课题2　多聚酶链式反应扩增DNA片段公开课教案

多聚酶链式反应扩增DNA片段教学设计

一、

教学目标：

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

二、. 教学重难点：

教学重点：PCR的原理和PCR的基本操作

教学难点：PCR的原理

三、教学过程

（一）、PCR的应用

播放《PCR之歌》，引入PCR的概念，特点，并和学生一起分析PCR在社会生活中有哪些应用。

PCR------聚合酶链式反应是1983年美国科学家Mullis提出的一种放大扩增特定的DNA片段的技术。只需要极少量的DNA做模板就能在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝。因此，无论是化石中的古生物、历史人物的残骸，还是几十年前凶杀案中凶手所遗留的毛发、皮肤或血液，只要能分离出一丁点的DNA，就能用PCR加以放大，进行比对。目前被广泛的应用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学和基因工程等方面。

（二）PCR的原理

1、复习DNA的基本单位和结构特点，看图说出细胞内的DNA复制的过程。

①

解旋酶断裂氢键，DNA双螺旋结构解开

②

以每一条单链为模板在DNA聚合酶的作用下合成子链

③

新形成的每条DNA都有一条新链和一条旧链

复制特点: 边解旋边复制、半保留复制、遵循碱基互补配对原则

2、科学家将单链DNA、DNA聚合酶、4种脱氧核苷酸加入试管中为什么没有复制出DNA？引入DNA聚合酶的作用特点。

DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3’端延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物。

3、什么是引物？需要几种引物？

感悟生命的神秘：DNA聚合酶不但能够催化磷酸二酯键的形成，还具有校对功能。它在每引入一个核苷酸后都要复查一次，只有碱基配对无误后才能继续往下聚合，它不能从头合成。RNA聚合酶没有校对功能，因此RNA的合成不需要引物，而是从头合成的，它的错配可能性较大，在RNA引物完成功能后即被DNA聚合酶I删去，代之以高保真的DNA链。

4、总结DNA复制需要的组分：模板链、DNA聚合酶、4种脱氧核苷酸、解旋酶、2种引物。

5、PCR和细胞内DNA复制相比较有哪些条件不一样？

①

不需要解旋酶，利用DNA的热变性原理控制DNA双链的解聚和结合。

变性：在80～100℃时，DNA双螺旋打开，形成两条DNA单链，称为变性。

恢复性：在50℃左右时，两条DNA单链重新形成双螺旋结构，称为复性。

②

需要耐高温的DNA聚合酶。

③

复制条件：缓冲液、DNA模板、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶、2种引物。

④反应场所：PCR仪

(自动温度周期性调节)。

讨论：缓冲液相当细胞内的什么成分?

(细胞核基质)

(三)、PCR的反应过程

1、学生看图描述反应步骤：

①预变性：在95℃时保持5min，增大模板DNA彻底变形的概率

②变性：在95℃时DNA解旋

③复性：在50℃时引物与DNA单链结合

③延伸：在72℃时四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。

2、思考问题：

①如果引物与模板链中间互补，2个循环后会得到什么结果？

PCR实际上是扩增两个引物中间的DNA片段。

②30个循环后，可以得到多少条目的基因？

N=230 3、播放PCR反应过程的动画，验证两个思考题的答案。

四、课堂小结

五、当堂巩固

例1．PCR的基本过程如下，引物含20个脱氧核苷酸，并分别与DNA片段两端碱基互补。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_______，其作用相当于细胞內_______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DNA3分子中．含有H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______

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