课题2　多聚酶链式反应扩增DNA片段PPT及课堂实录内容

专题五 课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段

【本节目标】

1.理解DNA复制与PCR扩增DNA的比较。

2.理解PCR技术的基本原理。

3.知道PCR技术的基本操作过程。

第Ⅰ部分【课前预习案】

一、预习导学

(请同学们认真研读选修一课本58-63页，完成下列知识填空）

1．生物体内DNA分子复制的条件

(1)四种_______________是合成子链的原料。

(2)_______________提供了DNA复制的模板。

(3) _______________打开了DNA双链。

(4)_______________催化合成DNA子链。

(5)__________使DNA聚合酶能够从_______________开始连接脱氧核苷酸。

2．PCR技术

(1)PCR：________________的简称，是一种体外迅速扩增____________的技术。

(2)扩增方向：总是从子链的________端向_______端延伸。

(3)引物特点：是一小段________或DNA，能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。

(4)原理：________________。

(5)条件：

①__________模板。

②分别与模板DNA两条模板链相结合的两种__________。

③A、T、G、C四种 ____________________。

④耐热DNA聚合酶，一般用__________。

⑤需要一定的__________和能严格控制__________的温控设备。

3．过程

(1)变性：当温度上升到____________以上时，双链DNA解旋为单链。

(2)复性：温度下降为50 ℃左右时，两种___________通过碱基互补配对与__________结合。

(3)延伸：当温度上升到72 ℃左右时，四种脱氧核苷酸在__________的作用下，根据____________原则合成新的DNA链。

4．结果：DNA聚合酶只能特异性地复制处于____________序列，使这段固定长度的序列呈

____________扩增。

【预习自测】

1.下列关于PCR的描述中，正确的是(

)。

①PCR是一种酶促反应

②引物决定了扩增的特异性

③扩增DNA利用了DNA热变性的原理

④扩增的对象是氨基酸序列

A.①②④ B.②③④ C.①③④ D.①②③

2.PCR技术扩增DNA，需要的条件是(

)。

①目的基因

②引物

③四种脱氧核苷酸

④DNA聚合酶等

⑤mRNA ⑥核糖体

A．②③④⑤ B．①②③⑥ C．①②③④ D．①③④⑤

3.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

1

【我的疑惑】

同学们，通过你的预习，你有哪些疑惑想老师帮助？请写下来：

第Ⅱ部分【堂中学习探究案】

一、合作探究

活动一：PCR反应过程。阅读选修一课本58-59页，完成以下问题：

(1)变性

当温度上升到_________以上时，双链DNA解聚为______________。（需要解旋酶吗？）

(2)复性

温度下降到50 ℃左右，两种_________通过____________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_________(A、T、C、G)在______________的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。

PCR结果：

①PCR一般要经历三十多次循环，每次循环都包括变性、复性、延伸三步。

②两引物之间的固定长度的DNA序列呈指数扩增。

活动二：总结PCR反应的条件？

2

活动三：对比细胞内DNA复制和细胞外PCR扩增的比较，完成表格：

不

同

点

项目

场所

解旋方式

引物

酶

能量

温度

缓冲液

设备

相

同

点

DNA复制

细胞内

解旋酶

一小段RNA 解旋酶、DNA聚合酶

ATP 生物体内温和条件

不需要

无

PCR扩增

生物体外

80-100℃高温解旋

一小段DNA或RNA 耐热的DNA聚合酶（Taq酶）

不需要加ATP 高温

需要人为控制

需要严格控制温度，变化的温控设备

原料：

复制原理：

模板：

引物：都需要与DNA模板链的一段碱基序列互补配对的引物，它可以使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸

子链延伸的方向：都是从5′端到3′端

二、课堂小结：

第Ⅲ部分【堂尾学习评价案】

【当堂检测与训练】

1.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30多次下述循环：95 ℃条件下使模板DNA变性、解链→55 ℃条件下复性(引物与DNA模板链结合)→72 ℃条件下引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述，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模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的

C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、4种核糖核苷酸

D．PCR与细胞内DNA复制相比，其所需要酶的最适温度较高

2.下列各项属于引物作用的是(

)。

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.下列关于DNA聚合酶催化合成DNA子链的说法中，正确的是(

)。

A．以DNA为模板，使DNA子链从5′端延伸到3′端的一种酶

B．Taq DNA聚合酶必须在每次高温变性处理后再添加

C．DNA聚合酶能特异性地复制整个DNA的全部序列

D．Taq DNA聚合酶是从深海生态系统中发现的

3

【课后自主检测】

1.下列有关PCR技术的叙述，不正确的是：（ ）

A．PCR技术经过变形、复性、延伸三个阶段 B．PCR技术可用于基因诊断，判断亲缘关系等 C．PCR技术需在体内进行 D．PCR技术是利用碱基互补配对的原则

2.在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸460个）放入PCR仪中扩增4代，那么，在PCR仪中放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数至少应是（

）

A．640

B．8100

C．600

D．8640 3．PCR技术有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行研究的问题，而被广泛应用，此过程需要一种TaqDNA聚合酶。

(1)体内DNA复制过程中用解旋酶打开双链DNA，而PCR技术中应用_____________。

(2)PCR技术用到的酶是_________________，与细胞内DNA复制时发挥相同作用的酶相比区别在于______________。

(3)TaqDNA聚合酶是从水生耐热细菌Taq中分离的。

①为什么Taq细菌能从热泉中被筛选出来呢？

__________________________________________________________。

②TaqDNA聚合酶的功能是______________________________________。

(4)与体内DNA复制相比较，PCR反应要在________中才能进行，并且要严格控制________条件。

(5)PCR中加入的引物有________种，加入引物的作用是____________________。

4.资料显示，近十年来，PCR技术（DNA聚合酶链式反应技术）成为分子生物实验的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制的特性，在试管中进行DNA的人工复制（如下图），在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使分子生物实验所需的遗传物质不再受限于活的生物体。请据图回答：

（1）加热至94℃的目的是使DNA样品的 键断裂，这一过程在生物体细胞内是通过

酶的作用来完成的。通过分析得出新合成的DNA分子中，A=T，C=G，这个事实说明DNA分子的合成遵循 。

（2）新合成的DNA分子与模板DNA分子完全相同的原因是

和 。

15（3）通过PCR技术使DNA分子大量复制时，若将一个用N标记的模板DNA分子（第一代）1415放入试管中，以N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制到第五代时，含N标记的DNA分子单链数占全部DNA总单链数的比例为 。

（4）PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利，而且改进了检测细菌和病毒的方法。若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒，你认为可以用PCR扩增血液中的（ ）

A．白细胞DNA B．病毒蛋白质 C．血浆抗体 D．病毒核酸

【学后小结与反思】

同学们，学完本节后你有什么收获？还有什么疑惑？请写下来：

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专题五 课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段 学案答案

【预习导学】

1．

(1)脱氧核糖核苷酸

(2)DNA双链

(3) 解旋酶

(4)DNA聚合酶

(5)引物 引物的3′端

2．

(1) 多聚酶链式反应 DNA片段

(2)

5′

3′

(3) RNA

(4) DNA复制

(5)条件：

①DNA

②引物

③脱氧核苷酸

④Taq耐高温的DNA聚合酶

⑤缓冲溶液 温度

3．

(1)

90℃

(2) 两种引物 两条单链DNA (3) DNA聚合酶 碱基互补配对

4．两个引物之间的DNA “指数式”

【预习自测】

1．D 2．C 3．D

（1）氢， 解旋， 碱基互补配对原则。

（2）DNA分子中独特的双螺旋结构(或以模板DNA分子的一条链为模板进行半保留复制) 复制过程中严格遵循碱基互补配对原则。

（3）1/16 。 （4） D

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