《2022年高中生物 第四章 生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)實(shí)踐 4.2 分子生物學(xué)技術(shù)二教案（選修1）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022年高中生物 第四章 生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)實(shí)踐 4.2 分子生物學(xué)技術(shù)二教案（選修1）（6頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022年高中生物 第四章 生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)實(shí)踐 4.2 分子生物學(xué)技術(shù)二教案（選修1） 教學(xué)目標(biāo)： 1、知識(shí)與技能： 1、了解PCR技術(shù)的基本操作2、理解PCR的原理3、討論P(yáng)CR的應(yīng)用 2、過程與方法： 在多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段的實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)避免外源DNA污染，嚴(yán)格控制溫度等反應(yīng)條件 3、情感態(tài)度價(jià)值觀： 通過對(duì)PCR實(shí)驗(yàn)的操作及結(jié)果分析，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的科研精神 教學(xué)重點(diǎn)： PCR的原理和PCR的基本操作 教學(xué)難點(diǎn)： PCR的原理 教學(xué)方法： 啟發(fā)式教學(xué) 教具使用： 多媒體課件 共案部分 個(gè)案部分 教學(xué)過程

2、教師主導(dǎo)活動(dòng) 學(xué)生主體活動(dòng) 課前： 完成本章知識(shí)的梳理，及導(dǎo)學(xué)案中的自檢題。檢查匯總。 學(xué)生完成本章知識(shí)的梳理，做導(dǎo)學(xué)案中的自檢題。 課中： 對(duì)上節(jié)課存在問題進(jìn)行點(diǎn)撥。 新授： 根據(jù)學(xué)生自學(xué)情況，引導(dǎo)學(xué)生分析主要的問題。強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)。 1．PCR技術(shù)的原理是什么? 2．進(jìn)行PCR擴(kuò)增時(shí)，向離心管中加入的是什么物質(zhì)? 3．簡述PCR擴(kuò)增的過程。 4．為什么在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中要使用DNA聚合酶? 5．簡述“目的DNA片段的體外擴(kuò)增”的過程。 疑難解析 1．PCR技術(shù)的基本原理：類似于DNA的天然復(fù)制過程，其特異性依賴于與靶序列兩端互補(bǔ)的寡核苷酸引

3、物。PCR由變性——退火——延伸三個(gè)基本反應(yīng)步驟構(gòu)成：①模板DNA的變性：模板DNA經(jīng)加熱至93~C左右一定時(shí)問后，使模板DNA 鏈或經(jīng)PCR擴(kuò)增形成的雙鏈DNA解離，使之成為單鏈，以便它與引物結(jié)合，為下輪反應(yīng)作準(zhǔn)備；②模板DNA與引物的退火(復(fù)性)：模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后，溫度降至55℃左右，引物與模板DNA單鏈的互補(bǔ)序列配對(duì)結(jié)合；③引物的延伸：DNA模板一引物結(jié)合物在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP為反應(yīng)原料，靶序列為模板，按堿基配對(duì)與半保留復(fù)制原理，合成一條新的與模板DNA鏈互補(bǔ)的半保留復(fù)制鏈重復(fù)循環(huán)變性——退火——延伸三過程，就可獲得更多的“半保留復(fù)制鏈”，而且這種新鏈又

4、可成為下次循環(huán)的模板。每完成一個(gè)循環(huán)需2～4分鐘，2～3小時(shí)就能將待擴(kuò)目的基因擴(kuò)增放大幾百萬倍。 2．PCR反應(yīng)五要素：參加PCR反應(yīng)的物質(zhì)主要有五種，即引物、酶、dNTP、模板和Mg2+。 3．引物：引物是PCR特異性反應(yīng)的關(guān)鍵，PCR產(chǎn)物的特異性取決于引物與模板DNA NI補(bǔ)的程度。理論上，只要知道任何一段模板DNA序列，就能按其設(shè)計(jì)互補(bǔ)的寡核苷酸鏈做引物，利用PCR就可將模板DNA在體外大量擴(kuò)增。 學(xué)生對(duì)上節(jié)存在問題進(jìn)行討論。 學(xué)生自學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。 學(xué)生根據(jù)導(dǎo)學(xué)案內(nèi)容討論并展示個(gè)人、小組成果。 思考： 課后：

5、 布置課外作業(yè)及下一節(jié)預(yù)習(xí)提綱。（見導(dǎo)學(xué)案） 學(xué)生完成課外作業(yè)及下一節(jié)預(yù)習(xí)。 板書設(shè)計(jì) 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段 PCR原理 DNA的復(fù)制需要酶、原料、能量、引物 DNA的變性和復(fù)性受溫度影響 PCR過程 變性 復(fù)性 延伸 操作步驟 配制PCR反應(yīng)體系 移入離心管 放入PCR 設(shè)置工作參數(shù) DNA擴(kuò)增 測(cè)定含量 稀釋 調(diào)零 測(cè)定并讀數(shù) 計(jì)算 教學(xué)札記 PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA的過程，與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制過程類似： 1．1細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制條件分析： 條件 組分 作用 模板 DNA的兩條單鏈

6、提供復(fù)制的模板 原料 四種脫氧核苷酸 合成DNA子鏈的原料 酶 解旋酶 DNA聚合酶 打開DNA雙螺旋 催化合成DNA子鏈 能量 ATP 為解螺旋和合成子鏈供能 引物 RNA 為DNA聚合酶提供合成的3’端起點(diǎn) 1．2細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制過程 （1）DNA結(jié)構(gòu)： 核苷酸分子的結(jié)構(gòu)與方向性： 由核苷酸通過3,5-磷酸二酯鍵連接形成核苷酸長鏈： DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的反向平行結(jié)構(gòu)： （2）DNA的復(fù)制過程: 解旋：解旋酶、ATP，DNA兩條鏈打開，，形成兩條DNA單鏈。 引物結(jié)合：在DNA單鏈3’端與DNA

7、反向配對(duì)結(jié)合，確保引物3’端與DNA單鏈準(zhǔn)確配對(duì)。 DNA聚合酶結(jié)合： 子鏈合成：DNA聚合酶從引物3’端開始，將配對(duì)的脫氧核苷酸連接起來。 后續(xù)加工：DNA聚合酶I將引物切去，并合成空缺處的DNA單鏈，再由DNA連接酶將不連續(xù)的DNA子鏈連接起來（半不連續(xù)合成。先導(dǎo)鏈，滯后鏈） 子鏈合成特點(diǎn)：不能從頭合成；合成方向?yàn)椤?’→3’合成”。 感悟生命的神秘：DNA聚合酶不但能夠催化磷酸二酯鍵的形成，還具有校對(duì)功能。它在每引入一個(gè)核苷酸后都要復(fù)查一次，只有堿基配對(duì)無誤后才能繼續(xù)往下聚合，它不能從頭合成。RNA聚合酶沒有校對(duì)功能，因此RNA的合成不需要引物，而是從頭合成的，它的錯(cuò)配可能性較

8、大，在RNA引物完成功能后即被DNA聚合酶I刪去，代之以高保真的DNA鏈。 思考］DNA分子能準(zhǔn)確復(fù)制的原因有哪些？ DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提供模板；堿基互補(bǔ)配對(duì)；DNA聚合酶的復(fù)查功能。 思考］細(xì)胞內(nèi)哪些物質(zhì)是從頭合成的？RNA合成、蛋白質(zhì)合成。 1．3DNA分子復(fù)制的人工控制 解開螺旋：在80～100℃時(shí)，DNA雙螺旋打開，形成兩條DNA單鏈，稱為變性。 恢復(fù)螺旋：在50℃左右時(shí)，兩條DNA單鏈重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，稱為復(fù)性。 復(fù)制條件：緩沖液,DNA模板,四種脫氧核苷酸,熱穩(wěn)定DNA聚合酶,兩種引物。 反應(yīng)場(chǎng)所：PCR儀（自動(dòng)溫度周期性調(diào)節(jié)）。 思考］緩沖液相當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的什么成分

9、？（核基質(zhì)） 4．PCR的反應(yīng)過程 延伸 復(fù)性 變性 變性：在95℃時(shí)DNA解旋 復(fù)性：在50℃時(shí)引物與DNA單鏈結(jié)合 延伸：在72℃時(shí)合成DNA子鏈（兩個(gè)引物間的序列） 2．實(shí)驗(yàn)操作 2．1 PCR反應(yīng)體系：緩沖液、DNA模板，四種脫氧核苷酸原料、熱穩(wěn)定DNA聚合酶、兩種RNA引物，水 2．2 實(shí)驗(yàn)操作步驟 2．3 按照PCR反應(yīng)體系配方配制反應(yīng)液； （2）將PCR反應(yīng)體系50μL用微量移液器轉(zhuǎn)移到微量離心管（0.5mL）中； （3）將微量離心管放到PCR儀中； （4）設(shè)置PCR儀的工作參數(shù)。 （5）DNA在PCR儀中大量擴(kuò)增。 2．4 水浴法：將

10、微型離心管依次在95℃、55℃、72℃的恒溫水浴鍋中循環(huán)處理相應(yīng)時(shí)間。 3．實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 3．1避免外源DNA污染：所用儀器、緩沖液、蒸餾水等使用前高壓滅菌。 3．2緩沖液和酶分裝成小份，－20℃低溫保存。 3．3每添加一種反應(yīng)成分，更換一個(gè)移液器的槍頭。 3．4混勻后離心處理，使反應(yīng)液集中在離心管底部。 4．結(jié)果分析與評(píng)價(jià) 4．1反應(yīng)液稀釋：取2μLPCR反應(yīng)液，添加98μL蒸餾水；2．分光光度計(jì)調(diào)零：將100μL蒸餾水添加到比色杯中，在260nm處將分光光度計(jì)調(diào)整讀數(shù)為零。 4．2將100μL反應(yīng)稀釋液倒入比色杯中，測(cè)定在260nm處的光吸收值。 4．3計(jì)算：DNA含量＝

11、50×光吸收值×稀釋倍數(shù) 高二生物PCR技術(shù)的原理和擴(kuò)增的過程導(dǎo)學(xué)案 使用時(shí)間： 編制人： 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 掌握PCR技術(shù)的原理和擴(kuò)增的過程。 二、知識(shí)構(gòu)成： 1．細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制條件分析： 條件 組分 作用 模板 原料 酶 能量 引物 2、DNA結(jié)構(gòu)： 核苷酸分子的結(jié)構(gòu)與方向性： 由核苷酸通過3,5-磷酸二酯鍵連接形成核苷酸長鏈： DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的反向平行結(jié)構(gòu)： 3、DNA的復(fù)制過程:解 旋： 酶、

12、 打開，形成兩條 單鏈。 DNA聚合酶結(jié)合： 子鏈合成：DNA聚合酶從引物3’端開始，將配對(duì)的 連接起來。 思考］DNA分子能準(zhǔn)確復(fù)制的原因有哪些？ 思考］細(xì)胞內(nèi)哪些物質(zhì)是從頭合成的？ 4、PCR是指 。 5、我國自1986年提出“ ”計(jì)劃至今，在生物 技術(shù)方面已取得了一系列突破性的進(jìn)展，許多成 果已轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。其成果主要表現(xiàn)在 、

13、 、 等方面。 6、1985年，美國科學(xué)家等人成功的建立了在體外 的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，被稱為 ，簡稱 。 7、PCR體外擴(kuò)增DNA的過程類似生物體內(nèi)的 DNA復(fù)制的過程，兩者都需要 、 、 、 ( 、 、 、 )，都需要 和 ，所不同的是 。 8、PCR對(duì)DNA的擴(kuò)增具有 、 和

14、 等特點(diǎn)。 9、進(jìn)行PCR擴(kuò)增時(shí)向離心管中加入的物質(zhì)包括： 、 、 、 、 、 。 10、PCR擴(kuò)增是在 中進(jìn)行的，具體過程包括： 、 和 。此三步驟所需的溫度分別是 、 、 。 11、運(yùn)用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA的過程中，變性的目的是 ；退火

15、的目的是 ；延 伸的目的是 。 12、體外擴(kuò)增DNA片段的反應(yīng)程序是： 、 、 (以上過程循環(huán) 次)一 。 三、學(xué)法和自檢： 需要DNA連接酶參與的過程有 ( ) A．DNA復(fù)制 B．DNA體外重組 C．DNA損傷的切除修復(fù) D．RNA逆轉(zhuǎn)錄 課題 PCR技術(shù)的原理和擴(kuò)增的過程 四、達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1．DNA

16、分子在復(fù)制時(shí)要先解旋，這時(shí)下列哪一對(duì)堿 基將從氫鍵連接處斷開 ( ) A．腺嘌呤與尿嘧啶 B．腺嘌呤與胸腺嘧啶 C．鳥嘌呤與胸腺嘧啶 D．腺瞟嶺與胞嘧啶 2．如果用重氫標(biāo)記一個(gè)DNA分子，然后把這個(gè)DNA 進(jìn)行擴(kuò)增，擴(kuò)增時(shí)所用的原料不含重氫，經(jīng)10次復(fù)制后，含重氫標(biāo)記的DNA數(shù)量將為 ( ) A．1個(gè) B．2個(gè) C．102／2個(gè) D．(102／2)一1個(gè) 3·實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬生物體DNA復(fù)制所必須的條件是 下列的哪幾個(gè) ( ) ①酶②游離的脫氧核苷酸 ③ATP ④DNA 分子⑤mRNA⑥tRNA⑦適宜的

17、溫度 ⑧適宜的酸堿度 A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑤⑥⑦ C·④⑤⑥⑦⑧ D．①②③④⑦⑧ 4·(多選)PCR對(duì)DNA的擴(kuò)增的特點(diǎn)是 ( ) A．快速 B．簡便 C．專一性 D．零錯(cuò)誤 5·以RNA為模板，按照RNA中核苷酸順序合成 DNA(稱逆轉(zhuǎn)錄)，此過程中需要的酶是 ( ) A．DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶 B．RNA指導(dǎo)的RNA聚合酶 C．RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶 D．DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶 6．參與DNA復(fù)制的幾種酶的作用次序是 ( ) A．DNA解鏈酶一引發(fā)酶一DNA聚合酶一DNA連接酶一切

18、除引物的酶 B．DNA解鏈酶一引發(fā)酶一DNA聚合酶一切除引物的酶一DNA連接酶 C．引發(fā)酶一DNA解鏈酶一DNA聚合酶一DNA連接酶一切除引物的酶 D．DNA解鏈酶一引發(fā)酶一切除引物的酶一DNA連接酶一DNA聚合酶 五、學(xué)習(xí)小結(jié)和課外作業(yè)： 1、學(xué)習(xí)小結(jié)： 2、上本作業(yè)： 3、課本或資料選題： 4、補(bǔ)充練習(xí)： PCR技術(shù)是把某一DNA片段在體外酶的作用下，合成許許多多相同片段的一種方法，利用它能快速而特異的擴(kuò)增任何要求的目的或DNA分子片段；電泳技術(shù)則是在外電場(chǎng)作用下，利用分子攜帶的凈電荷不同，把待測(cè)分子的混合物放在一定的介質(zhì)(如瓊脂糖凝膠)中

19、進(jìn)行分離和分析的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，利用它可分離氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、核苷酸、核酸等物質(zhì)和作親子法學(xué)鑒定。下圖是電泳裝置及相應(yīng)電泳結(jié)果。請(qǐng)回答： (1)電泳與葉綠體色素分離采用的紙層析法比較，后者使用的介質(zhì)是 。電泳過程中分子的遷移速率除與本身所帶凈電荷的多少有關(guān)外，你認(rèn)為還受什么因素影響(至少列出一種)? (2)PCR技術(shù)能把某一DNA片段進(jìn)行擴(kuò)增，是依據(jù)什么原理? (3)圖3是把含有21個(gè)氨基酸的多肽進(jìn)行水解，得到的氨基酸混合物進(jìn)行電泳的結(jié)果，故可推知該多肽是由 種氨基酸構(gòu)成的。 (4)圖4是通過提取某小孩、其母親以及待測(cè)定四位男性的DNA，分別由酶處理后生成含有若干DNA片段，并已進(jìn)行擴(kuò)增得到的混合物，然后進(jìn)行電泳所得到的一組DNA指紋圖譜，請(qǐng)分析：誰是該小孩真正生物學(xué)上的父親?為什么?