2019-2020年高中生物 5.2《多聚酶链式反应扩增DNA片段》教案 新人教版选修1.doc

2019-2020年高中生物 5.2多聚酶链式反应扩增DNA片段教案 新人教版选修1教学目标：（一）知识与技能1、了解PCR技术的基本操作2、理解PCR的原理3、讨论PCR的应用（二）过程与方法在多聚酶链式反应扩增DNA片段的实验过程中，应避免外源DNA污染，严格控制温度等反应条件（三）情感、态度与价值观通过对PCR实验的操作及结果分析，培养学生严谨的科学态度和实事求是的科研精神教学重点：PCR的原理和PCR的基本操作教学难点：PCR的原理教学过程：（一）引入新课在现代生物技术中，DNA技术可谓是尖端技术。人类基因组计划、基因工程、基因诊断、基因检测、古生物鉴定等都离不开对DNA分子碱基序列的分析。而分析DNA碱基序列，就需要一定量的DNA片段。怎样迅速获得足够量的DNA片段呢？今天我们来研究学习DNA分子的扩增技术PCR技术。（二）进行新课1基础知识PCR技术扩增DNA的过程，与细胞内DNA复制过程类似：11细胞内DNA复制条件分析：条件组分作用模板DNA的两条单链提供复制的模板原料四种脱氧核苷酸合成DNA子链的原料酶解旋酶DNA聚合酶打开DNA双螺旋催化合成DNA子链能量ATP为解螺旋和合成子链供能引物RNA为DNA聚合酶提供合成的3端起点12细胞内DNA复制过程（1）DNA的反向平行结构：（结合投影图）核苷酸分子的结构与方向性：（分子结构模式图）由核苷酸通过3,5-磷酸二酯键连接形成核苷酸长链：（模式图，体现方向性）。DNA双螺旋结构的反向平行结构：（2）DNA的复制过程:解 旋：解旋酶、ATP，DNA两条链打开，形成两条DNA单链。引物结合：在DNA单链3端与DNA反向配对结合，确保引物3端与DNA单链准确配对。DNA聚合酶结合：子链合成：DNA聚合酶从引物3端开始，将配对的脱氧核苷酸连接起来。后续加工：DNA聚合酶I将引物切去，并合成空缺处的DNA单链，再由DNA连接酶将不连续的DNA子链连接起来（半不连续合成。先导链，滞后链）子链合成特点：不能从头合成；合成方向为“53合成”。感悟生命的神秘：DNA聚合酶不但能够催化磷酸二酯键的形成，还具有校对功能。它在每引入一个核苷酸后都要复查一次，只有碱基配对无误后才能继续往下聚合，它不能从头合成。RNA聚合酶没有校对功能，因此RNA的合成不需要引物，而是从头合成的，它的错配可能性较大，在RNA引物完成功能后即被DNA聚合酶I删去，代之以高保真的DNA链。思考DNA分子能准确复制的原因有哪些？DNA双螺旋结构提供模板；碱基互补配对；DNA聚合酶的复查功能。思考细胞内哪些物质是从头合成的？RNA合成、蛋白质合成。13DNA分子复制的人工控制解开螺旋：在80100时，DNA双螺旋打开，形成两条DNA单链，称为变性。恢复螺旋：在50左右时，两条DNA单链重新形成双螺旋结构，称为复性。复制条件：缓冲液,DNA模板,四种脱氧核苷酸,热稳定DNA聚合酶,两种引物。反应场所：PCR仪（自动温度周期性调节）。思考缓冲液相当细胞内的什么成分？（核基质）14PCR的反应过程延伸复性变性变性：在95时DNA解旋复性：在50时引物与DNA单链结合延伸：在72时合成DNA子链（两个引物间的序列）2实验操作21 PCR反应体系：缓冲液、DNA模板，四种脱氧核苷酸原料、热稳定DNA聚合酶、两种RNA引物，水22 实验操作步骤23 按照PCR反应体系配方配制反应液；（2）将PCR反应体系50L用微量移液器转移到微量离心管（0.5mL）中；（3）将微量离心管放到PCR仪中；（4）设置PCR仪的工作参数。（5）DNA在PCR仪中大量扩增。24 水浴法：将微型离心管依次在95、55、72的恒温水浴锅中循环处理相应时间。3实验注意事项31避免外源DNA污染：所用仪器、缓冲液、蒸馏水等使用前高压灭菌。32缓冲液和酶分装成小份，20低温保存。33每添加一种反应成分，更换一个移液器的枪头。34混匀后离心处理，使反应液集中在离心管底部。4结果分析与评价41反应液稀释：取2LPCR反应液，添加98L蒸馏水；2分光光度计调零：将100L蒸馏水添加到比色杯中，在260nm处将分光光度计调整读数为零。42将100L反应稀释液倒入比色杯中，测定在260nm处的光吸收值。43计算：DNA含量50光吸收值稀释倍数（三）课堂总结、点评多聚酶链式反应扩增DNA片段PCR原理DNA的复制需要酶、原料、能量、引物DNA的变性和复性受温度影响PCR过程变性复性延伸操作步骤配制PCR反应体系移入离心管放入PCR设置工作参数DNA扩增测定含量稀释调零测定并读数计算（四）实例探究例1 在（ ）的温度范围内，DNA的双螺旋结构解开A. 1020 B. 80100 C. 2030 D. 4060解析：蛋白质大多不能忍受6080的高温，而DNA在80以上才会变性。答案：B例2 关于DNA的复制，下列叙述正确的是（ ）A.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从5端延伸DNA链B.DNA复制不需要引物C.引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合D.DNA的合成方向总是从子链的3端向5端延伸解析：由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3端即复制方向由3端向5端延伸；由于DNA分子是反向平行的，子链是依据碱基互补配对原则，在DNA聚合酶作用下合成的，其合成方向是从子链5端向3端延伸。答案：C综合应用例3 下列有关PCR描述，不正确的是（ ）A.是一种酶促反应B.引物决定了扩增的特异性C.扩增产量按y（1X）nD.扩增对象是氨基酸序列E.扩增对象是DNA序列解析：PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，它以极少量的DNA为模板，以四种脱氧核苷酸为原理，在引物的作用下使DNA聚合酶从引物的3端连接脱氧核苷酸，短时间内迅速复制上百万份的DNA拷贝，其扩增产量为y（1X）n，y代表DNA片段扩增后的拷贝数，x表示平均每次的扩增效率，n代表循环次数，因此答案选D。答案：D课后探究1、PCR与生物体DNA复制有何区别？2、如果在案件侦破过程中，只收集到一根毛发，但它所含的遗传信息太少，该怎么办呢？教后小记教师在教学过程中，可以先引导学生回忆必修2的有关DNA复制的知识，在此基础上，学生可加深对于PCR原理的认识。对于PCR反应过程的教学，应以读图识图为主。教材中反应过程图解详细的描绘了参与PCR的各种组成成分；每一轮反应的三个基本步骤变性、复性、延伸；每一步骤的作用。教师在教学中可以请学生在读图的同时，结合教科书中的文字说明来加深理解。当学生遇到难以理解的地方时，教师要及时给予解答