2025届高三二轮复习生物：《引物的设计与应用》二轮复习专题学案

学案 高三一轮复习——引物的设计与应用 高三一轮复习专题——引物的设计与应用 【学习目标】 1. 回顾引物设计的基本原则，掌握在不同情境中设计引物扩增目的序列，明确引物是决定PCR特异性的关键。 2. 基于引物设计的原则，说明引物设计在鉴定特定DNA片段、扩增未知序列等方面的，提升创造性思维。 3. 基于亨廷顿舞蹈症的研究进展，关注神经退行性疾病，并能结合已学知识提出合理的建议。 【学习过程】 一、引物的概念 1. 观察体内与体外DNA复制过程，比较体内和体外的引物 体内DNA复制 PCR技术（体外） 引物的实质 一小段单链RNA 一般用一小段单链____ 引物与模板链的关系 DNA复制时，以DNA的_____条链作为模板，依据_____________原则，与目的基因的脱氧核苷酸序列配对 引物的功能 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从已有片段的____端延伸DNA链 延伸方向 从____端向____端延伸 2. 找出几个关键词，尝试概括引物是什么？ 引物：__________________________________________________。 二、引物的设计 1. 小组讨论：人为设计引物应该注意些什么？ 2. PCR过程中出现下列情况是由于引物设计中哪些问题造成的，请配对 ( 连续互补配对的碱基超过3个容易形成二聚体结构 ) PCR过程中引物之间形成了二聚体 引物的长度适宜 PCR过程中出现了发夹结构 引物不存在自身配对或相互配对 PCR过程中引物不能和目的基因有效结合 引物与目的基因之间互补配对 PCR过程中出现了很多非特异性片段 两个引物的CG含量相当 PCR杂交时间太长，扩增速度慢 PCR过程中两个引物的复性温度相差过大 三、引物的应用 资料1：亨廷顿舞蹈症（简称HD）是一种单基因的显性遗传病,由基因HTT的突变引起。HTT基因位于四号染色体,在其一号外显子(exon 1)区域有一段CAG重复序列。正常人群中这一重复序列的长度为6~35个重复,如果扩增超过40个重复序列,则会导致发病,出现异常运动症状。 想一想： 1.亨廷顿舞蹈症属于哪一类可遗传变异引起的疾病？能通过什么手段检测？ 2.为了更好的检测，医生在提取小红的DNA后首先进行了PCR扩增，如果基因1是目的基因，应该选择哪一对引物进行扩增？如果要扩增基因2呢？ 引物Ⅰ5′—CTTCGAAATTC—3′ 引物Ⅲ3′—TAGGAAACGAGA —5′ 引物Ⅱ3′—AGAGGGCTAGCC—5′ 引物Ⅳ5′—TCTCCCGATCGG—3′ 3.根据引物设计的原则，这四个引物能够同时在一个PCR体系下使用吗？ 资料2：随着对突变的亨廷顿蛋白如何导致神经元功能障碍和死亡的理解日益增多,可开发的合理治疗靶点也变得丰富。最近发展的另一种靶向HTT DNA的技术则使用了点突变失活的锌指核酸剪切酶(ZFN)结合至HTT启动子区域，达到抑制HTT基因表达的效果。科学家想获得完整的非编码区序列来研究。 小组讨论并回答： 1.阅读资料2并圈出关键词，想一想科学家为什么想获得非编码区？ 2.扩增两侧非编码区需要设计几个引物？请在图上标注。 3.已知HTT基因编码区序列，能够设计出几个引物？能扩增出完整的非编码区吗？ 4.为解决上述问题，科学家对DNA片段进行了如图所示处理，这样处理的有何作用？如何实现DNA片段的环化？ 5.HTT基因上有多个限制酶切位点（见下表），可以实现DNA片段的环化，应当选择____________酶进行酶切处理。选择哪一对引物进行扩增？ 四、课堂小结 总结本节课的内容，构建思维导图 五、课后练习 1. 有科学家想用CAA替换HTT基因CAG重复序列，（图中重叠延伸PCR过程中，引物a、b用来扩增含有突变位点的上游DNA序列，引物c、d用来扩增含突变位点的下游DNA序列)。具体的步骤如下： (1)研究发现，亨廷顿舞蹈病患者编码亨廷顿蛋白出现异常增多的谷氨酰胺（可能用到的密码子：GAC：天冬氨酸，CAG：谷氨酰胺，GUC：缬氨酸，CUG：亮氨酸），图中HTT基因的上链的碱基序列是CAG，则mRNA是以_______（上/下）链作为模板链的。重叠延伸PCR示意图中的黑点表示突变部位的碱基，引物b中该部位的碱基是_______，引物c中该部位的碱基是_______。 （2）重叠延伸PCR中，PCR1和PCR2分别进行，产物混合后再进行PCR3.PCR1和PCR2需要分别进行的原因是_____________________________。 2. 如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法，简捷地分析出已知序列两侧的序列，具体流程如下图（以EcoR I酶切为例），若下表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物，步骤Ⅲ选用的PCR引物必须是__________（从引物①②③④中选择，填编号）。 DNA序列（虚线处省略了部分核苷酸序列） 已知序列 PCR引物 ①5′- AACTATGCGCTCATGA-3′②5′- GCAATGCGTAGCCTCT-3′ ③5′- AGAGGCTACGCATTGC-3′ ④5′- TCATGAGCGCATAGTT-3′ 2 学科网（北京）股份有限公司 $$