高中生物 专题5 课题2 多聚酶链式反应扩增dna片段教案 新人教版选修

“讲忠诚、严纪律、立政德”三者相互贯通、相互联系。忠诚是共产党人的底色，纪律是不能触碰的底线，政德是必须修炼的素养。永葆底色、不碰底线专题5课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段一、课题目标1.知识目标理解PCR的原理和反应过程。2.能力目标尝试PCR技术的基本操作3.情感目标通过讨论PCR技术的应用，体会科学技术在生活中的实际运用。二、课题重点PCR的原理和基本操作。三、课题难点PCR的原理。四 教学流程教学流程教师活动学生活动设计意图2.DNA双链方向与复制关系引导学生观察教材图5-6 DNA复制方向的示意图，讲解DNA的3端和5端，DNA聚合酶的特性以及DNA复制方向。（1）DNA的羟基“OH”末端称为3端，而磷酸基团的末端称为5端。（2）DNA聚合酶只能从3 端延伸DNA链，故DNA复制需要引物。（3）DNA合成总是从子链的5 端向3 端伸。3.PCR原理联系DNA复制相关知识，讲解 PCR原理，并且与细胞内DNA复制比较。（1）DNA的热变性原理 通过控制温度来控制双链的解聚与结合。 变性：80100C的温度范围内， DNA双螺旋结构解体，双链分开 复性： 温度缓慢降低后，两条彼此分离的DNA链重新结合成双链 （2）耐高温的Taq DNA聚合酶 （3）缓冲液为PCR反应提供的物质 DNA模板，分别与两条模板链相结合的两种引物，四种脱氧核苷酸，耐热的DNA聚合酶，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。【方法点拨】细胞内复制和PCR不同点 PCR过程需要的引物不是RNA，而是人工合成的DNA单链，其长度通常为2030个脱氧核苷酸 PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的（二）PCR的反应过程引导学生观察教材图5-9 PCR过程图解，理解PCR过程，加以点拨，共同归纳总结。PCR一般要经历三十多次循环，每次循环分为变性、复性和延伸三步。(1)变性 温度上升到90 以上时，双链DNA解旋为单链。 (2)复性 温度下降到50 左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 (3)延伸温度上升到72 左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。【方法点拨】 (1)72 左右时，TaqDNA聚合酶有最大活性，可使DNA新链由5端向3端延伸。(2)DNA聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列，使该段固定长度的序列呈“指数式”扩增。【典型例题】 标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是()A92 、50 、72 B72 、50 、92 C50 、92 、72 D80 、50 、72 【答案】A【方法点拨】 1.变性：温度上升到90 (9096 )以上时，双链DNA解旋为单链2.复性：温度下降到50 (4060 )左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合3.延伸：溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在Taq DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链二、实验操作（一）设备及用具结合实际图解讲解实验操作设备及用具的相关用途。1.PCR仪一台能够自动调控温度的仪器2.微量离心管一种薄壁塑料管，总容积为0.5ml3.微量移液器用于定量转移PCR配方中的液体，其上的一次性吸液枪头用一次更换一次（二）实验操作步骤讲解实验操作步骤以及注意事项。1.准备按照PCR反应体系的配方将所需用的试剂摆放在实验桌上。2.移液用微量移液器按照PCR反应体系配方往微量离心管里面加入各种试剂。3.混合过程：盖严微量离心管口的盖子，用手指轻轻弹击管壁。注意: A.离心管口的盖子一定盖严，防止实验中脱落或液体外溢。B.手指轻轻弹击微量离心管的管壁，目的是使反应液混合均匀。4.离心过程：将微量离心管放在离心机上,离心约10s。目的：使反应液体集中在离心管底部，提高反应效果。5.反应将离心管放入PCR仪上，设置好PCR仪的循环程序。环节二：讲授新课一、基础知识(一）PCR原理1.胞内DNA复制的基本体系引导学生回忆DNA复制相关知识，完成以下表格。参与组分在DNA复制中的作用解旋酶打开DNA双链DNA母链提供DNA复制的模板4种脱氧核苷酸合成子链的原料DNA聚合酶催化合成DNA子链引物使DNA聚合酶能够从引物的3端开始连接脱氧核苷酸2.DNA双链方向与复制关系引导学生观察教材图5-6 DNA复制方向的示意图，讲解DNA的3端和5端，DNA聚合酶的特性以及DNA复制方向。（1）DNA的羟基“OH”末端称为3端，而磷酸基团的末端称为5端。（2）DNA聚合酶只能从3 端延伸DNA链，故DNA复制需要引物。（3）DNA合成总是从子链的5 端向3 端伸。3.PCR原理联系DNA复制相关知识，讲解 PCR原理，并且与细胞内DNA复制比较。（1）DNA的热变性原理 通过控制温度来控制双链的解聚与结合。 变性：80100C的温度范围内， DNA双螺旋结构解体，双链分开 复性： 温度缓慢降低后，两条彼此分离的DNA链重新结合成双链 （2）耐高温的Taq DNA聚合酶 （3）缓冲液为PCR反应提供的物质 DNA模板，分别与两条模板链相结合的两种引物，四种脱氧核苷酸，耐热的DNA聚合酶，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。【方法点拨】细胞内复制和PCR不同点 PCR过程需要的引物不是RNA，而是人工合成的DNA单链，其长度通常为2030个脱氧核苷酸 PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的（二）PCR的反应过程引导学生观察教材图5-9 PCR过程图解，理解PCR过程，加以点拨，共同归纳总结。PCR一般要经历三十多次循环，每次循环分为变性、复性和延伸三步。(1)变性 温度上升到90 以上时，双链DNA解旋为单链。 (2)复性 温度下降到50 左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 (3)延伸温度上升到72 左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。【方法点拨】 (1)72 左右时，TaqDNA聚合酶有最大活性，可使DNA新链由5端向3端延伸。(2)DNA聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列，使该段固定长度的序列呈“指数式”扩增。【典型例题】 标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是()A92 、50 、72 B72 、50 、92 C50 、92 、72 D80 、50 、72 【答案】A【方法点拨】 1.变性：温度上升到90 (9096 )以上时，双链DNA解旋为单链2.复性：温度下降到50 (4060 )左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合3.延伸：溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在Taq DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链二、实验操作（一）设备及用具结合实际图解讲解实验操作设备及用具的相关用途。1.PCR仪一台能够自动调控温度的仪器2.微量离心管一种薄壁塑料管，总容积为0.5ml3.微量移液器用于定量转移PCR配方中的液体，其上的一次性吸液枪头用一次更换一次（二）实验操作步骤讲解实验操作步骤以及注意事项。1.准备按照PCR反应体系的配方将所需用的试剂摆放在实验桌上。2.移液用微量移液器按照PCR反应体系配方往微量离心管里面加入各种试剂。3.混合过程：盖严微量离心管口的盖子，用手指轻轻弹击管壁。注意: A.离心管口的盖子一定盖严，防止实验中脱落或液体外溢。B.手指轻轻弹击微量离心管的管壁，目的是使反应液混合均匀。4.离心过程：将微量离心管放在离心机上,离心约10s。目的：使反应液体集中在离心管底部，提高反应效果。5.反应将离心管放入PCR仪上，设置好PCR仪的循环程序。循环数变性复性延伸第一次94C，10min30次4，30s55，30s72，1min最后一次4，1min55，30s72，1min【注意事项】 避免外源DNA等因素的污染 隔离操作区，所用微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用必须进行高压灭菌；分装试剂，简化操作程序，使用一次性枪头。【典型例题】 在PCR实验操作中，下列说法不正确的是()A在微量离心管中添加各种试剂时，只需一个枪头B离心管的盖子一定要盖严，防止液体外溢C用手轻弹离心管壁的目的是使反应液充分混合D离心的目的是使反应液集中在离心管部，提高反应效果【答案】A【方法点拨】 1.在微量离心管中添加各种试剂时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头必须更换，以确保实验的准确性；2.离心管的盖子一定要盖严，防止实验中脱落或液体外溢；3.离心10s的目的是使反应液集中在离心管部，提高反应效果。三、课题成果评价（一）理论上DNA扩增数目的计算引导学生根据DNA复制相关知识推导计算公式。1.一条DNA，复制n次， DNA为2n2.a条DNA，复制n次， DNA为a 2n（二）实验中DNA含量的测定讲解实验中DNA含量测定的原理和过程。1.原理可以通过计算DNA含量来评价扩增的效果，DNA在260nm的紫外线波段有一强烈的吸收峰，峰值的大小与DNA的含量有关。2.过程稀释2uLPCR反应液，加入98uL蒸馏水，即将样品进行50倍稀释。对照调零以蒸馏水作为空白对照，在波长260nm处，将紫外分光光度计的读数调节至零。计算取DNA稀释液100uL至比色杯中，测定260nm处的光吸收值。计算DNA含量（mg）50 x(260nm的读数）x 稀释倍数四、 课题延伸讲解：PCR技术是80年代中期发展起来的体外核酸扩增技术。 它具有特异、敏感、产率高、 快速、 简便、重复性好、易自动化等突出特点。例如：PCR产物每轮循环增加一倍，30轮循环扩增量达230个拷贝（109拷贝）。回忆、回答。观察、思考、回答。倾听、思考、回答，观察、思考、回答。演练、回答。倾听、思考、回答。演练、回答。推导公式。理解PCR的原理和反应过程。尝试PCR技术的基本操作。理解DNA含量测定的原理和过程。环节三：课堂小结共同回顾本节要点：一、PCR原理1.变性：温度上升到90 (9096 )以上时，双链DNA解旋为单链2.复性：温度下降到50 (4060 )左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合3.延伸：溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在Taq DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链二、PCR操作1.准备 2.移液 3.混合 4.离心 5.反应呼应、回答。突出本节重点。环节四：课堂练习PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要有两点不同，它们是（ ）PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA PCR过程不需要DNA聚合酶PCR