高中生物 实验13DNA片段的PCR扩增辅导教案 浙科版

辅导教案

导学诱思DAOXUEYOUSI

一、PCR技术

1．PCR的全称是：____________。

2．PCR技术是用于DNA片段复制、扩增的生化技术。

3．PCR技术用途：

除用于基因扩增外，还用于____________。

4．PCR技术的具体应用：在法学、医学、食品和考古学上也是重要的实用工具，如______鉴定、______鉴定、食品质量的确定、______病诊断、肿瘤病和其他疾病的诊断以及考古中人种的确定等。

答案：1.聚合酶链反应

3．测定DNA序列

4．亲子犯罪遗传

二、DNA的体内自我复制与PCR技术

DNA聚合酶在有________的存在时，利用4种____________，可从____末端向____末端合成新链。

PCR技术还需要____________________作为________________，这一段叫______。

答案：DNA模板脱氧核苷三磷酸5′3′与DNA模板互补的一段单链DNA 聚合酶作用的起点引物

三、PCR作用的过程

1．1个循环的操作：

续表

3．结果：一个循环形成____个双链DNA ，在20个循环后(大约1h),1个DNA 片段可扩增上百万个拷贝，30个循环可产生10亿个拷贝。

答案：1.分开 95 变性 氢键 解链 引物 迅速降至40～60 退火 单链的DNA 模板 延伸 72 4种dNTP 3′

2．15～30 3．2

四、实验操作 1．设备、用品(略)

2．材料：凝胶、DNA 标样、PCR 试剂盒、TBE

缓冲液、0.1%亚甲蓝 3.步骤：

文字说明：

图表辅助：

表一：

(12个循环(14个循环号管(对照

20 20 —

表二：

↓

↓

胶片染色结果

核心解读HEXINJIEDU

1．为什么DNA复制需要引物？

DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端。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。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA 聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。

DNA复制方向的示意图

2.细胞内参与DNA复制的各种组成成分和作用是怎样的？

3.

细胞内的DNA复制与体外DNA扩增(PCR技术)是不同的，两者具体比较见下表：

PCR反应是通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。PCR反应的实质就是DNA复制，所以有关PCR反应的题目与DNA复制的原理相同，计算方法也大体相同。例如：PCR反应中的目的片段一般以2n的方式积累，其中n为反应循环次数。一个DNA片段在30次循环后反应物中大约有10亿(230)个这样的片段。

4．当PCR反应体系的温度经快速冷却到50℃左右时，为什么一般不考虑解开的2个DNA 模板链又重新结合了，这是为什么？

原因是：(1)模板DNA比引物长得多、复杂得多、不易重新结合；

(2)引物和模板之间的碰撞机会远远高于模板互补链之间的碰撞；

(3)加入的引物的量足够大而模板链数量少，模板链浓度低，不易结合。

5．为什么PCR能有广泛用途？除用于DNA扩增外，还有哪些用途？

在生物基因组中存在着许多差异，如物种之间的差异、基因表达上的时间差异、基因表达的地域或组织差异、变异后的差异、生理和病理变化引起的差异、遗传的差异、杂交的差异等。但这些差异只有在DNA扩增后才能被观察出来。因此，PCR是这种差异的一种观察方法，因而在法医学上、在遗传病和其他疾病的诊断、考古中人种的确定、食品质量的确定上和基因转移上都可使用。

6.PCR的反应过程具体是怎样的？

PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性

．．(当温度上升到90 ℃以上时，双

链DNA解聚为单链)、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)和延伸

．．(温度上升到72 ℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链)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，并且由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链会与引物Ⅱ结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能特异的复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列成指数扩增。

第一轮的产物作为第二轮的模板,经过变性、复性、延伸三步

↓

第二轮的产物作为第三轮的模板,经过变性、复性、延伸三步

↓

题例领悟TILILINGWU

【例题1】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分子占总数的( )

A．1/10 B．1/5

C．1/16 D．1/25

解析：一个DNA分子利用PCR技术循环5次后产生的DNA分子数目为2n。而DNA的复制是半保留复制，其特点是新形成的DNA双链，一条是来自亲代DNA分子的母链，另一条是新形成的子链。这样最初由15N标记的DNA分子复制后，其标记的两条链就分别进入两个子代DNA分子中，这样两个子代DNA分子被标记了。以后均是在没有标记的环境中培养，不论经过多少次复制，最初标记的两条链始终存在于两个DNA分子中，这样经过n次循环后，标记的DNA分子中的2/2n，即1/2n－1。

答案：C

PCR技术的实质就是DNA分子的复制。

【例题2】 DNA的复制需要引物，其主要原因是…()

A．可加快DNA的复制速度

B．引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合

C．引物的5′端有助于DNA聚合酶的延伸DNA链

D．DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链

解析：DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基(—OH)末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端。DNA聚合酶不能从5′端开始合成DNA，而