2019-2020年高中生物 5.2《多聚酶鏈式反應擴增DNA片段》教案 新人教版選修1.doc
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2019-2020年高中生物 5.2多聚酶鏈式反應擴增DNA片段教案 新人教版選修1教學目標:(一)知識與技能1、了解PCR技術的基本操作2、理解PCR的原理3、討論PCR的應用(二)過程與方法在多聚酶鏈式反應擴增DNA片段的實驗過程中,應避免外源DNA污染,嚴格控制溫度等反應條件(三)情感、態(tài)度與價值觀通過對PCR實驗的操作及結果分析,培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和實事求是的科研精神教學重點:PCR的原理和PCR的基本操作教學難點:PCR的原理教學過程:(一)引入新課在現(xiàn)代生物技術中,DNA技術可謂是尖端技術。人類基因組計劃、基因工程、基因診斷、基因檢測、古生物鑒定等都離不開對DNA分子堿基序列的分析。而分析DNA堿基序列,就需要一定量的DNA片段。怎樣迅速獲得足夠量的DNA片段呢?今天我們來研究學習DNA分子的擴增技術PCR技術。(二)進行新課1基礎知識PCR技術擴增DNA的過程,與細胞內DNA復制過程類似:11細胞內DNA復制條件分析:條件組分作用模板DNA的兩條單鏈提供復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12細胞內DNA復制過程(1)DNA的反向平行結構:(結合投影圖)核苷酸分子的結構與方向性:(分子結構模式圖)由核苷酸通過3,5-磷酸二酯鍵連接形成核苷酸長鏈:(模式圖,體現(xiàn)方向性)。DNA雙螺旋結構的反向平行結構:(2)DNA的復制過程:解 旋:解旋酶、ATP,DNA兩條鏈打開,形成兩條DNA單鏈。引物結合:在DNA單鏈3端與DNA反向配對結合,確保引物3端與DNA單鏈準確配對。DNA聚合酶結合:子鏈合成:DNA聚合酶從引物3端開始,將配對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。先導鏈,滯后鏈)子鏈合成特點:不能從頭合成;合成方向為“53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,還具有校對功能。它在每引入一個核苷酸后都要復查一次,只有堿基配對無誤后才能繼續(xù)往下聚合,它不能從頭合成。RNA聚合酶沒有校對功能,因此RNA的合成不需要引物,而是從頭合成的,它的錯配可能性較大,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分子能準確復制的原因有哪些?DNA雙螺旋結構提供模板;堿基互補配對;DNA聚合酶的復查功能。思考細胞內哪些物質是從頭合成的?RNA合成、蛋白質合成。13DNA分子復制的人工控制解開螺旋:在80100時,DNA雙螺旋打開,形成兩條DNA單鏈,稱為變性?;謴吐菪涸?0左右時,兩條DNA單鏈重新形成雙螺旋結構,稱為復性。復制條件: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。反應場所:PCR儀(自動溫度周期性調節(jié))。思考緩沖液相當細胞內的什么成分?(核基質)14PCR的反應過程延伸復性變性變性:在95時DNA解旋復性:在50時引物與DNA單鏈結合延伸:在72時合成DNA子鏈(兩個引物間的序列)2實驗操作21 PCR反應體系: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22 實驗操作步驟23 按照PCR反應體系配方配制反應液;(2)將PCR反應體系50L用微量移液器轉移到微量離心管(0.5mL)中;(3)將微量離心管放到PCR儀中;(4)設置PCR儀的工作參數(shù)。(5)DNA在PCR儀中大量擴增。24 水浴法:將微型離心管依次在95、55、72的恒溫水浴鍋中循環(huán)處理相應時間。3實驗注意事項31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。32緩沖液和酶分裝成小份,20低溫保存。33每添加一種反應成分,更換一個移液器的槍頭。34混勻后離心處理,使反應液集中在離心管底部。4結果分析與評價41反應液稀釋:取2LPCR反應液,添加98L蒸餾水;2分光光度計調零:將100L蒸餾水添加到比色杯中,在260nm處將分光光度計調整讀數(shù)為零。42將100L反應稀釋液倒入比色杯中,測定在260nm處的光吸收值。43計算:DNA含量50光吸收值稀釋倍數(shù)(三)課堂總結、點評多聚酶鏈式反應擴增DNA片段PCR原理DNA的復制需要酶、原料、能量、引物DNA的變性和復性受溫度影響PCR過程變性復性延伸操作步驟配制PCR反應體系移入離心管放入PCR設置工作參數(shù)DNA擴增測定含量稀釋調零測定并讀數(shù)計算(四)實例探究例1 在( )的溫度范圍內,DNA的雙螺旋結構解開A. 1020 B. 80100 C. 2030 D. 4060解析:蛋白質大多不能忍受6080的高溫,而DNA在80以上才會變性。答案:B例2 關于DNA的復制,下列敘述正確的是( )A.DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA,只能從5端延伸DNA鏈B.DNA復制不需要引物C.引物與DNA母鏈通過堿基互補配對進行結合D.DNA的合成方向總是從子鏈的3端向5端延伸解析:由于DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA,只能從引物的3端即復制方向由3端向5端延伸;由于DNA分子是反向平行的,子鏈是依據(jù)堿基互補配對原則,在DNA聚合酶作用下合成的,其合成方向是從子鏈5端向3端延伸。答案:C綜合應用例3 下列有關PCR描述,不正確的是( )A.是一種酶促反應B.引物決定了擴增的特異性C.擴增產量按y(1X)nD.擴增對象是氨基酸序列E.擴增對象是DNA序列解析:PCR是一種體外迅速擴增DNA片段的技術,它以極少量的DNA為模板,以四種脫氧核苷酸為原理,在引物的作用下使DNA聚合酶從引物的3端連接脫氧核苷酸,短時間內迅速復制上百萬份的DNA拷貝,其擴增產量為y(1X)n,y代表DNA片段擴增后的拷貝數(shù),x表示平均每次的擴增效率,n代表循環(huán)次數(shù),因此答案選D。答案:D課后探究1、PCR與生物體DNA復制有何區(qū)別?2、如果在案件偵破過程中,只收集到一根毛發(fā),但它所含的遺傳信息太少,該怎么辦呢?教后小記教師在教學過程中,可以先引導學生回憶必修2的有關DNA復制的知識,在此基礎上,學生可加深對于PCR原理的認識。對于PCR反應過程的教學,應以讀圖識圖為主。教材中反應過程圖解詳細的描繪了參與PCR的各種組成成分;每一輪反應的三個基本步驟變性、復性、延伸;每一步驟的作用。教師在教學中可以請學生在讀圖的同時,結合教科書中的文字說明來加深理解。當學生遇到難以理解的地方時,教師要及時給予解答- 配套講稿:
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