链(新合成的链) 四种脱氧核苷酸 3’ 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 回顾：体内DNA复制 (2)条件: 4种游离的脱氧核苷酸 DNA的两条链 DNA解旋酶、DNA聚合酶等 ATP (3)复制原则: 碱基互补配对原则（A与T、C与G配对保证复制的准确进行） 能量： 模板： 原料： 酶： 半保留复制、边解旋边复制 (1)特点: C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' A C G C A A G C T A G T C A T T A T A T G C A T G A T C G A G C T T A C G C A A G C T A G T C A T T A DNA聚合酶 5' 3' T A T G C A T G A T C G A G C T T 5' 3' ATP DNA聚合酶作用下形成磷酸二酯键 子链延伸合成的方向？ 只能从5′－端→3′－端延伸，细胞内有RNA引物结合到模板3′－端引发子链的延伸 5'端到3'端 ATP PCR（聚合酶链式反应） 1.含义：聚合酶链式反应简称PCR，是目的DNA片段(目的基因)的体外扩增技术。 2.原理： DNA分子在不同温度下可变性和复性 DNA半保留复制。 通过这项技术可在短时间内大量扩增目的基因。 整个过程是在体外进行，故又叫做体外DNA扩增技术。 3.条件： 模板（目的基因）、2种引物、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶、缓冲溶液（含Mg2+ ) 激活真核细胞和细菌的DNA聚合酶 变性 延伸 退火 （复性） 4.过程： 耐高温的DNA聚合酶(Taq酶） 4种脱氧核苷酸（dNTP） 引物 待扩增的DNA片段（模板） 5’ 5’ 变性 复性 延伸 温度上升到90℃以上，双链DNA解聚为单链 当温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 温度上升到72℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。 PCR（聚合酶链式反应） 1）变性（不需要解旋酶）： 当温度上升到 时， 断裂，双链DNA解聚为两条 。 氢键 单链DNA 待扩增的DNA片段 第一步：变性 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 变性 大约94℃ 思考：变性的温度为何是大约94℃的一个温度范围，而不是固定的94℃？ 因为变性的温度与氢键的数量有关。当氢键数量越多时，所需温度就越高；反之，当氢键数量越少时，所需温度也就越低。 PCR反应的过程 2）复性： 当温度下降到50℃左右时，两种引物通过 与两条单链DNA结合。 第二步：复性 引物1 引物2 DNA引物 3’ 5’ 3’ 5’ 碱基互补配对 5’ 5’ 思考：为什么需要引物？引物结合在模板链的什么位置？ ①因为Taq酶不能从头开始添加核苷酸。 ②引物结合在DNA模板链 3'端位置，引导子链从 5'端→3'端方向复制。 3’ 3’ PCR反应的过程 3）延伸： 当温度上升到______左右时，溶液中的4种____________在耐高温的____________的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。 第三步：延伸 引物1 引物2 Taq酶 Taq酶 3’ 5’ 3’ 5’ 脱氧核苷酸 5’ 5’ DNA聚合酶 72℃ 3’ 3’ 3’ 3’ 思考1：为什么温度要上升至72℃？ 思考2：Taq酶结合在引物的3’还是5’端？ 72℃是Taq酶的最适温度 Taq酶结合在引物的3’端 要保证目的基因能与载体相连接，还要对引物进行什么操作？ 要在两种引物的5′端分别添加上限制酶的识别序列 PCR反应的过程 5.优点： 可以在短时间内大量扩增目的基因 由于一个循环得到的产物又可以作为下一个循环的模