课题2　多聚酶链式反应扩增DNA片段课程导入

汉中市龙岗学校高中生物选修1-学案12

2017年

月

日

班级：

姓名：

专题五—DNA和蛋白质技术--------﹠5．2多聚酶链式反应扩增DNA片段

【探究案-思考探究】

学习目标：

1.了解PCR技术的基本操作

2.理解PCR的原理

3.讨论PCR的应用

【预习案-夯实基础】自主认真阅读课本补充完成相关内容：

一、基础知识

1．PCR原理 填写下列表格

参与的组分

在DNA复制中的作用

解旋酶

DNA母链

合成子链的原料

DNA聚合酶

引物

DNA的两条链是反向平行的，通常将DNA的羟基末端称为 ，而磷酸基团的末端称为 。DNA聚合酶不能 开始合成DNA，而只能 ，因此，DNA复制需要引物。DNA的合成方向总是 。

在DNA的复制过程中，复制的前提是 。在体外可通过控制 来实现。在 的温度范围内，DNA的双螺旋结构将解体，双链分开，这个过程称为 。PCR利用了DNA的 原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合。由于PCR过程的温度高，导致DNA聚合酶失活，后来 的DNA聚合酶的发现和应用，大大增加了PCR的效率。

PCR反应需要在一定的缓冲溶液中提供： ， ，

， ，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。

2．PCR的反应过程

PCR一般要经历 循环，每次循环可以分为 、 和 三步。从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，并且由 延伸而成的DNA单链会与 结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能 ，使这段固定长度的序列成指数扩增。

二．实验操作

在实验室中，做PCR通常使用 ，它是一种薄壁塑料管。具体操作时，用微量移液器，按PCR反应体系的配方在 中依次加入各组分，，再参照下表的设置设计好PCR仪的循环程序即可。

三．操作提示

为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的 、 、 以及蒸馏水等在使用前必须进行 。PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在 储存。使用前，将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。在微量离心管中添加反应成分时，移液管上的枪头要 。

近十年来，PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室里的一种常规手段，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)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。

(1)加热使DNA双链打开，这一步是打开________键，称为_______________。

(2)当温度降低时，引物与模板______________端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成两个DNA分子，此过程中原料是____________，遵循的原则是_____________。

(3)PCR技术的必要条件，除了模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即：液体环境、适宜的_________和__________，前者由PCR仪自动调控，后者则靠______________来维持。

(4)DNA的复制需要引物，其主要原因是(

) A．可加快DNA复制速度

B．引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合

C．引物的5′端有助于DNA聚合酶延伸DNA链

D．DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链

【训练案-巩固提升】

(

)1．引物的作用是

A．打开DNA双链 B．催化合成DNA子链

C．使DNA能够从引物的3′端开始复制 D．提供模板

(

)2．DNA复制过程的前提是

A．获得引物 B．催化合成DNA子链 C．解旋 D．4种脱氧核糖核苷酸

(

)3．DNA合成方向是

A．从子链的3′端向5′端延伸 B．从引物的5′端开始延伸

C．从子链的5′端向3′端延伸 D．以上皆可

(

)4．PCR过程中DNA复性所需的温度条件为

A．90℃以上 B．72℃左右 C．80℃以上 D．50℃左右

(

)5．1．在PCR扩增前，需要将下列哪些物质加入微量离心管中

①模板DNA ②模板RNA ③DNA解旋酶 ④耐高温的DNA聚合酶

⑤引物 ⑥PCR缓冲液 ⑦脱氧核苷酸贮备液 ⑧核苷酸贮备液

A．①④⑤⑥⑦ B．①③④⑤⑥ ⑧C．②③④⑤⑥⑦ D．①④⑥⑦⑧

(

)6．在PCR扩增的实验中，加入一种提取物（一种模板DNA片段），但实验得到的产物却有2种DNA。其原因可能是（

）

A．基因突变 B．Taq DNA聚合酶发生变异 C．基因污染

D．温度过高

1

汉中市龙岗学校高中生物选修1-学案12

2017年

月

日

班级：

姓名：

(

)7．下列说法不正确的是（

）

A．一条DNA母链只有一个3′端，即羟基末端 B．DNA的两个3′端位于相反的两端

C．Taq DNA聚合酶只能与引物的3′端结合并延伸子链

D．DNA的合成方向是从子链3′端向5′端延伸的

(

)8．下列有关PCR反应的叙述，正确的是（

）

A．PCR反应所需要的引物只是RNA B．PCR反应所需要的材料是核糖核苷酸

C．PCR反应所需要的酶在60 ℃会变性 D．PCR反应需要在一定的缓冲溶液中进行

(

)9．有关PCR技术，下列叙述不正确的是（

）

A．用于PCR的引物长度通常为20～30个核苷酸

B．在用PCR技术扩增DNA时，DNA的复制过程与细胞内DNA的复制类似

C. PCR反应只需一定的缓冲溶液和DNA模板以及四种脱氧核苷酸

D. PCR一般经历三十多次循环，每次循环分为变性、复性、延伸

(

)10．DNA的复制需要引物，其主要原因是（

）

A．可加快DNA的复制速度 B．引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合

C．引物的5′端有助于DNA聚合酶延伸DNA链

D．DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链

(

)11．多聚酶链式反应（PCR）是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述三十多次循环：95 ℃下使模板DNA变性、解链→55 ℃下复性（引物与DNA模板链结合）→72 ℃下引物链延伸（形成新的脱氧核苷酸链）。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是（

）

A．变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现

B．复性过程中引物与DNA模板链的结合依靠互补配对原则完成

C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸

D．PCR与细胞内DNA复制相比，所需要酶的最适温度较高

12．使用PCR仪的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 ④进行PCR反应

③用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分 ⑤离心使反应液集中在离心管底部

A．②③⑤④①

B．①⑤③④② C．②③⑤①④

D．④②⑤③①

13．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底部，提高反应效果

14．“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”，需在PCR反应中加入两种引物，两种引物及其与模板链的结合位置如图1所示。经4轮循环后产物中有五种不同的DNA分子，如右图所示，其中第⑤种DNA分子有几个

A．2

B．4

C．6

D．8

2 15．下图是PCR技术示意图，请回答下列问题。

（1）标准的PCR过程一般分为________、________、________三大步骤。

（2）引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一小段______________。

（3）将双链DNA________，使之变性，从而导致_____________________________________。

（4）引物延伸需提供________作为原料。

16．请回答PCR技术方面的有关问题：

(1)利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如右图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。

①从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为________。

②在第________轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。

(2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如右图)，请分别说明理由。

①第1组：_______________________________________________________；

②第2组：_______________________________________________________。

(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因为__________________________________________。