内容正文:
高中生物学 选择性必修3
赢在微点 轻松课堂 生物学
第3章
基因工程
实验突破
DNA片段的扩增及电泳鉴定
实验突破 DNA片段的扩增及电泳鉴定
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实|验|解|读
1.实验原理。
(1)PCR利用了DNA分子热变性原理,通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。
(2)PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关,可以通过在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。
2.实验用具。
(1)PCR仪:该仪器能自动调控温度,实现DNA的扩增。
(2)微量离心管:总容积为0.5 mL,实际上是进行聚合酶链式反应的场所。
(3)微量移液器:用于转移PCR配方中的液体。
3.PCR技术的实验操作。
4.注意事项。
(1)为避免外源DNA等因素的污染,PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理。
(2)缓冲液和酶分装成小份,并在-20 ℃储存。使用前,将所需试剂从冰箱拿出,放在冰块上缓慢融化。
(3)每添加一种反应组分,更换一个移液器上的枪头。
(4)在进行操作时,一定要戴好一次性手套。
跟|踪|训|练
1.下列有关PCR操作过程的叙述,错误的是( )
A.PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理
B.PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份,并在-20 ℃储存
C.PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后,迅速融化
D.在微量离心管中添加反应组分时,每吸取一种试剂后,移液器上的枪头都必须更换
答案与解析
解析 为了防止外源DNA等因素的污染,PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理;所用的缓冲液及酶应分装成小份保存,并使用一次性枪头。在冰箱中放置的缓冲液和酶从冰箱中取出后应放在冰块上缓慢融化,而不能迅速融化。
答案 C
2.PCR技术是一种体外迅速扩增DNA片段的技术,操作步骤简介如下:
第Ⅰ步:准备“汤”和模板DNA
A.配制聚合酶链式反应“汤”
注:①SPU是一种溶液的计量单位;②矿物油可防止聚合酶在冻结时受伤害,以保证酶的活性;③dNTP有四种:dATP、dGTP、dCTP、dTTP(相当于四种脱氧核苷酸)。
B.准备要拷贝的DNA
如要拷贝自己的DNA,可以用一牙签轻刮口腔内壁,将牙签放入蒸馏水中摇动。加热使蒸馏水沸腾,使细胞破碎释放出DNA。用离心机离心后,去除蒸馏水中较大的细胞碎片。这时上清液中就有了较纯的DNA。
第Ⅱ步:聚合酶链式反应
①将DNA(B)放入汤(A)中。②水浴加热。首先,95 ℃,使DNA双螺旋打开,历时1 min;然后,55 ℃,使引物结合到DNA上,历时30 s;最后,72 ℃,与DNA聚合酶结合使DNA复制,历时1 min。③重复步骤②。每重复一次,即完成一次拷贝。
根据上述操作过程回答下列问题:
(1)以上材料可以说明__________(填选项字母)。
A.DNA的复制必须在活细胞中才能完成
B.DNA能指导蛋白质的合成
C.在合适的条件下,非细胞环境也能进行DNA的复制
D.PCR技术是一种无性生殖技术
C
(2)若用人体细胞内的遗传物质做PCR扩增,则扩增后的几百亿个DNA分子起码可分为46种。要将其分开,可用电泳、染色等技术,常用的试剂有溴化乙啶等。有些试剂毒性较强,因此应戴上化学实验专用手套作为保护措施,以避免其与皮肤接触。溴化乙啶是一种强烈的诱变物,若接触皮肤活细胞,很可能会引起__________(填选项字母)。
A.基因重组
B.该个体会产生变异较大的后代
C.癌变
D.皮肤外层是死细胞,该物质接触皮肤后对人体不会有影响
C
脱氧核苷酸
能量
酶
TAGGCTA
(3)PCR技术中用到的DNA聚合酶,取自生长在热泉中的一种细菌。就PCR技术来讲,你认为使用这种细菌中提取的酶较普通的动植物体内提取的DNA聚合酶的优势是______________________________。
(4)PCR技术能将某一DNA分子扩增成许多相同的DNA片段,原因是①DNA分子具有_______________结构;②DNA复制时遵循_______________原则。
(5)DNA分子进行扩增时,除了所要扩增的DNA片段外,还需要四种______________、__________和______等条件。若已知DNA的一条单链的碱基组成为ATCCGAT,则与它互补的另一条单链的碱基组成为_____________。
耐高温,在较高的温度下不变性
规则的双螺旋
碱基互补配对
解析 (1)在合适的条件下,细胞外也可完成DNA复制。(2)溴化乙啶是一种化学诱变物,在DNA的复制过程中,诱发基因突变,可能导致细胞发生癌变。(3)PCR技术要在较高的温度下进行,所以使用的DNA聚合酶要耐高温,在较高的温度下不变性。(4)DNA规则的双螺旋结构和碱基互补配对原则使DNA能够复制出与其完全相同的子代DNA。(5)DNA分子复制时,不仅需要DNA片段,还需要四种游离的脱氧核苷酸、能量、酶等条件。由碱基互补配对原则可知,其互补链的碱基组成为TAGGCTA。
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