课题2　多聚酶链式反应扩增DNA片段第二课时教学实录

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//广东省惠阳中山中学导学案// 选修一

专题5 DNA和蛋白质技术

第2节

多聚酶链式反应扩增DNA片段

【自主学习】【预习导学】

一、PCR的原理及反应过程

1．生物体内DNA复制的条件

(1)原料：___________________________________________________。

(2)模板：解旋后的每一条____________。

(3)酶：打开DNA双链的________和合成DNA单链的____________。

(4)引物：为DNA聚合酶的起始提供________末端。

2．PCR扩增的原理

(1)概念：PCR即多聚酶链式反应，是一种体外________________的技术。它能以极少量的DNA为模板，在几小时内复制出上百万份的DNA拷贝。

(2)原理：

①DNA变性：在__________的温度范围内，DNA的________结构将解体，双链分开，这个过程称为变性。

②DNA复性：当温度缓慢降低后，两条彼此分离的DNA链又会重新____________，这个过程称为复性。

③DNA合成：DNA聚合酶从引物____________端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的________端向________端延伸。

(3)条件：

①模板：解旋后的每一条___________。

②引物：能分别与____________结合的两种引物。

③原料：____________________________________________________。

④酶：________DNA聚合酶。

⑤其他条件：需要稳定的__________和能自动调节温度的温控设备。

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二、PCR的实验操作

1．实验用具

//广东省惠阳中山中学导学案// (1)PCR仪：该仪器能自动调控________，实现DNA的扩增。如果没有PCR仪，可用3个________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。

(2)微量离心管：总容积为________mL，实际上是进行PCR反应的场所。

(3)微量移液器：用于向微量离心管中转移PCR配方中的液体，每吸取一种试剂后其上的一次性吸液枪头都必须更换。

2．实验步骤

3．

3．DNA含量的测定

(1)原理：利用DNA在________的紫外线波段有一强烈的吸收峰。

【预习自测】

1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(

) A．92 ℃、50 ℃、72 ℃

B．72 ℃、50 ℃、92 ℃

C．50 ℃、92 ℃、72 ℃ D．80 ℃、50 ℃、72 ℃

2下列操作过程的叙述中错误的是(

) A．PCR实验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－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成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的吸液枪头都必须更换

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【课堂检测】

1．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DNA聚合酶的延伸DNA链

D．DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链

2．PCR技术的操作步骤依次是(

) A．高温变性、中温延伸、低温复性

B．高温变性、低温复性、中温延伸

C．中温延伸、高温变性、低温复性

D．中温延伸、低温复性、高温变性

【当堂训练】

1．聚合酶链式反应(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技术的叙述，不正确的是(

)

A．PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术

B．反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板

C．PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增

D．应用PCR技术与基因探针杂交技术可以检测基因突变

2．PCR技术中，引物的作用是(

) A．打开DNA双链

B．催化合成DNA子链

C．使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始复制

D．提供模板

3．有关PCR反应的叙述中，正确的是(

) A．PCR反应所需要的引物只有RNA B．PCR反应所需要的原料是核糖核苷酸

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

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//广东省惠阳中山中学导学案// 4．DNA检测技术可应用于亲子鉴定、遗传病检测等领域。DNA检测离不开对样品DNA的PCR扩增。不同样品DNA的扩增过程或条件不同的是(

) A．引物

B．DNA聚合酶

C．四种脱氧核苷酸

D．预变性的温度

【课后拓展】

1．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(

)（双选）

A．PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA B．PCR过程不需要DNA聚合酶

C．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

D．PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制

2．PCR技术是将某一特定DNA片段在体外酶的作用下，复制出许许多多相同片段的一种方法，利用它能快速而特异地扩增任何要求的目的基因或DNA分子片段。它的基本过程如下：

[注：图中“▄”表示每次扩增过程中需要的引物(用P代表)。每个引物含20个脱氧核苷酸，并分别与DNA片段两端碱基互补，其作用是引导合成DNA子链] 请据图分析回答：

(1)PCR技术的原理是模拟生物体内________________的过程。

(2)PCR扩增过程中对DNA片段进行高温加热处理，其目的是___________________________，其作用相当于细胞内________酶的作用。

(3)在③适温延伸过程中，必需加一特定的DNA聚合酶，从图示中可判断，该酶与一般人体细胞中的DNA聚合酶相比，最主要的特点是_____________。

(4)假如引物都用3H标记，从理论上计算，DNA片段经3次扩增所得的8个DNA分子中，含有3H 标记的DNA分子占________%。

(5)假定DNA片段含200对脱氧核苷酸，经3次扩增，从理论上计算，除需要引物14个外，还需要游离的脱氧核苷酸__________________个。

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//广东省惠阳中山中学导学案// 第2节 多聚酶链式反应扩增DNA片段答案：

【预习导学】

一、1、 4种脱氧核苷酸

DNA母链

解旋酶

DNA聚合酶

3′ 2、迅速扩增DNA片段

80 ～100 ℃

双螺旋

结合成双链

3′

5′ 3′

DNA母链 两条模板链

4种脱氧核苷酸

耐热的

缓冲溶液 3、 90 ℃

50 ℃

碱基互补配对

72 ℃

DNA聚合酶

碱基互补配对原则 二、1、温度

恒温 0.5 2、用微量移液器 轻轻弹击 10 3、 260 nm 【预习自测】

1、A 2、C 课堂检测 DB 当堂训练CCDA 课后拓展1、AC 链

解旋

(3)耐高温

(4)100

(5)2 520

- 5 - 2(1)DNA复制

(2)使DNA双链解开成为单