人教版高中生物高二选修一学案专题5_课题2_多聚酶链式反应

专题5 DNA和蛋白质技术课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段

【学习目标】

1.说出PCR技术的基本操作

2.理解PCR的原理

3.讨论PCR的应用

【重点难点】

PCR的原理和PCR的基本操作

【预习案】

任务一.PCR原理

填写下列表格

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。

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。

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。任务二．PCR的反应过程

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。

任务三. 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，，再参照下表的设置设计好PCR仪的循环程序即可。

任务四．操作提示

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。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。

【训练案】

1. 在（）的温度范围内，DNA的双螺旋结构解开

A. 10－20℃

B. 80－100℃

C. 20－30℃

D. 40－60℃

2. 关于DNA的复制，下列叙述正确的是（）

A.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从5’端延伸DNA链

B.DNA复制不需要引物

C.引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合

D.DNA的合成方向总是从子链的3’端向5’端延伸

3. 下列有关PCR描述，不正确的是（）

A.是一种酶促反应

B.引物决定了扩增的特异性

C.扩增产量按y＝（1＋X）n

D.扩增对象是氨基酸序列

E.扩增对象是DNA序列

4.（1）PCR反应需要的条件：缓冲溶液、DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶，为什么？

（2）在PCR反应中与解旋酶作用相同的操作是：________。

5. 空难之后对面目全非的航天员遗体残骸辨认可借助DNA杂交技术。该技术是从尸体和死者家属提供的死

者生前的生活用品中分别提取DNA，在一定温度下水浴共热，使DNA的氢键断裂，双链打开。若两份DNA样本来自同一个体，在温度降低时，两份样本中的DNA单链会通过氢键连接在一起；反之，则不能互补。已知某DNA单链碱基组成为ATCCGAT，则与它互补的另一条单链组成为________，为保证准确性，需用较多的DNA样品，这可以通过一定的技术使DNA分子大量复制，若一个DNA分子中，腺嘌呤含量为15％，复制所用的原料均为3H标记的脱氧核苷酸，经四次复制后，不含3H的DNA单链占全部单链的_______ _，子代DNA分子中胞嘧啶的比例为________ 。

6. TaqDNA聚合酶的特点是（）

A. 耐高温

B. 耐盐酸

C. 耐强碱

D. 不耐热

7. PCR的每次循环都可以分为三步，按循环的顺序排列是（）

A. 变性、延伸、复性

B. 变性、复性、延伸

C. 复性、变性、延伸

D. 延伸、变性、复制

8. DNA复制时，合成DNA新链之前必须合成（）

A. DNA引物

B. RNA引物

C. 新的脱氧核苷酸

D. 核苷酸

9. （1）PCR与生物体内的DNA复制有何区别？

（2）PCR每次循环都可分为_____、_____和_____三步。

（3）__________的发现和使用大大增加了PCR的效率，使PCR技术趋向__________。

（4）PCR通过控制__________来控制双链的_____与_____。

（5）PCR反应需要一定的缓冲溶液中提供_____分别与两条模板结合的__________、_____种脱氧核苷酸、__________的DNA聚合酶。

（6）从第二轮循环开始，DNA聚合酶只能特异的复制_____的DNA序列，使这段_____的序列呈指数扩增。

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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）

3．DNA的合成方向

DNA的两条链是反向平行的，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。

4．PCR的反应过程

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90o C以上时，双链DNA解聚为单链）、复性（温度下降到50o C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72o C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。

5．PCR技术与DNA的复制