课题2　多聚酶链式反应扩增DNA片段优质课教案内容

课题2

多聚酶链式反应扩增DNA片段（第一课时）

浠水一中

陈旭

【教学目标】

1、通过比较细胞内DNA复制和体外复制的相同点和不同点，能够运用结构与功能观、物质与能量观，阐明PCR的反应条件、基本原理和反应过程【生命观念、科学思维】

2、通过学习PCR技术的产生和发展历史，能够体会演绎推理和创造性思维在科学研究发现中的重要作用【科学思维、科学探究】

【教学重点】

PCR的原理和条件

【教学难点】

PCR的原理和条件

【教学方法】

讲授法、提问法

【教学工具】

PPT课件、FLASH动画

【教学过程】

（一）引入新课

师：大家经常从影视上看到，刑侦人员利用犯罪现场的一根头发、一滴血液等就可以找到罪犯或排除犯罪嫌疑人。这些方法利用的是头发和血液中的什么微量物质呢？

生：细胞中的DNA。

师：很好！那为什么DNA可以用于鉴定不同的人呢？这是因为DNA具有什么性？

生：特异性！

师：很好！我们每个人的DNA都与众不同，除了孪生兄弟或姐妹。但是一根头发或者一滴血液中的DNA极其微量，根本不够与多名犯罪嫌疑人进行比对。我们知道，在细胞内DNA是可以精确复制的，那么，有没有什么办法将微量的DNA在体外大量复制的方法呢？有一种方法，这就是今天我们要学习的PCR技术。

（二）进行新课

1

引入多聚酶链式反应（PCR）的概念

2

通过回顾必修二中所学DNA复制的条件，逐步引入dNTP和引物等，引导学生了解细胞内DNA复制的更具体的条件

2.1

展示必修二中细胞内DNA复制的条件并提出问题：DNA复制所需的能源的物质是什么？

1

2.2

展示更为详细的细胞内DNA复制的条件，引入dNTP和引物的概念

2.3

dNTP：既作为原料，又是供能物质

先后展示ATP、dATP和腺嘌呤脱氧核苷酸的结构，通过引导学生类比推理，让学生理解dATP既作为DNA复制的原料，又为DNA复制提供能量

2.4

通过讲述DNA聚合酶的两个特性，提出引物的概念

2.4.1

通过教材中的配图，详细描述DNA双链的结构，向学生指出DNA单链具有3’-OH末端和5’-磷酸末端

2

2.4.2

指出DNA聚合酶具有两个特性，这两个特性决定了DNA复制需要引物

3

利用类比推理的思维，引导学生归纳体外模拟DNA复制的条件

4

讲述PCR的发明过程，在科学史中让学生学习PCR的技术原理

4.1

讲述早期科学家们提出的设想及遇到的困难

4.2

通过讲述Taq酶的发现史，引入耐热DNA聚合酶，渗透爱国主义教育。其中穿插提问：“为什么能够很快从热泉中的Taq菌里发现耐热的DNA聚合酶呢？为什么大肠杆菌里没有耐热的DNA聚合酶？”该问题可与必修二第七章进化以及选修一的专题2相关知识相整合。

5

以概念图的形式展示PCR的基本步骤

由于在PCR的发明史中已让学生初步了解PCR的基本步骤，因此这里可让学生自主构建概念图（无需演板，时间不够）

6

以表格的形式引导学生将细胞内DNA复制与PCR进行比较

3

7

FLASH动画演示PCR中DNA复制的过程，展示过程中对关键内容进行提点

8

总结PCR技术条件和原理有关知识

（三）当堂训练及课下练习

1.

当堂训练：主要针对识记性知识，第3题点人演板

2.

在还未下课时，可展示课下练习题，难度较高，酌情使用

当堂训练：

1、下列符合PCR反应条件的是（D）

①稳定的缓冲液环境

②DNA模板

③合成引物

④四种脱氧核苷酸

⑤DNA聚合酶

⑥DNA解旋酶

⑦限制性内切酶

⑧温控设备．

A. ①②③④⑤⑥

B. ①②③④⑤⑥⑦⑧

C. ③④⑤⑥⑦⑧

D. ①②③④⑤⑧

2、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（C）

①PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA；

②PCR过程不需要DNA聚合酶；

③PCR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；

④PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制．

A. ③④

B. ①②

C. ①③

D. ②④

3、PCR是一种体外快速扩增DNA的方法，用于放大特定的DNA片段，数小时内可使目的基因片段扩增到数百万个。PCR需要模板

DNA、引物、脱氧核苷酸和DNA聚合酶等条件。下图为模板DNA分子及2种引物，请回答相关问题。

(1)PCR的全称是________。RCR与体内DNA复制的不同之处主要表现在温度环境的不同，在

PCR 技术中先用95℃高温处理的目的是________，而这一过程在细胞内是通过_______________实现的。

(2)在PCR技术中所需要的引物实质上是一种_________________。请在图中绘出引物结合的位置。

(3)DNA子链复制的方向是______________________，这是由于DNA聚合酶只能__________________________________________。

(4)若从1个DNA分子开始进行10轮复制，则需要在缓冲液中至少加入________个引物。

课下练习

1、PCR扩增过程中，一共会出现几种长度的单链（不包括引物）？

2、若以一个DNA分子为模板开始PCR，在第几轮结束时开始出现目的片段？第n轮结束时，目的片段有多少个？

3、若以一条DNA单链为模板开始PCR，在第几轮结束时开始出现目的片段？第n轮结束时，目的片段有多少个？

4