2025届高三二轮复习生物：《引物的设计与应用》专题课件

一、引物的概念 2017年，研究者利用现代人的DNA做了一个“鱼饵”一般的引子，由于相似度高，这个引子会把所提取的DNA混合溶液里属于古代人类本身的DNA吸附并钓取出来。 “引子”是什么？怎么设计？ 引物的设计与应用 一、引物的概念 多聚酶链式反应（PCR）是一种在体外迅速扩增DNA片段的技术。 体内DNA的复制时，引物酶将引物添加到子链的5’端。 5′ 5′ 5′ 5′ 5′ 5′ 5′ 3′ 5′ 5′ 5′ 5′ 3′ 3′ 3′ 3′ 3′ 3′ 3′ 3′ 5′ 3′ 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DNA模板链的关系 DNA复制时，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 DNA 2 碱基互补配对 3’ 5’ 3’ 一、引物的概念 1.比较体内与体外的引物 2：找出几个关键词，尝试概括引物是什么？ 引物:____________________ ___________________。 一段能与母链DNA碱基互补配对的短单链核酸 二、引物的设计 1.小组讨论：人为设计引物应该注意些什么？ 1._________________ 2._________________ 3._________________ 4._________________ 引物之间不会自身配对或者相互配对 引物与目的基因两端互补配对 两引物的CG含量相当，复性温度相差小 引物的长度适宜（15-30bp) 特异性 高效性 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 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。 HTT Htt 1.亨廷顿舞蹈症由哪一类可遗传变异引起的疾病？能通过什么手段检测？ 属于基因突变引起的；需要通过基因检测来判断是否患病。 5′CTTCGAAATTC— —TCTCCCGATCGG— —ATCCTTTGCTCT3′ 3′GAAGCTTTAAG— —AGAGGGCTAGCC— —TAGGAAACGAGA5′ 基因 1 基因 2 引物Ⅰ5′—CTTCGAAATTC—3′ 引物Ⅱ3′—AGAGGGCTAGCC—5′ 3′—TAGGAAACGAGA —5′ 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？ 5′—TCTCCCGATCGG—3′ 三、引物的应用 引物Ⅲ 引物Ⅳ 5′CTTCGAAATTC— —TCTCCCGATCGG— —ATCCTTTGCTCT3′ 3′GAAGCTTTAAG— —AGAGGGCTAGCC— —TAGGAAACGAGA5′ 基因 1 基因 2 三、引物的应用 引物Ⅰ5′—CTTCGAAATTC—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？ 引物Ⅱ3′—AGAGGGCTAGCC—5′ 引物Ⅳ5′—TCTCCCGATCGG—3′ 引物Ⅲ3′—TAGGAAACGAGA —5′ 三、引物的应用 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。 HTT基因编码区 非编码区 非编码区 启动子 终止子 HTT基因编码区 启动子 终止子 三、引物的应用 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？ 5' 5' 3' 3' ？ ？ 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序列？ 非编码区序列包含启动子和终止子，可以通过对非编码区的修饰，抑制转录形成mRNA。 需要4个引物 只能设计出两个，不能扩增完整的非编码区。 引物2 引物1 引物3 引物4 三、引物的应用 5.HTT基因上有多个限制酶切位点（如表），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？ EcoRⅠ BclⅠ BamHⅠ HindⅢ 5'-G↓AATTC-3' 5'-T↓GATCA-3' 5'-G↓GATCC-3' 5'-A↓AGCTT-3' BclⅠ和BamHⅠ 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？ 引物1 引物4 引物2 引物3 BclⅠ EcoRⅠ HindⅢ BamHⅠ 三、引物的应用 限制性内切核酸酶切割该DNA 酶切产物_____ 已知序列两侧携带有未知序列的环状DNA分子 已知序列为模板设计一对方向____的特异性引物 扩增出未知序列 环化 相反 四、总结 碱基互补配对 核酸 特异 高效 扩增目的基因 扩增目的基因两侧未知序列 PCR扩增时，加入一对引物的同时加入一个特异性的荧光探针，该探针为一寡核苷酸，两端分别标记一个报告荧光基团和一个淬灭荧光基团。当探针完整时，R发出的荧光信号被Q吸收而不发荧光。在PCR扩增过程中，当Taq酶遇到探针时会使探针水解而释放出游离的R和Q,R发出的荧光信号被相应仪器检测到。 核酸检测 我国科学家领衔的团队利用CRISPR/Cas9等技术，将的人亨廷顿舞蹈病致病基因（HTT基因）第1外显子“敲入”猪基因组内，获得了人—猪“镶嵌”HTT基因，利用胚胎工程技术成功地构建了亨廷顿舞蹈病的动物模型。 基因编辑 分别利用引物1和2，引物3和4进行PCR后，得到的DNA片段可以通过引物2和3互补的碱基杂交在一起，再在DNA聚合酶的作用下延伸，就能成为一条完整的DNA片段。 四、拓展延伸 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： HTT HTT (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_______。 下 T A 四、拓展延伸 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： HTT HTT （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_____________________________。 引物b和引物c可以互补配对，导致引物失效 $$