高三生物一轮复习教学案

第四章生物学与分子生物学技术实践第二节分子生物学技术【课标要求】尝试PCR（DNA多聚酶链式反应）技术的基本操作和应用【学习目标】1、用某一DNA片段进行PCR扩增。2、通过尝试PCR（DNA多聚酶链式反应）技术的基本操作，体验PCR这一常规的分子生物学实验方法，理解PCR的原理，讨论PCR的应用。【学习过程】［活动1］合作交流，回顾以下有关DNA的基本知识：1、基本组成元素：；2、基本组成单位：（由一分子、一分子、一分子组成）3、脱氧核苷酸链的形成：通过形成构成彼此连接起来形成脱氧核苷酸链。4、DNA的空间结构：DNA分子是由两条平行的（即一条链为3'—5'另一条链为5'—3'）脱氧核苷酸长链盘旋而成的规则双螺旋结构。脱氧核糖与磷酸交替连结，排列，构成基本骨架；排列在链的内侧。两条链上的碱基通过连结起来，形成碱基对。5、DNA分子的特性：稳定性、多样性、特异性6、DNA的复制：（1）概念：由一个DNA形成两个完全相同的DNA的过程；TOC\o"1-5"\h\z（2）时期：；（3）场所：；（4）条件：模、原料酶、ATP；（5）复制特点：从过程上看，从结果上看；（6）精确复制的原因：一是规则的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，二是碱基互补配对能力保证了复制准确无误的进行（7）复制的意义：DNA分子通过复制使遗传信息从亲代传给了后代，从而保持了遗传信息的连续性。一、PCR技术［活动2］自主研习——阅读教材，合作探讨，解决以下问题1、概念：实验技术。2、原理:TOC\o"1-5"\h\z（1）与细胞内的DNA复制的相同之处：都需要、、、四种，都需要解链和链延伸。（2）与细胞内的DNA复制的区别：体内解链是靠，体外解链是靠；体内的引物是，体外的引物是;体内的DNA聚合酶需在常温下发挥功能，体外的DNA聚合酶耐。3、结果：使原来的DNA按进行扩增。4、特点：对DNA的扩增快速、简便、灵敏和专一。【补充】DNA复制需要引物的原因：DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3"端延伸DNA链。PCR技术的前提条件：待扩增的DNA片段3"端脱氧核苷酸序列要已知，以便与合成出2个与两条3"端脱氧核苷酸序列互补的引物。二、PCR扩增的过程［活动3］阅读P84,讨论并回答下列问题：1、反应需要的条件引物：两种；反应物：四种DNA聚合酶：；模板DNA；离子条件：溶液体系：反应缓冲液2、反应步骤变性:在94°C高温条件下作为模板的；退火(也叫复性):反应体系的温度降至55C，使得引物与作为模板的单链DNA上特定部位相互配对、结合。【补充】当PCR反应体系的温度由变性后快速冷却到50C左右时，引物与模板结合，一般不考虑解开的两个DNA模板链的重新结合，原因：a.模板DNA比引物长得多而且复杂得多，不易重新结合；b.加入的引物量足够大而模板链数量少，引物与模板间碰撞的机会远远多于模板互补链间的碰撞。延伸:反应体系的温度回升到72C左右，在单链上4种按照—原则连接在之后，使引物链延伸，形成互补的DNA双链。3、PCR的结果PCR的每一轮循环包括变性、复性和延伸三步，从第二轮循环开始，每次循环的产物也做模板参与反应，并且由引物I延伸而成的DNA单链会与引物II结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能特定地复制处于2个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的DNA序列呈指数扩增。PCR一般要经历三十多次循环，处于两引物间固定长度的序列数目为230三、边做边学：目的DNA片段的体外扩增【设备及用具】1、PCR仪：作用：自动调控，实现DNA的扩增。替代者：用3个恒温水浴锅代替，操作时按程序在3个水浴锅中来回转移PCR反应的微量离心管即可。2、微量离心管：总容积0.5ml,实际是进行PCR反应的场所。3、自动取液器：用于定量转移PCR配方中的液体，其上的枪头要用一次换一次。【实验操作步骤】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：用自动取液器按照PCR反应体系配方往微量离心管里面加入各种试剂3、混合①过程：盖严微量离心管口的盖子，用手指轻轻弹击管壁②注意：离心管口的盖子一定盖严，防止实验中脱落或液体外溢；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：①过程：将微量离心管放在离心机上,离心约10s②离心目的：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【提醒】1、为避免外源DNA等因素的污染，实验中使用的一些用具在使用前必须进行高压灭菌。2、所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在一20°C储存。3、在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头必须更换。4、EB是一种致癌物，在实验过程中要做好防护工作，如戴塑料膜防护手套；在紫外灯下观察要戴上专用护眼镜。5、扩增不成功的原因：漏加了PCR的反应成分；各反应成分的用量不当；PCR程序设置不当等。四、PCR技术的应用1、医学上可用PCR技术分析人的血液，对细菌病毒感染进行早期诊断。2、对单细胞中的DNA进行扩增，用于遗传病的基因诊断，并在此基础上进一步制备出无突变的DNA片段供遗传病患者基因治疗时使用。3、法学上利用PCR技术直接分析血迹、精液、唾液或其他生物标本，可作为鉴别犯罪嫌疑人是否为作案人的重要辅助工具，也可以作为进行亲子鉴定的手段之一。4、古生物学上可利用PCR技术分析几万年前的生物化石样品,追溯其生存年代或迁徙足迹。5、在农业生物技术中，可运用PCR技术检测目的基因是否已经导入目标生物等。

《第二节分子生物学技术》校本作业（）1.PCR技术是现代分子生物学实验工作的基本方法之一，区别于细胞内的DNA复制它利用的原理是什么A、DNA的半保留复制B、碱基互补配对C、转录和翻译D、DNA的热变性原理(）2.多聚酶链式反应中，引物的作用是A、打开DNA的双链B、催化合成DNA子链C、提供模板D、使DNA聚合酶能够从引物的3/端开始复制(）3•使用PCR仪具体实验操作顺序应为①设计好PCR仪的循环程序②按配方准备好各组分③用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分④进行PCR反应⑤离心使反应液集中在离心管底部A、②③⑤④①B、①⑤③②④C、②③⑤①④D、④②⑤③①在PCR反应中，所使用的Tag聚合酶具备的特点是A、耐高温B、耐强酸C、耐强碱D、最适温度为37°C（）5．下列操作过程的叙述中错误的是A、PCR反应中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌B、PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在—20C保存C、在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须熔化D、PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出后，迅速熔化（）6．PCR仪实际上是一台自动调控温度的仪器，下列有关它调控不同温度的叙述中错误的是A、95C，使DNA分子变性，解开螺旋B、55C，使DNA分子恢复双螺旋结构，恢复活性C、72C，使DNA分子开始复制，延伸D、72C，使DNA分子复双螺旋结构，恢复活性多聚酶链式反应（PCR技术）是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，其简要过程如下图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变

（）8．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①PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA②PCR过程不需要DNA聚合酶③PCR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④PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制A.③④B.①②C.①③D.②④9、近10年来，PCR技术（聚合酶链式反应）成为分子生物学实验室的一种常规实验手段，其原理是利用DNA半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制（如图一），在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体。DNA样品单链DNA样品单链DNA寡核苷酸引物游离核苷酸叩模板与DNA单链形连接到DNA成配对结构单链上图一TOC\o"1-5"\h\z（1）加热使DNA双链打开，这一步是打开键，在图二中的位置是标号，DNA双链打开的过程称为，细胞中是在酶的作用下进行的。（2）当温度降低时，引物与模板末端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成2条DNA分子。此复制