高中生物课件选修一5.2

四、操作提示 1．为避免外源 DNA 等因素的污染，实验中使用的一些用具 在使用前必须进行高压灭菌。 2．PCR 所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在－20℃储存。 3．微量移液器的枪头在吸取试剂后必须更换。
激趣应用 3 ——DNA 在吸附性方面有何特点？ DNA 很容易吸附在玻璃的表面， 而不容易吸附在塑料的表面， 由此推测 PCR 用到的微量离心管是用何种材质加工制作的？
二、PCR 反应过程 1．变性：当温度上升到 90℃以上时，双链 DNA 解旋为单链， 一般实验温度为 95℃。 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，一般实验温度为 55℃。 3．延伸：温度上升到 72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在 Taq_DNA 聚合酶的作用下， 根据碱基互补配对原则合成新的 DNA 链。
三、实验操作 1．PCR 仪：能够自动调控温度的仪器，实现 DNA 的扩增。 如果没有 PCR 仪，可用 3 个恒温水浴锅代替，操作时在 3 个水浴 锅中来回转移 PCR 反应的微量离心管。 2．微量离心管：一种薄壁塑料管，总容积为 0.5_mL。 3．微量移液器：用于添加转移 PCR 配方中的液体。
2．PCR 的反应过程(如图)：
3．PCR 扩增的计算与 DNA 含量的测定： (1)理论上 DNA 呈指数方式扩增。若开始只有一个 DNA 提供 模板， 则循环 n 次后有 2n 个 DNA； 若开始有 N0 个 DNA 提供模板， 则循环 n 次后获得的子代 DNA 数目为 N0· 2n 个。 (2)DNA 含量的测定： DNA 在 260 nm 的紫外线波段有一强烈的吸收峰， 峰值的大小 与 DNA 含量有关。 可以利用 DNA 的这一特点进行 DNA 含量的测 定，具体方法如下：
3．DNA 的热变性：在 80～100℃的温度范围内，DNA 的双 螺旋结构将解体，双链分开，这个过程称为变性；当温度缓慢降低 后，两条彼此分离的 DNA 链又会重新结合成双链，这个过程称为 复性。 4．PCR 反应的条件 一定的缓冲溶液；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，一般用 Taq DNA 聚合酶；控制温度。
【解析】 PCR 过程与细胞内的 DNA 复制过程相比较， 主要有 两点不同： (1)PCR 过程需要的引物是人工合成的单链 DNA 或 RNA，长度通常为 20～30 个核苷酸。(2)PCR 过程中，DNA 解旋 不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的。 【答案】 C
变式训练 1 有关 PCR 技术的说法，不正确的是( ) A．PCR 是一项在生物体外复制特定的 DNA 片段的核酸合成 技术 B．PCR 技术的原理是 DNA 双链复制 C．利用 PCR 技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的 基因的核苷酸序列 D．PCR 扩增中必须有解旋酶才能解开双链 DNA
例 1 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( ) 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
解析 PCR 是一项在生物体外复制特定的 DNA 片段的核酸 合成技术；PCR 技术的原理是 DNA 双链复制；利用 PCR 技术获 取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列； PCR 扩增中通过高温解开双链 DNA。 答案 D
知识点二 PCR 操作 1．PCR 解旋与复旋的原理：DNA 热变性与复性： 变性80～100℃ 双链 单链 DNA 复性温度缓慢降低
自主导学 一、PCR 原理 1．概念：是一种体外迅速扩增 DNA 片段的技术，它能以极 少量的 DNA 为模板，在几小时内复制出上百万份的 DNA 拷贝。 2．DNA 复制需要的条件： 解旋酶、DNA 母链、4 种脱氧核苷酸、DNA 聚合酶和引物。
激趣应用 1 DNA 复制为什么还需成 DNA， 只能从 3′端延伸 DNA 链。 因此， DNA 复制需要引物， DNA 的合成方向总是从子链的 5′ 端向 3′端延伸。
不 同 点
是否 需缓 冲液 设备 原料 复制 原理 模板 引物
不需缓冲液
严格配制 10 倍浓缩扩 增缓冲液
严格控制温度变化的 无 温控设备 4 种脱氧核苷酸(A、G、C、T) 严格遵循碱基互补配对原则，半保留复制 以 DNA 母链为模板 都需要分别与两条模板链相结合的两种引物
相 同 点
特 别 提 醒 (1)解旋酶的作用是使 DNA 两条链的氢键断开，而 DNA 聚合 酶与 DNA 连接酶的作用都是催化形成磷酸二酯键。 (2)DNA 聚合酶是将单个核苷酸加到已有的单链片段的 3′端 上，需要模板；而 DNA 连接酶连接的是两条 DNA 片段的缺口， 不需要模板。
提示：是用塑料加工制作的。
疑难导析 知识点一 生物体内的 DNA 复制与 PCR 反应的比较 体内 DNA 复制 PCR 反应 细胞有丝分裂间期和减数 时期 体外随时进行 第一次分裂前的间期 不 场所 活细胞内 细胞外 同 耐高温的 DNA 聚合 酶 解旋酶、DNA 聚合酶 点 酶(Taq DNA 聚合酶) 边解旋边复制，半保留复 特点 体外迅速扩增 制
激趣应用 2 ——细胞内的 DNA 是怎样复制的？ (1)回忆并简述 DNA 的复制过程。 (2)PCR 的变性过程实质上也是解旋， PCR 的解旋和细胞内的 DNA 解旋有何不同？
提示： (1)DNA 分子首先在解旋酶的作用下解旋，然后以解开的每一 段母链为模板，在 DNA 聚合酶等酶的作用下合成与母链碱基互补 的一段子链， 随着模板链解旋过程的进行， 新合成的子链也不断延 伸，同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 (2)PCR 在高温条件下(90～100℃)解旋，而细胞内的 DNA 在 解旋酶的作用下解旋。