人教新版高中生物选修一5.2多聚酶链式反应扩增dna片段 学案 (4)

5.2多聚酶链式反应扩增dna片段
学案
学习目标
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
学习重点
PCR的原理
学习难点
PCR技术的基本操作
课前预习
使用说明与学法指导
根据学习目标，认真预习课本，用红笔标注重点与难点；15分钟完成课前预习内容。
知识准备1.
搜集相关知识并阅读2．复习回顾DNA分子的组成成分和结构
3．PCR原理：回忆DNA的复制过程
教材助读一、基础知识
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。
3.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
_____________
。
4.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。
5.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。
二、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）
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，再参照课本P62表的设置设计好PCR仪的循环程序即可。
四、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____________。
预习自测题
1．DNA的3’端是（
），5’是（
）
A．羟基末端
B．磷酸基团的末端
2.
PCR的反应过程叙述正确的是（
）
A．延伸-----变性-----
复性
B．延伸----复性------
变性
C．变性-----复性-----
延伸
D．变性-----延伸-----
复性
我的疑问
学始于疑
（1）什么是DNA的3′端和5′端？
（2）DNA聚合酶的特点？DNA的合成方向？
（3）如何在体外将DNA双螺旋打开？什么是DNA的变性和复性？
（4）PCR怎样控制DNA双链的解聚与结合？
（5）怎样解决高温导致DNA聚合酶失活的问题？
（6）总结PCR反应所需要的条件。
课内探究
质疑探究
探究一、PCR的反应过程
（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？
（4）细胞内DNA复制和细胞外PCR扩增的比较
DNA复制
PCR扩增
不同点
场所
能量
酶
是否需要加入引物
是否需缓冲液
设备
相同点
原料
复制原理
模板
引物
探究二、实验操作
1．缓冲液相当细胞内的什么成分？　　　　　　　　　
2．（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
操作提示
（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？
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。
归纳总结
PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，能以少量的DNA为模板，在几小时内复制出上百万份的DNA拷贝。已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。和DNA复制一样需要模板、原料、能量和酶，但又不完全等同于细胞内DNA复制过程。比如酶，PCR需要耐高温的DNA聚合酶。
知识网络图
当堂检测
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（
）
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（
）
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（
）
①酶　
②游离的脱氧核苷酸　
③ATP　
④DNA分子
　⑤mRNA　
⑥tRNA　
⑦适宜的温度
　⑧适宜的酸碱度
A.①②③④⑤⑥
　
B.②③④⑤⑥⑦
C.②③④⑤⑦⑧
　
D.①②③④⑦⑧
课后反思
请将学习总结写在下面
课后训练
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.
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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
变性
复性
延伸
多聚酶链式反应扩增DNA片段
PCR原理
DNA的复制需要酶、原料、能量、引物
DNA的变性和复性受温度影响
PCR过程
变性
复性
延伸
操作步骤
配制PCR反应体系
移入离心管
放入PCR
设置工作参数
DNA扩增
测定含量
稀释
调零
测定并读数
计算