课题2　多聚酶链式反应扩增DNA片段优质课教学设计

多聚酶链式反应扩增DNA片段学习目标

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

学习重点

PCR的原理

学习难点

PCR技术的基本操作

课前预习

使用说明与学法指导 根据学习目标，认真预习课本，用红笔标注重点与难点；15分钟完成课前预习内容。

知识准备1.

搜集相关知识并阅读2．复习回顾DNA分子的组成成分和结构

3．PCR原理：回忆DNA的复制过程 教材助读一、基础知识

1.多聚酶链式反应的概念： 2.多聚酶链式反应的应用： 的诊断、 、 、

、 和DNA 等各方面。 3.DNA的两条链是 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 。

4.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。

5.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。

二、PCR的反应过程

（1）、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。

（2）、PCR的反应过程

变性

复性

延伸

变性：在 ℃时DNA解旋

复性：在 ℃时引物与DNA单链结合

延伸：在 ℃时合成DNA子链（两个引物间的序列）

三、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，再参照课本P62表的设置设计好PCR仪的循环程序即可。

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四、操作提示

（1）、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 。

（2）、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 。

预习自测题

1．DNA的3’端是（ ），5’是（ ）

A．羟基末端 B．磷酸基团的末端 2. PCR的反应过程叙述正确的是（ ）

A．延伸-----变性----- 复性 B．延伸----复性------ 变性

C．变性-----复性----- 延伸 D．变性-----延伸----- 复性

我的疑问

学始于疑

（1）什么是DNA的3′端和5′端？

（2）DNA聚合酶的特点？DNA的合成方向？

（3）如何在体外将DNA双螺旋打开？什么是DNA的变性和复性？

（4）PCR怎样控制DNA双链的解聚与结合？

（5）怎样解决高温导致DNA聚合酶失活的问题？

（6）总结PCR反应所需要的条件。

课内探究

质疑探究

探究一、PCR的反应过程

（1）PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为哪三步？

（2）在循环之前，常要进行一次预变性，目的是？

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（3）第一轮循环之后的结果是什么？

（4）细胞内DNA复制和细胞外PCR扩增的比较

DNA复制

PCR扩增

场所

能量

不

同酶

点

是否需要

加入引物

是否需缓

冲液

设备

相原料

同

点

复制原理

模板

引物

探究二、实验操作

1．缓冲液相当细胞内的什么成分？

2．（1）在PCR反应中，如何设置对照实验？

（2）如果没有PCR仪，可以怎样操作变性、复性和延伸这三个步骤

操作提示

（1）为避免外源DNA等因素的污染，实验中可以进行怎样的操作？

（2）PCR所用的缓冲液和酶应怎样储存？使用前需要经过怎样的处理？

（3）在微量离心管中添加反应成分时，应怎样使用枪头？ （4）在操作中离心10s的目的是什么？

结果分析与评价：

（1）利用DNA的什么特点对DNA含量进行测定？

（2）DNA含量的测定方法。

（3）PCR技术的优点。

归纳总结

PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，能以少量的DNA为模板，在几小时内复制出上百万份的DNA拷贝。已被广泛的应用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和

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DNA序列测定等各方面。和DNA复制一样需要模板、原料、能量和酶，但又不完全等同于细胞内DNA复制过程。比如酶，PCR需要耐高温的DNA聚合酶。

知识网络图

多DNA的复制需要酶、原料、能量、引物

PCR原理

聚DNA的变性和复性受温度影响

酶

链

式PCR过程

变性

复性

延伸

反

应

扩操作步骤

移入离心管

配制PCR反应体系

增

DNA扩增

设置工作参数

放入PCR

片

段测定含量

稀释

调零

计算

测定并读数

当堂检测

1、DNA分子复制时，解旋的两条链中（ ）

A.仅一条链作为复制模板 B.两条链作为模板并复制出两个不同的DNA分子

C.两条链作为模板并复制出两个相同的DNA分子

D.两条链作为模板，各自合成一条子链，然后两条母链重新结合为原来的双螺旋分子，两条新链结合成一个全新的DNA分子

2、DNA的合成方向总是（ ）延伸。

A.从DNA分子的左端向右端 B.从DNA分子的右端向左端

C.从子链的5′端向3′端 D.从子链的3′端向5′端

3、下列关于DNA复制过程的正确顺序是（ ）

①互补碱基对之间氢键断裂 ②互补碱基对之间形成氢键 ③DNA分子在解旋酶的作用下解旋 ④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对 ⑤子链与母链盘旋成双螺旋状结构

A.①③④②⑤

B.①④②⑤③ C.①③⑤④② D.③①④②⑤

4、要使PCR反应在体外的条件下顺利地进行，需要严格的控制（ ）

A.氧气的浓度 B.酸碱度 C.温度 D.大气的湿度

5、实验室内模拟生物体DNA的复制必需的一组条件是（ ）

①酶

②游离的脱氧核苷酸

③ATP ④DNA分子 ⑤mRNA ⑥tRNA

⑦适宜的温度 ⑧适宜的酸碱度 A.①②③④⑤⑥ B.②③④⑤⑥⑦ C.②③④⑤⑦⑧ D.①②③④⑦⑧

课后反思 请将学习总结写在下面

课后训练

1、下列各项过程中，遵循“碱基互补配对原则”的有（ ）

①DNA复制 ②RNA复制 ③转录 ④翻译 ⑤逆转录

A.①②③④⑤ B.①②③④ C.①②③⑤ D.①③④⑤

2、DNA分子经PCR反应循环一次后，新合成的那条子链的脱氧核苷酸的序列应与（ ）

A.模板母链相同 B.非模板母链相同

- 4 - DNA

C.两条模板母链相同 D.两条模板母链都不相同

3、利用PCR技术，把一个双链DNA分子当作第一代，经过3次循环，在第四代DNA分子中，有几条第一代脱氧核苷酸的长链？（ ）

A. 2 B. 4 C. 8 D. 16 4、假设PCR反应中，只有一个DNA的片段作为模板，请计算在30次循环后，反应物中大约有多少这样的DNA片段（ ）

15 30 60 31 A.2 B.2 C.2 D.2

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