还剩3页未读，
继续阅读
所属成套资源：人教版高中生物选修一《生物技术实践》导学案
成套系列资料，整套一键下载
高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段导学案及答案
展开
这是一份高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段导学案及答案，共6页。学案主要包含了学习目标，自主预习，互动探究，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
1．说明PCR的原理；
2．说出PCR技术的基本操作；
3．说出PCR技术的应用。
【自主预习】
一、PCR原理
1．概念：PCR即多聚酶链式反应，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，在短时间内复制出上百万份的DNA拷贝。
2．细胞内DNA复制所需基本条件
3．细胞内DNA复制特点
(1)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，因此，DNA复制需要引物。
(2)DNA的合成方向总是从子链的5′端和3′端延伸。
4．PCR原理
(1)DNA的热变性：在80～100°C的温度范围内，DNA双螺旋结构解体，双链分开，这个过程称为变性。当温度缓慢降低后，两条彼此分离的DNA链又会重新结合成双链。
(2)子链的合成：①需要引物；②合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。
5．条件
(1)模板：DNA。
(2)引物：能分别与两条模板链结合的两种引物。
(3)原料：四种脱氧核苷酸。
(4)酶：耐热的DNA聚合酶。
(5)其他条件：需要稳定的缓冲溶液和能自动调节温度的温控设备。
二、PCR的反应过程
1．PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性、复性和延伸三步。
2．在循环之前，常要进行一次预变性，以便增加大分子模板DNA彻底变性的概率。
3．变性：在90 °C以上时，DNA解旋。复性：在50 °C左右时，引物与DNA单链结合。延伸：在72 °C左右时，合成新的DNA链。
4．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聚合酶只能特异性地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。
三、实验操作
1．实验用具
(1)PCR仪：自动调控温度，实验DNA扩增。
(2)微量离心管：总容积为0．5 mL，实际上是进行PCR反应的场所。
(3)微量移液器：用于定量转移PCR中的液体。
2．实验步骤
准备：按照PCR反应体系中配方将所需要的试剂摆放在实验桌上
移液：用微量移液器按照配方在微量离心管依次加入各组分
混合：盖严离心管口的盖子，用手指轻轻弹击管壁，使反应液混合均匀
离心：将微量离心管放在离心机上，离心约10s
3．操作提示
(1)为避免外源DNA等因素的污染：所用仪器、缓冲液、蒸馏水等，在使用前必须进行高压灭菌。
(2)缓冲液和酶分装成小份，－20°C保存。
(3)在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换。所有的成分都加入后，盖严离心管口的盖子
【互动探究】
1．什么是引物？若要克隆DNA，应加入几种特定的引物？
2．PCR反应通常使用的微量离心管是一种薄壁塑料管，请问此实验中能否用玻璃管来代替塑料管？为什么？
【课堂练习】
1. 近十年来，PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。
(1)加热使DNA双链打开，这一步是打开______键，称为________。
(2)当温度降低时，引物与模板________端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成两个DNA分子，此过程中原料是______，遵循的原则是________。
(3)PCR技术的必要条件，除了模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即：液体环境、适宜的________和________，前者由PCR仪自动调控，后者则靠________来维持。
(4)DNA的复制需要引物，其主要原因是______。
A．可加快DNA的复制速度
B．引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合
C．引物的5′端有助于DNA聚合酶延伸DNA链
D．DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链
答案：(1)氢 变性
(2)3′ 四种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则
(3)温度 酸碱度 缓冲液 (4)D
2. 下图为某一次循环的产物，请据图回答问题。
(1)PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可分为________、________、________三个步骤。
(2)DNA的羟基(—OH)末端称为________，图中表示羟基末端的为________。(填字母)
(3)PCR技术与细胞内DNA复制在解旋时原理不同：细胞内复制利用________使双链间氢键断裂，而PCR技术利用________________原理，使双链氢键断裂。以引物为标识，可判断出此产物为第________次循环的产物。
答案：(1)变性 复性 延伸 (2)3′端 A、D
(3)解旋酶 DNA在80～100°C的温度范围内变性 一
参与的组分
在DNA复制中的作用
解旋酶
打开DNA双链
DNA母链
提供DNA复制模板
4种脱氧核苷酸
合成子链的原料
DNA聚合酶
催化合成DNA子链
引物(RNA)
为DNA聚合酶提供合成的3′端起点
ATP
为解螺旋和合成子链供能
1．说明PCR的原理；
2．说出PCR技术的基本操作；
3．说出PCR技术的应用。
【自主预习】
一、PCR原理
1．概念：PCR即多聚酶链式反应，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，在短时间内复制出上百万份的DNA拷贝。
2．细胞内DNA复制所需基本条件
3．细胞内DNA复制特点
(1)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，因此，DNA复制需要引物。
(2)DNA的合成方向总是从子链的5′端和3′端延伸。
4．PCR原理
(1)DNA的热变性：在80～100°C的温度范围内，DNA双螺旋结构解体，双链分开，这个过程称为变性。当温度缓慢降低后，两条彼此分离的DNA链又会重新结合成双链。
(2)子链的合成：①需要引物；②合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。
5．条件
(1)模板：DNA。
(2)引物：能分别与两条模板链结合的两种引物。
(3)原料：四种脱氧核苷酸。
(4)酶：耐热的DNA聚合酶。
(5)其他条件：需要稳定的缓冲溶液和能自动调节温度的温控设备。
二、PCR的反应过程
1．PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性、复性和延伸三步。
2．在循环之前，常要进行一次预变性，以便增加大分子模板DNA彻底变性的概率。
3．变性：在90 °C以上时，DNA解旋。复性：在50 °C左右时，引物与DNA单链结合。延伸：在72 °C左右时，合成新的DNA链。
4．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聚合酶只能特异性地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。
三、实验操作
1．实验用具
(1)PCR仪：自动调控温度，实验DNA扩增。
(2)微量离心管：总容积为0．5 mL，实际上是进行PCR反应的场所。
(3)微量移液器：用于定量转移PCR中的液体。
2．实验步骤
准备：按照PCR反应体系中配方将所需要的试剂摆放在实验桌上
移液：用微量移液器按照配方在微量离心管依次加入各组分
混合：盖严离心管口的盖子，用手指轻轻弹击管壁，使反应液混合均匀
离心：将微量离心管放在离心机上，离心约10s
3．操作提示
(1)为避免外源DNA等因素的污染：所用仪器、缓冲液、蒸馏水等，在使用前必须进行高压灭菌。
(2)缓冲液和酶分装成小份，－20°C保存。
(3)在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换。所有的成分都加入后，盖严离心管口的盖子
【互动探究】
1．什么是引物？若要克隆DNA，应加入几种特定的引物？
2．PCR反应通常使用的微量离心管是一种薄壁塑料管，请问此实验中能否用玻璃管来代替塑料管？为什么？
【课堂练习】
1. 近十年来，PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。
(1)加热使DNA双链打开，这一步是打开______键，称为________。
(2)当温度降低时，引物与模板________端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成两个DNA分子，此过程中原料是______，遵循的原则是________。
(3)PCR技术的必要条件，除了模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即：液体环境、适宜的________和________，前者由PCR仪自动调控，后者则靠________来维持。
(4)DNA的复制需要引物，其主要原因是______。
A．可加快DNA的复制速度
B．引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合
C．引物的5′端有助于DNA聚合酶延伸DNA链
D．DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链
答案：(1)氢 变性
(2)3′ 四种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则
(3)温度 酸碱度 缓冲液 (4)D
2. 下图为某一次循环的产物，请据图回答问题。
(1)PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可分为________、________、________三个步骤。
(2)DNA的羟基(—OH)末端称为________，图中表示羟基末端的为________。(填字母)
(3)PCR技术与细胞内DNA复制在解旋时原理不同：细胞内复制利用________使双链间氢键断裂，而PCR技术利用________________原理，使双链氢键断裂。以引物为标识，可判断出此产物为第________次循环的产物。
答案：(1)变性 复性 延伸 (2)3′端 A、D
(3)解旋酶 DNA在80～100°C的温度范围内变性 一
参与的组分
在DNA复制中的作用
解旋酶
打开DNA双链
DNA母链
提供DNA复制模板
4种脱氧核苷酸
合成子链的原料
DNA聚合酶
催化合成DNA子链
引物(RNA)
为DNA聚合酶提供合成的3′端起点
ATP
为解螺旋和合成子链供能
相关学案
高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题1 果胶酶在果汁生产中的作用导学案： 这是一份高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题1 果胶酶在果汁生产中的作用导学案，共6页。学案主要包含了学习目标，自主预习，互动探究，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题3 酵母细胞的固定化学案设计： 这是一份高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题3 酵母细胞的固定化学案设计，共4页。学案主要包含了学习目标，自主预习，互动探究，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题1 DNA的粗提取与鉴定学案设计： 这是一份人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题1 DNA的粗提取与鉴定学案设计，共6页。学案主要包含了学习目标，自主预习，互动探究，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
