高三生物一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案

第四章生物學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)實(shí)踐第二節(jié)分子生物學(xué)技術(shù)【課標(biāo)要求】嘗試PCR（DNA多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)的基本操作和應(yīng)用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、用某一DNA片段進(jìn)行PCR擴(kuò)增。2、通過嘗試PCR（DNA多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)的基本操作，體驗(yàn)PCR這一常規(guī)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，理解PCR的原理，討論P(yáng)CR的應(yīng)用?！緦W(xué)習(xí)過程】［活動(dòng)1］合作交流，回顧以下有關(guān)DNA的基本知識(shí)：1、基本組成元素：；2、基本組成單位：（由一分子、一分子、一分子組成）3、脫氧核苷酸鏈的形成：通過形成構(gòu)成彼此連接起來形成脫氧核苷酸鏈。4、DNA的空間結(jié)構(gòu)：DNA分子是由兩條平行的（即一條鏈為3'—5'另一條鏈為5'—3'）脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋而成的規(guī)則雙螺旋結(jié)構(gòu)。脫氧核糖與磷酸交替連結(jié)，排列，構(gòu)成基本骨架；排列在鏈的內(nèi)側(cè)。兩條鏈上的堿基通過連結(jié)起來，形成堿基對(duì)。5、DNA分子的特性：穩(wěn)定性、多樣性、特異性6、DNA的復(fù)制：（1）概念：由一個(gè)DNA形成兩個(gè)完全相同的DNA的過程；TOC\o"1-5"\h\z（2）時(shí)期：；（3）場(chǎng)所：；（4）條件：模、原料酶、ATP；（5）復(fù)制特點(diǎn)：從過程上看，從結(jié)果上看；（6）精確復(fù)制的原因：一是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板，二是堿基互補(bǔ)配對(duì)能力保證了復(fù)制準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行（7）復(fù)制的意義：DNA分子通過復(fù)制使遺傳信息從親代傳給了后代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。一、PCR技術(shù)［活動(dòng)2］自主研習(xí)——閱讀教材，合作探討，解決以下問題1、概念：實(shí)驗(yàn)技術(shù)。2、原理:TOC\o"1-5"\h\z（1）與細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制的相同之處：都需要、、、四種，都需要解鏈和鏈延伸。（2）與細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制的區(qū)別：體內(nèi)解鏈?zhǔn)强浚w外解鏈?zhǔn)强?；體內(nèi)的引物是，體外的引物是;體內(nèi)的DNA聚合酶需在常溫下發(fā)揮功能，體外的DNA聚合酶耐。3、結(jié)果：使原來的DNA按進(jìn)行擴(kuò)增。4、特點(diǎn)：對(duì)DNA的擴(kuò)增快速、簡(jiǎn)便、靈敏和專一?！狙a(bǔ)充】DNA復(fù)制需要引物的原因：DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA,只能從3"端延伸DNA鏈。PCR技術(shù)的前提條件：待擴(kuò)增的DNA片段3"端脫氧核苷酸序列要已知，以便與合成出2個(gè)與兩條3"端脫氧核苷酸序列互補(bǔ)的引物。二、PCR擴(kuò)增的過程［活動(dòng)3］閱讀P84,討論并回答下列問題：1、反應(yīng)需要的條件引物：兩種；反應(yīng)物：四種DNA聚合酶：；模板DNA；離子條件：溶液體系：反應(yīng)緩沖液2、反應(yīng)步驟變性:在94°C高溫條件下作為模板的；退火(也叫復(fù)性):反應(yīng)體系的溫度降至55C，使得引物與作為模板的單鏈DNA上特定部位相互配對(duì)、結(jié)合?！狙a(bǔ)充】當(dāng)PCR反應(yīng)體系的溫度由變性后快速冷卻到50C左右時(shí)，引物與模板結(jié)合，一般不考慮解開的兩個(gè)DNA模板鏈的重新結(jié)合，原因：a.模板DNA比引物長(zhǎng)得多而且復(fù)雜得多，不易重新結(jié)合；b.加入的引物量足夠大而模板鏈數(shù)量少，引物與模板間碰撞的機(jī)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于模板互補(bǔ)鏈間的碰撞。延伸:反應(yīng)體系的溫度回升到72C左右，在單鏈上4種按照—原則連接在之后，使引物鏈延伸，形成互補(bǔ)的DNA雙鏈。3、PCR的結(jié)果PCR的每一輪循環(huán)包括變性、復(fù)性和延伸三步，從第二輪循環(huán)開始，每次循環(huán)的產(chǎn)物也做模板參與反應(yīng)，并且由引物I延伸而成的DNA單鏈會(huì)與引物II結(jié)合，進(jìn)行DNA的延伸，這樣，DNA聚合酶只能特定地復(fù)制處于2個(gè)引物之間的DNA序列，使這段固定長(zhǎng)度的DNA序列呈指數(shù)擴(kuò)增。PCR一般要經(jīng)歷三十多次循環(huán)，處于兩引物間固定長(zhǎng)度的序列數(shù)目為230三、邊做邊學(xué)：目的DNA片段的體外擴(kuò)增【設(shè)備及用具】1、PCR儀：作用：自動(dòng)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)DNA的擴(kuò)增。替代者：用3個(gè)恒溫水浴鍋代替，操作時(shí)按程序在3個(gè)水浴鍋中來回轉(zhuǎn)移PCR反應(yīng)的微量離心管即可。2、微量離心管：總?cè)莘e0.5ml,實(shí)際是進(jìn)行PCR反應(yīng)的場(chǎng)所。3、自動(dòng)取液器：用于定量轉(zhuǎn)移PCR配方中的液體，其上的槍頭要用一次換一次?！緦?shí)驗(yàn)操作步驟】1、準(zhǔn)備：按照PCR反應(yīng)體系的配方將所需用的試劑擺放在實(shí)驗(yàn)桌上2、移液：用自動(dòng)取液器按照PCR反應(yīng)體系配方往微量離心管里面加入各種試劑3、混合①過程：蓋嚴(yán)微量離心管口的蓋子，用手指輕輕彈擊管壁②注意：離心管口的蓋子一定蓋嚴(yán)，防止實(shí)驗(yàn)中脫落或液體外溢；手指輕輕彈擊微量離心管的管壁，目的是使反應(yīng)液混合均勻4、離心：①過程：將微量離心管放在離心機(jī)上,離心約10s②離心目的：使反應(yīng)液體集中在離心管底部，提高反應(yīng)效果5、反應(yīng)：將離心管放入PCR儀上，設(shè)置好PCR儀的循環(huán)程序【提醒】1、為避免外源DNA等因素的污染，實(shí)驗(yàn)中使用的一些用具在使用前必須進(jìn)行高壓滅菌。2、所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在一20°C儲(chǔ)存。3、在微量離心管中添加反應(yīng)成分時(shí)，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭必須更換。4、EB是一種致癌物，在實(shí)驗(yàn)過程中要做好防護(hù)工作，如戴塑料膜防護(hù)手套；在紫外燈下觀察要戴上專用護(hù)眼鏡。5、擴(kuò)增不成功的原因：漏加了PCR的反應(yīng)成分；各反應(yīng)成分的用量不當(dāng)；PCR程序設(shè)置不當(dāng)?shù)?。四、PCR技術(shù)的應(yīng)用1、醫(yī)學(xué)上可用PCR技術(shù)分析人的血液，對(duì)細(xì)菌病毒感染進(jìn)行早期診斷。2、對(duì)單細(xì)胞中的DNA進(jìn)行擴(kuò)增，用于遺傳病的基因診斷，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步制備出無突變的DNA片段供遺傳病患者基因治療時(shí)使用。3、法學(xué)上利用PCR技術(shù)直接分析血跡、精液、唾液或其他生物標(biāo)本，可作為鑒別犯罪嫌疑人是否為作案人的重要輔助工具，也可以作為進(jìn)行親子鑒定的手段之一。4、古生物學(xué)上可利用PCR技術(shù)分析幾萬年前的生物化石樣品,追溯其生存年代或遷徙足跡。5、在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)中，可運(yùn)用PCR技術(shù)檢測(cè)目的基因是否已經(jīng)導(dǎo)入目標(biāo)生物等。

《第二節(jié)分子生物學(xué)技術(shù)》校本作業(yè)（）1.PCR技術(shù)是現(xiàn)代分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)工作的基本方法之一，區(qū)別于細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制它利用的原理是什么A、DNA的半保留復(fù)制B、堿基互補(bǔ)配對(duì)C、轉(zhuǎn)錄和翻譯D、DNA的熱變性原理(）2.多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，引物的作用是A、打開DNA的雙鏈B、催化合成DNA子鏈C、提供模板D、使DNA聚合酶能夠從引物的3/端開始復(fù)制(）3?使用PCR儀具體實(shí)驗(yàn)操作順序應(yīng)為①設(shè)計(jì)好PCR儀的循環(huán)程序②按配方準(zhǔn)備好各組分③用微量移液器在微量離心管中依次加入各組分④進(jìn)行PCR反應(yīng)⑤離心使反應(yīng)液集中在離心管底部A、②③⑤④①B、①⑤③②④C、②③⑤①④D、④②⑤③①在PCR反應(yīng)中，所使用的Tag聚合酶具備的特點(diǎn)是A、耐高溫B、耐強(qiáng)酸C、耐強(qiáng)堿D、最適溫度為37°C（）5．下列操作過程的敘述中錯(cuò)誤的是A、PCR反應(yīng)中使用的微量離心管、槍頭、緩沖液以及蒸餾水等在使用前必須進(jìn)行高壓滅菌B、PCR所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在—20C保存C、在微量離心管中添加反應(yīng)成分時(shí)，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必須熔化D、PCR所用的緩沖液和酶從冰箱拿出后，迅速熔化（）6．PCR儀實(shí)際上是一臺(tái)自動(dòng)調(diào)控溫度的儀器，下列有關(guān)它調(diào)控不同溫度的敘述中錯(cuò)誤的是A、95C，使DNA分子變性，解開螺旋B、55C，使DNA分子恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)，恢復(fù)活性C、72C，使DNA分子開始復(fù)制，延伸D、72C，使DNA分子復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)，恢復(fù)活性多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR技術(shù)）是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法，由高溫變性、低溫退火及適溫延伸等幾步反應(yīng)組成一個(gè)周期，循環(huán)進(jìn)行，使目的DNA得以迅速擴(kuò)增，其簡(jiǎn)要過程如下圖所示。下列關(guān)于PCR技術(shù)敘述不正確的是PCR技術(shù)是在實(shí)驗(yàn)室中以少量DNA制備大量DNA的技術(shù)反應(yīng)中新合成的DNA又可以作為下一輪反應(yīng)的模板PCR技術(shù)中以核糖核苷酸為原料，以指數(shù)方式擴(kuò)增應(yīng)用PCR技術(shù)與探針雜交技術(shù)可以檢測(cè)基因突變

（）8．PCR過程與細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制過程相比，主要有兩點(diǎn)不同，它們是①PCR過程需要的引物是人工合成的單鏈DNA或RNA②PCR過程不需要DNA聚合酶③PCR過程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通過對(duì)反應(yīng)溫度的控制來實(shí)現(xiàn)的④PCR過程中，DNA不需要解旋，直接以雙鏈DNA為模板進(jìn)行復(fù)制A.③④B.①②C.①③D.②④9、近10年來，PCR技術(shù)（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）成為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的一種常規(guī)實(shí)驗(yàn)手段，其原理是利用DNA半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制（如圖一），在很短的時(shí)間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，使實(shí)驗(yàn)室所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。DNA樣品單鏈DNA樣品單鏈DNA寡核苷酸引物游離核苷酸叩模板與DNA單鏈形連接到DNA成配對(duì)結(jié)構(gòu)單鏈上圖一TOC\o"1-5"\h\z（1）加熱使DNA雙鏈打開，這一步是打開鍵，在圖二中的位置是標(biāo)號(hào)，DNA雙鏈打開的過程稱為，細(xì)胞中是在酶的作用下進(jìn)行的。（2）當(dāng)溫度降低時(shí)，引物與模板末端結(jié)合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最終合成2條DNA分子。此復(fù)制