课题2　多聚酶链式反应扩增DNA片段教学设计第一课时

选修1专题5课题2 《多聚酶链式反应扩增DNA片段》第1课时教学设计

一、教学目标

知识与能力目标

（1）通过师生互动、观看视频，能够概述PCR的原理和反应过程；

（2）通过阅读文本、视频资料分析，能够比较细胞内DNA复制和PCR扩增过程的异同。

学科素养

（1）基础知识（PCR的原理和反应过程；细胞内DNA复制和PCR扩增过程）；

（2）基本技能（通过本节课的学习，能够分析PCR技术与细胞内DNA复制区别）；

（3）基本思想（通过对PCR的原理和反应过程以及细胞内DNA复制和PCR扩增过程，锻炼科学的思维方法，培养实事求是的科学态度）；

（4）基本活动经验（通过讨论PCR技术的应用，认同此科学技术在生活中的实际运用）。

二、教学重点

①PCR的原理；②比较细胞内DNA复制和PCR扩增过程。

三、教学难点

PCR的原理。

四、教学过程

教学流程

教师活动

学生活动

设计意图

环节一：课

展示课题背景，导入新课，并且解读学习目标。

阅读、倾听。

情景导入，并程导入

课题背景

介绍PCR技术发现史，

PCR技术能快速扩增DNA片段，在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝，有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题。现在PCR技术已广泛应用于遗传病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和基因测序。

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且解读本节课目标。

学习目标

1、理解PCR的原理和反应过程；

2、比较细胞内DNA复制和PCR扩增过程。

环

一、基础知识回顾

节二：讲授1、DNA组成结构

回忆、回答。

回顾必修1中学习相关的知识。

新课与探究提问学生：DNA组成元素、基本单位及结构。

问题

核苷酸分子的结构与方向性：（分子结构模式

图）

2、DNA双链方向与复制关系（结合多媒体投

影图）

引导学生观察教材图5-6 DNA复制方向的示意图，讲解DNA的3´端和5´端，DNA聚合酶的特性以及DNA复制方向。

小结：

观察、思考、

回答。

（1）DNA的羟基“－OH”末端称为3’端，

而磷酸基团的末端称为5’端。

（2）DNA聚合酶只能从3´端延伸DNA链，

故DNA复制需要引物。

（3）DNA合成总是从子链的5´端向3´端伸。

［合作探究1］

DNA分子能准确复制的原因有哪些？

学生进行展示：DNA双螺旋结构提供模板；碱基互补配对；DNA聚合酶的复查功能。

二、多聚酶链式反应（PCR）

1、原理

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联系DNA复制相关知识，讲解PCR原理，并

且与细胞内DNA复制比较。

（1）DNA的热变性原理

通过控制温度来控制双链的解聚与结合。

①变性：80－100℃的温度范围内，DNA双螺旋结构解体，双链分开。

②复性：温度缓慢降低后，两条彼此分离的DNA链重新结合成双链。

（2）耐高温的TaqDNA聚合酶

（3）缓冲液为PCR反应提供的物质

DNA模板，分别与两条模板链相结合的两种引物，四种脱氧核苷酸，耐热的DNA聚合酶，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。

［合作探究2］

PCR技术需要什么条件下才能进行？

学生进行合作讨论后进行展示：从模板、原料、酶、引物以及环境要求进行回答。

2、PCR的反应过程

（优教提示：打开素材简单生命科学：PCR聚合酶链式反应）

倾听、思考、理解PCR的回答。

原理和反应过程。

思考、探究

谈论回答。

引导学生观察教材图5-9PCR过程图解，理解PCR过程，加以点拨，共同归纳总结。（结合多媒体投影图）

PCR一般要经历三十多次循环，每次循环分为变性、复性和延伸三步。

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(1)变性

加强必修知温度上升到90℃以上时，双链DNA解旋为单

链。

(2)复性

温度下降到50℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。

(3)延伸

温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。

【引导点拨】

(1)72℃左右时，TaqDNA聚合酶有最大活性，可使DNA新链由5′端向3′端延伸。

(2)DNA聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列，使该段固定长度的序列呈“指数式”扩增。

［合作探究3］

列表比较PCR技术与体内DNA复制的区别。

思考、探究识与选修知回答。

识之间的联系。

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学生进行思考后进行展示答案，教师进行点评并引导规范回答。

环节三：课共同回顾本节要点：（教师多媒体进行展示）

呼应、回答。

突出本节重堂小结

一、PCR原理

二、PCR反应过程及条件

1、过程：变性—复性—延伸

2、条件：模板、酶、引物、原料及反应环境

三、细胞内DNA复制与PCR技术比较

环节四：当学生完成导学案中当堂测试部分习题并进行堂测试

展示。

（优教提示：打开优教习题课堂训练-《多聚酶链式反应扩增DNA片段》（第1课时），使用互动答题卡，更快更便捷的掌握学生的知识学习情况）

点。

思考、回答。

突出基础知识题。

教师进行引导和点评，然后布置课后作业。

环节五：教在教学过程中，先引导学生回忆必修一和必修

学反思

二的有关DNA复制的知识，在此基础上，让学生加深对于PCR原理的认识。对于PCR反应过程的教学，应以读图识图为主。教材中反应过程图解详细的描绘了参与PCR的各种组成成分；每一轮反应的三个基本步骤—变性、复性、延伸；每一步骤的作用。教师在教学中可以请学生在读图的同时，结合教科书中的文字说明来加深理解。利用学案中的合作探究问题，充分让学生进行思考、讨论和展示，加强

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学生对PCR过程的理解，当学生遇到难以理解的地方时，教师要及时给予解答。

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