专题五课题二多聚酶链式反应DNA片段导学案

课题2: 多聚酶链式反应扩增DNA 片段导学案
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
一、课题背景
1..多聚酶链式反应的概念：
2、多聚酶链式反应的应用：的诊断、、、、和DNA 等各方面。

二、基础知识
1、复习回顾DNA分子的组成成分和结构
(1) DNA 分子的基本组成单位是 .共有种,每个基本单位是由一分子的、一分子的、和一分子的构成。

(2).DNA双螺旋结构：①反向平行②基本骨架③两条链通过氢键连接（理解热稳定）
2 PCR原理：回忆DNA的复制过程，填写下列表格
参与的组分在DNA复制中的作用
解旋酶
DNA母链
合成子链的原料
DNA聚合酶
引物
阅读课本P58－63，完成下列空格
（1）DNA的两条链是的，通常将DNA的羟基末端称为，而磷酸基团的末端称为。

DNA聚合酶不能开始合成DNA，而只能，因此，DNA复制需要引物。

DNA的合成方向总是。

（2）在DNA的复制过程中，复制的前提是。

在体外可通过控制来实现。

在的温度范围内，DNA的双螺旋结构将解体，双链分开，这个过程称为。

PCR利用了DNA的原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合。

由于PCR过程的温度高，导致DNA聚合酶失活，后来的DNA聚合酶的发现和应用，大大增加了PCR的效率。

（3）PCR反应需要在一定的缓冲溶液中提供：，，，，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。

思考
（1）在DNA的复制过程中，参与的组分有哪些？分别起什么作用？
（2）什么是DNA的3′端和5′端？
（3）DNA聚合酶的特点？DNA的合成方向？
（6）如何在体外将DNA双螺旋打开？什么是DNA的变性和复性？
（7）PCR怎样控制DNA双链的解聚与结合？
（8）怎样解决高温导致DNA聚合酶失活的问题？
（9）总结PCR反应所需要的条件。

2．PCR的反应过程
（1）PCR一般要经历循环，每次循环可以分为、和三步。

从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，并且由延伸而成的DNA单链会与结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能，使这段固定长度的序列成指数扩增。

（2）PCR的反应过程
变性：在℃时DNA解旋
复性：在℃时引物与DNA单链结合
延伸：在℃时合成DNA子链（两个引物间的序列）
思考
（1）PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为哪三步？
（2）在循环之前，常要进行一次预变性，目的是？
（3）第一轮循环之后的结果是什么？
3．实验操作
在实验室中，做PCR通常使用，它是一种薄壁塑料管。

具体操作时，用微量移液器，按PCR反应体系的配方在中依次加入各组分，再参照课本P62表的设置设计好PCR仪的循环程序即可。

思考
1缓冲液相当细胞内的什么成分？
（1）在PCR反应中，如何设置对照实验？
（2）如果没有PCR仪，可以怎样操作变性、复性和延伸这三个步骤？
4．操作提示
（1）为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的、、以及蒸馏水等在使用前必须进行。

（2）PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在储存。

使用前，将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。

在微量离心管中添加反应成分时，移液管上的枪头要。

思考
（1）为避免外源DNA等因素的污染，实验中可以进行怎样的操作？
（2）PCR所用的缓冲液和酶应怎样储存？使用前需要经过怎样的处理？
（3）在微量离心管中添加反应成分时，应怎样使用枪头？
（4）在操作中离心10s的目的是什么？
（5）写出该实验的操作步骤。

5、结果分析与评价：
（1）利用DNA的什么特点对DNA含量进行测定？
（2）DNA含量的测定方法。

（3）PCR技术的优点。

课堂总结】
一个DNA 片段在30次循环后反应物中大约有10亿个这样的片段。

（230）
[典例解析]]
一个由15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培养，利用PCR循环5次后标记的DNA分子总数的（）
A 1/10
B 1/5
C 1/16 D1/25
[疑难点拨]
1.PCR技术简介
PCR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。

这项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分析研究的问题，被广泛的应用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等各方面。

2．细胞内参与DNA复制的各种组成成分及其作用
①解旋酶：打开DNA双链②DNA母链：提供DNA复制的模板③4种脱氧核苷酸：合成子链的原料④DNA聚合酶：催化合成DNA子链⑤引物：使DNA聚合酶能够从引物的3，端开始连接脱氧核苷酸（引物是一小段DNA或RNA，它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。

用于PCR的引物长度通常为20—30个核苷酸）
课题2: 多聚酶链式反应扩增DNA 片段练习课堂基础训练
1、DNA分子复制时，解旋的两条链中（）
A.仅一条链作为复制模板
B.两条链作为模板并复制出两个不同的DNA分子
C.两条链作为模板并复制出两个相同的DNA分子
D.两条链作为模板，各自合成一条子链，然后两条母链重新结合为原来的双螺旋分子，两条新链结合成一个全新的DNA分子
2、DNA的合成方向总是（）延伸。

A.从DNA分子的左端向右端
B.从DNA分子的右端向左端
C.从子链的5′端向3′端
D.从子链的3′端向5′端
3、下列关于DNA复制过程的正确顺序是（ D ）
①互补碱基对之间氢键断裂②互补碱基对之间形成氢键③DNA分子在解旋酶的作用下解旋④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对⑤子链与母链盘旋成双螺旋状结构
A.①③④②⑤
B.①④②⑤③
C.①③⑤④②
D.③①④②⑤
4、要使PCR反应在体外的条件下顺利地进行，需要严格的控制（ C ）
A.氧气的浓度
B.酸碱度
C.温度
D.大气的湿度
5、实验室内模拟生物体DNA的复制必需的一组条件是（ D ）
①酶②游离的脱氧核苷酸③ATP④DNA分子⑤mRNA⑥tRNA⑦适宜的温度⑧适宜的酸碱度
A.①②③④⑤⑥
B.②③④⑤⑥⑦
C.②③④⑤⑦⑧
D.①②③④⑦⑧课后拓展训练
1、下列各项过程中，遵循“碱基互补配对原则”的有（）
①DNA复制②RNA复制③转录④翻译⑤逆转录
A.①②③④⑤
B.①②③④
C.①②③⑤
D.①③④⑤
2、DNA分子经PCR反应循环一次后，新合成的那条子链的脱氧核苷酸的序列应与（）
A.模板母链相同
B.非模板母链相同
C.两条模板母链相同
D.两条模板母链都不相同
3、利用PCR技术，把一个双链DNA分子当作第一代，经过3次循环，在第四代DNA分子中，有几条第一代脱氧核苷酸的长链？（）
A.2
B.4
C.8
D.16
4、假设PCR反应中，只有一个DNA的片段作为模板，请计算在30次循环后，反应物中大约有多少这样的DNA片段（）
A.215
B.230
C.260
D.231
5、PCR技术是把某一DNA片段在实验条件下，合成许许多多相同片段的一种方法，利用这种技术能快速而特异的扩增任何要求的目的基因或者DNA分子片段，“人类基因组计划”的研究中常用到这种技术。

请结合有关知识，回答有关此技术的一些问题：
⑴PCR技术能把某一DNA片段进行扩增，依据的原理是：
⑵在实验条件下，DNA分子进行扩增，除了所要扩增的DNA片段处，还需要、和、等条件。

⑶某DNA片段有160个碱基，其中有腺嘌呤35个，若让该DNA分子扩增三次（即复制三次）至少需要腺嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目分别是和个。

6、将大肠杆菌置于含15N的培养基上培养。

这样，后代大肠杆菌细胞中的DNA 双链均被15N标记。

然后将被15N标记的大肠杆菌作为亲代转到普通培养基中，繁殖两代。

亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA的状况如图所示。

⑴第一代大肠杆菌DNA贮存的遗传信息与亲代大肠杆菌DNA贮存的遗传信息完全相同的原因是。

⑵如果将第二代大肠杆菌的DNA分子总量作为整体1，其中，带有15N的第二代大肠杆菌DNA分子约占总量的%。

⑶如果将第二代大肠杆菌的DNA含量作为整体1，其中含15N标记的第二代大肠杆菌的DNA含量（脱氧核苷酸单链）约占总量。