还剩48页未读，
继续阅读
高中生物苏教版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第三节 传统发酵技术和产品教课内容ppt课件
展开
这是一份高中生物苏教版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第三节 传统发酵技术和产品教课内容ppt课件，共56页。
聚合酶链式反应（PCR）技术
1.含义：聚合酶链式反应简称 ，是目的DNA片段（ ）的体外扩增技术。2.原理：DNA分子在不同温度下可变性和复性DNA半保留复制。
通过这项技术可在短时间内大量扩增目的基因。 整个过程是在体外进行，故又叫做体外DNA扩增技术。
3.操作步骤：在向PCR管中加入一定量的 、4种 、缓冲液和 的DNA聚合酶（Taq酶）、 等后，设置好反应程序，启动 ，自动完成反应步骤。
目的基因DNA分子的两条链有一段已知脱氧核苷酸序列的目的基因或已知两端脱氧核苷酸序列的目的基因（设计引物）
聚合酶链式反应（PCR）技术——基本条件
1073741744个
PCR扩增仪（约940C）
（1）变性：在约 高温下，作为模板的双链DNA （变性）为两条单链DNA。
聚合酶链式反应（PCR）技术——过程
引物与两条单链DNA结合
PCR扩增仪（约550C）
（2）退火：反应体系的温度降至约 ，2条 分别与对应单链DNA上的特定部位配对。
PCR扩增仪（720C左右）
（3）延伸：反应体系的温度回升到约 （Taq酶催化作用的 反应温度），4种脱氧核苷三磷酸根据 原则，在 的作用下连接到引物 端之后，使引物链 ，并形成互补的DNA双链。
第一轮循环的产物作为__________反应的________，经过变性、复性和延伸三步产生第二轮循环的产物。
第二轮循环的产物作为__________反应的________，经过变性、复性和延伸三步产生第三轮循环的产物。
⑤结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即成_________形式扩增（约为2n）。
（4）完成上述第一次循环后，PCR仪会按设定接着进行第二次、第三次……循环。
使用的两种引物的序列不相同两种引物都结合在DNA模板链的_____端引物长度要适宜引物GC含量要适宜引物自身不应存在互补序列两条引物之间不应存在互补序列退火温度要适宜需在引物的5’端加上限制酶的酶切位点
图1、图2分别是PCR扩增技术相关过程，请思考回答：1.PCR扩增技术与体内DNA复制相比，DNA解旋的原理一样吗？请说明理由。
不一样；PCR扩增技术是利用高温使DNA变性从而解旋，DNA复制是利用解旋酶解旋。
2.PCR过程使用的DNA聚合酶有什么特点？
3.图1所示利用PCR技术扩增目的基因，在第几轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段？
4.如果循环n次，则共需消耗多少对引物？
共需消耗2n－1对引物。
5.图2是某同学设计的两组引物（只标注了部分碱基序列）都不合理，请分别说明理由。
第1组：引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效。第2组：引物Ⅰ′自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。
6.要保证目的基因能与载体相连接，还要对引物进行什么操作？
要在两种引物的5′端分别添加上限制酶的识别序列。
积极思维：用PCR可以扩增mRNA吗？
mRNA不可以直接扩增，需要将它逆转录成cDNA再进行扩增。由mRNA逆转录形成cDNA的过程是:第一步，逆转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA链，形成RNA-DNA 杂交分子;第二步，核酸酶H降解RNA-DNA杂交分子中的RNA链，使之变成单链DNA；第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子。
5.PCR技术的应用（1）广泛应用于医学及分子生物学领域，如：病原体鉴定、 、免疫学研究、癌基因探索及某些疾病治疗等。（2）在古生物学、法医学等方面也有广泛的应用。
（1）PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应（ ）（2）用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列（ ）（3）PCR技术中，DNA模板链上碱基G和C的比例越高，DNA变性解链的温度就越高（ ）
1.下列有关PCR技术的说法，错误的是A.PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术B.PCR技术的原理是DNA分子半保留复制C.退火过程中引物与模板链的结合遵循碱基互补配对原则D.PCR过程中只需要用到模板DNA、两种引物分子、4种脱氧核苷三磷酸原料
2.（2021·江苏高二期中）聚合酶链式反应（PCR）被广泛用于遗传疾病的诊断、刑事侦查、古生物学和基因工程等领域。利用PCR技术可快速扩增目的基因。下列有关叙述错误的是A.扩增目的基因的前提条件是要有一段已知目的基因的核苷酸序列B.PCR技术需要使用Taq酶的原因是其耐高温C.PCR技术扩增时，两种引物的碱基序列要尽可能互补D.若目的基因扩增5次，则需要消耗62个引物分子
利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定
（1）尝试运用PCR仪扩增DNA片段。（2）关注PCR技术的应用。（3）学习 检测DNA片段的方法和技术。
（1）扩增DNA片段的过程包括 、 和 等步骤的多次循环。（2）理论上，每经过一个循环，样本中DNA片段的数量增加 ，新形成的链又可成为新一轮循环的模板，经过n个循环后，DNA片段数量可扩增至原来的 倍。
（3）PCR反应体系包括：DNA模板、 、dNTP（dATP、dCTP、dGTP、dTTP）、人工合成的 、Taq酶等。（4）在不同阶段，还需要控制PCR仪反应系统的 温度。
走进实验室:利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定
（5）PCR和体内DNA复制的差异
PCR仪、琼脂糖凝胶电泳系统、凝胶成像仪或 、微孔加热器（微量恒温仪）等。
DNA模板、dNTP混合物、Taq酶、双蒸水、10×PCR缓冲液等。
（1）PCR扩增目的基因①配制反应体系。
用微量移液器按照PCR反应体系配方或PCR试剂盒的说明书，在微量离心管中依次加入各组分
待所有组分都加入后，盖严离心管的盖子，将微量离心管放入离心机里，离心约10s，使反应液集中在离心管的底部（提高反应速率）
参照下表的参数，设置好PCR仪的循环程序。将装有反应液的微量离心管放入PCR仪中进行反应。
②按程序进行扩增。a.94 ℃ 5 minb.94 ℃变性1 minc.55 ℃ 1 mind.72 ℃延伸2 mine.重复b～d,30个循环f.72 ℃ 7～10 min。
（2）电泳分析①电泳：维持恒压 1.5～2 h。②电泳鉴定：采用凝胶成像仪或 观察和记录电泳结果。
实验步骤——琼脂糖凝胶电泳
1.DNA分子大小与凝胶中迁移速率是什么关系？
2.在电泳鉴定中，判断DNA片段扩增是否成功的依据是什么？
可以通过凝胶成像仪或紫外透射仪直接观察DNA条带的分布及粗细程度来评价扩增的效果。
3.试分析PCR反应中变性时温度低、时间短和退火时的温度过低对实验结果分别产生什么影响？
变性时温度低、时间短可能导致未出现扩增条带；退火时的温度过低可能导致出现非特异性扩增条带。
4.进行电泳鉴定的结果无条带或者不止一条条带，请分析产生这些结果的可能原因。
如果扩增不成功，可能的原因有：漏加了PCR的反应成分，各反应成分的用量不当，PCR程序设置不当等。如果扩增结果不止一条条带，可能的原因有：引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性或容易形成二聚体；退火温度过低；DNA聚合酶的质量不好等。
（1）PCR的引物为DNA片段并保留在子链中，细胞核内DNA复制所需引物为RNA片段，并且不保留在子链中（ ）（2）DNA分子的大小影响其在凝胶中的迁移速率（ ）（3）PCR循环之前，常要进行一次预变性，预变性的目的是增加大分子模板DNA彻底变性的概率（ ）
（1）影响DNA分子迁移速率的因素有：凝胶的浓度，DNA分子的大小和构象，在本实验中主要考虑DNA分子的迁移速率与其大小成反比。（2）未出现扩增条带的原因主要有：①Taq酶失活。②引物出现质量问题。③Mg2＋浓度过低。④变性时的温度低，变性时间短。（3）出现非特异性扩增条带的原因主要有：①模板DNA出现污染。②引物特异性不强或形成引物二聚体。③Mg2＋浓度过高。④退火时的温度过低等。
3.（2021·山东济南章丘四中质检）下列有关体内DNA复制与PCR技术比较的叙述，错误的是A.二者子链的延伸方向相同，均为5′端→3′端B.二者均需要解旋酶破坏氢键来实现解旋C.体内DNA复制需要能量，PCR反应也需要能量D.二者遵循的碱基互补配对方式相同
4.用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液（Marker），10号为蒸馏水，PCR时加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析，不合理的是
A.PCR产物的分子大小在250～500 bp之间B.3号样品为不含目的基因的载体DNAC.9号样品对应植株不是所需的转基因植株D.10号确定反应体系等对结果没有干扰
聚合酶链式反应（PCR）技术
1.含义：聚合酶链式反应简称 ，是目的DNA片段（ ）的体外扩增技术。2.原理：DNA分子在不同温度下可变性和复性DNA半保留复制。
通过这项技术可在短时间内大量扩增目的基因。 整个过程是在体外进行，故又叫做体外DNA扩增技术。
3.操作步骤：在向PCR管中加入一定量的 、4种 、缓冲液和 的DNA聚合酶（Taq酶）、 等后，设置好反应程序，启动 ，自动完成反应步骤。
目的基因DNA分子的两条链有一段已知脱氧核苷酸序列的目的基因或已知两端脱氧核苷酸序列的目的基因（设计引物）
聚合酶链式反应（PCR）技术——基本条件
1073741744个
PCR扩增仪（约940C）
（1）变性：在约 高温下，作为模板的双链DNA （变性）为两条单链DNA。
聚合酶链式反应（PCR）技术——过程
引物与两条单链DNA结合
PCR扩增仪（约550C）
（2）退火：反应体系的温度降至约 ，2条 分别与对应单链DNA上的特定部位配对。
PCR扩增仪（720C左右）
（3）延伸：反应体系的温度回升到约 （Taq酶催化作用的 反应温度），4种脱氧核苷三磷酸根据 原则，在 的作用下连接到引物 端之后，使引物链 ，并形成互补的DNA双链。
第一轮循环的产物作为__________反应的________，经过变性、复性和延伸三步产生第二轮循环的产物。
第二轮循环的产物作为__________反应的________，经过变性、复性和延伸三步产生第三轮循环的产物。
⑤结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即成_________形式扩增（约为2n）。
（4）完成上述第一次循环后，PCR仪会按设定接着进行第二次、第三次……循环。
使用的两种引物的序列不相同两种引物都结合在DNA模板链的_____端引物长度要适宜引物GC含量要适宜引物自身不应存在互补序列两条引物之间不应存在互补序列退火温度要适宜需在引物的5’端加上限制酶的酶切位点
图1、图2分别是PCR扩增技术相关过程，请思考回答：1.PCR扩增技术与体内DNA复制相比，DNA解旋的原理一样吗？请说明理由。
不一样；PCR扩增技术是利用高温使DNA变性从而解旋，DNA复制是利用解旋酶解旋。
2.PCR过程使用的DNA聚合酶有什么特点？
3.图1所示利用PCR技术扩增目的基因，在第几轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段？
4.如果循环n次，则共需消耗多少对引物？
共需消耗2n－1对引物。
5.图2是某同学设计的两组引物（只标注了部分碱基序列）都不合理，请分别说明理由。
第1组：引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效。第2组：引物Ⅰ′自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。
6.要保证目的基因能与载体相连接，还要对引物进行什么操作？
要在两种引物的5′端分别添加上限制酶的识别序列。
积极思维：用PCR可以扩增mRNA吗？
mRNA不可以直接扩增，需要将它逆转录成cDNA再进行扩增。由mRNA逆转录形成cDNA的过程是:第一步，逆转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA链，形成RNA-DNA 杂交分子;第二步，核酸酶H降解RNA-DNA杂交分子中的RNA链，使之变成单链DNA；第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子。
5.PCR技术的应用（1）广泛应用于医学及分子生物学领域，如：病原体鉴定、 、免疫学研究、癌基因探索及某些疾病治疗等。（2）在古生物学、法医学等方面也有广泛的应用。
（1）PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应（ ）（2）用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列（ ）（3）PCR技术中，DNA模板链上碱基G和C的比例越高，DNA变性解链的温度就越高（ ）
1.下列有关PCR技术的说法，错误的是A.PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术B.PCR技术的原理是DNA分子半保留复制C.退火过程中引物与模板链的结合遵循碱基互补配对原则D.PCR过程中只需要用到模板DNA、两种引物分子、4种脱氧核苷三磷酸原料
2.（2021·江苏高二期中）聚合酶链式反应（PCR）被广泛用于遗传疾病的诊断、刑事侦查、古生物学和基因工程等领域。利用PCR技术可快速扩增目的基因。下列有关叙述错误的是A.扩增目的基因的前提条件是要有一段已知目的基因的核苷酸序列B.PCR技术需要使用Taq酶的原因是其耐高温C.PCR技术扩增时，两种引物的碱基序列要尽可能互补D.若目的基因扩增5次，则需要消耗62个引物分子
利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定
（1）尝试运用PCR仪扩增DNA片段。（2）关注PCR技术的应用。（3）学习 检测DNA片段的方法和技术。
（1）扩增DNA片段的过程包括 、 和 等步骤的多次循环。（2）理论上，每经过一个循环，样本中DNA片段的数量增加 ，新形成的链又可成为新一轮循环的模板，经过n个循环后，DNA片段数量可扩增至原来的 倍。
（3）PCR反应体系包括：DNA模板、 、dNTP（dATP、dCTP、dGTP、dTTP）、人工合成的 、Taq酶等。（4）在不同阶段，还需要控制PCR仪反应系统的 温度。
走进实验室:利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定
（5）PCR和体内DNA复制的差异
PCR仪、琼脂糖凝胶电泳系统、凝胶成像仪或 、微孔加热器（微量恒温仪）等。
DNA模板、dNTP混合物、Taq酶、双蒸水、10×PCR缓冲液等。
（1）PCR扩增目的基因①配制反应体系。
用微量移液器按照PCR反应体系配方或PCR试剂盒的说明书，在微量离心管中依次加入各组分
待所有组分都加入后，盖严离心管的盖子，将微量离心管放入离心机里，离心约10s，使反应液集中在离心管的底部（提高反应速率）
参照下表的参数，设置好PCR仪的循环程序。将装有反应液的微量离心管放入PCR仪中进行反应。
②按程序进行扩增。a.94 ℃ 5 minb.94 ℃变性1 minc.55 ℃ 1 mind.72 ℃延伸2 mine.重复b～d,30个循环f.72 ℃ 7～10 min。
（2）电泳分析①电泳：维持恒压 1.5～2 h。②电泳鉴定：采用凝胶成像仪或 观察和记录电泳结果。
实验步骤——琼脂糖凝胶电泳
1.DNA分子大小与凝胶中迁移速率是什么关系？
2.在电泳鉴定中，判断DNA片段扩增是否成功的依据是什么？
可以通过凝胶成像仪或紫外透射仪直接观察DNA条带的分布及粗细程度来评价扩增的效果。
3.试分析PCR反应中变性时温度低、时间短和退火时的温度过低对实验结果分别产生什么影响？
变性时温度低、时间短可能导致未出现扩增条带；退火时的温度过低可能导致出现非特异性扩增条带。
4.进行电泳鉴定的结果无条带或者不止一条条带，请分析产生这些结果的可能原因。
如果扩增不成功，可能的原因有：漏加了PCR的反应成分，各反应成分的用量不当，PCR程序设置不当等。如果扩增结果不止一条条带，可能的原因有：引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性或容易形成二聚体；退火温度过低；DNA聚合酶的质量不好等。
（1）PCR的引物为DNA片段并保留在子链中，细胞核内DNA复制所需引物为RNA片段，并且不保留在子链中（ ）（2）DNA分子的大小影响其在凝胶中的迁移速率（ ）（3）PCR循环之前，常要进行一次预变性，预变性的目的是增加大分子模板DNA彻底变性的概率（ ）
（1）影响DNA分子迁移速率的因素有：凝胶的浓度，DNA分子的大小和构象，在本实验中主要考虑DNA分子的迁移速率与其大小成反比。（2）未出现扩增条带的原因主要有：①Taq酶失活。②引物出现质量问题。③Mg2＋浓度过低。④变性时的温度低，变性时间短。（3）出现非特异性扩增条带的原因主要有：①模板DNA出现污染。②引物特异性不强或形成引物二聚体。③Mg2＋浓度过高。④退火时的温度过低等。
3.（2021·山东济南章丘四中质检）下列有关体内DNA复制与PCR技术比较的叙述，错误的是A.二者子链的延伸方向相同，均为5′端→3′端B.二者均需要解旋酶破坏氢键来实现解旋C.体内DNA复制需要能量，PCR反应也需要能量D.二者遵循的碱基互补配对方式相同
4.用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液（Marker），10号为蒸馏水，PCR时加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析，不合理的是
A.PCR产物的分子大小在250～500 bp之间B.3号样品为不含目的基因的载体DNAC.9号样品对应植株不是所需的转基因植株D.10号确定反应体系等对结果没有干扰
相关课件
高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用示范课课件ppt： 这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3<a href="/sw/tb_c4008689_t3/?tag_id=26" target="_blank">第3节 基因工程的应用示范课课件ppt</a>，共13页。PPT课件主要包含了实验原理，热变性，调节温度，自动调控温度，DNA半保留复制，可解离的基团，带电分子，与它所带电荷相反，琼脂糖凝胶电泳，凝胶的浓度等内容，欢迎下载使用。
苏教版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第一节 基因工程及其技术说课课件ppt： 这是一份苏教版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第一节 基因工程及其技术说课课件ppt，共30页。
2024年高考生物大一轮选择性必修3复习课件：微专题10 PCR技术与电泳相关问题： 这是一份2024年高考生物大一轮选择性必修3复习课件：微专题10 PCR技术与电泳相关问题，共22页。PPT课件主要包含了逆转录酶，数更少等内容，欢迎下载使用。
