《2022年高中生物《多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段》教案3 新人教版選修1》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2022年高中生物《多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段》教案3 新人教版選修1(4頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2022年高中生物《多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段》教案3 新人教版選修1
教學(xué)目標(biāo):
(一)知識(shí)與技能
1、了解PCR技術(shù)的基本操作
2、理解PCR的原理
3、討論P(yáng)CR的應(yīng)用
(二)過(guò)程與方法
在多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,應(yīng)避免外源DNA污染,嚴(yán)格控制溫度等反應(yīng)條件
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)對(duì)PCR實(shí)驗(yàn)的操作及結(jié)果分析,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的科研精神
教學(xué)重點(diǎn):PCR的原理和PCR的基本操作
教學(xué)難點(diǎn):PCR的原理
教學(xué)過(guò)程:
(一)引入新課
在現(xiàn)代生物技術(shù)中,DNA技術(shù)可謂是尖端技術(shù)。人類(lèi)基因組計(jì)劃、基因工程、基因診斷、基因檢測(cè)
2、、古生物鑒定等都離不開(kāi)對(duì)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(lái)研究學(xué)習(xí)DNA分子的擴(kuò)增技術(shù)――PCR技術(shù)。
(二)進(jìn)行新課
1.基礎(chǔ)知識(shí)
PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA的過(guò)程,與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制過(guò)程類(lèi)似:
1.1細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制條件分析:
條件
組分
作用
模板
DNA的兩條單鏈
提供復(fù)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(kāi)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、3’端起點(diǎn)
1.2細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制過(guò)程
(1)DNA的反向平行結(jié)構(gòu):(結(jié)合投影圖)
核苷酸分子的結(jié)構(gòu)與方向性:(分子結(jié)構(gòu)模式圖)
由核苷酸通過(guò)3,5-磷酸二酯鍵連接形成核苷酸長(zhǎng)鏈:(模式圖,體現(xiàn)方向性)。
DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的反向平行結(jié)構(gòu):
(2)DNA的復(fù)制過(guò)程:
解 旋:解旋酶、ATP,DNA兩條鏈打開(kāi),,形成兩條DNA單鏈。
引物結(jié)合:在DNA單鏈3’端與DNA反向配對(duì)結(jié)合,確保引物3’端與DNA單鏈準(zhǔn)確配對(duì)。
DNA聚合酶結(jié)合:
子鏈合成:DNA聚合酶從引物3’端開(kāi)始,將配對(duì)的脫氧核苷酸連接起來(lái)。
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,
4、再由DNA連接酶將不連續(xù)的DNA子鏈連接起來(lái)(半不連續(xù)合成。先導(dǎo)鏈,滯后鏈)
子鏈合成特點(diǎn):不能從頭合成;合成方向?yàn)椤?’→3’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(duì)功能。它在每引入一個(gè)核苷酸后都要復(fù)查一次,只有堿基配對(duì)無(wú)誤后才能繼續(xù)往下聚合,它不能從頭合成。RNA聚合酶沒(méi)有校對(duì)功能,因此RNA的合成不需要引物,而是從頭合成的,它的錯(cuò)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(zhǔn)確復(fù)制的原因有哪些?
DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提供模板;堿基互補(bǔ)配對(duì);DNA聚合酶的復(fù)查功能。
[思考]細(xì)胞內(nèi)哪些
5、物質(zhì)是從頭合成的?RNA合成、蛋白質(zhì)合成。
1.3DNA分子復(fù)制的人工控制
解開(kāi)螺旋:在80~100℃時(shí),DNA雙螺旋打開(kāi),形成兩條DNA單鏈,稱(chēng)為變性。
恢復(fù)螺旋:在50℃左右時(shí),兩條DNA單鏈重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu),稱(chēng)為復(fù)性。
復(fù)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(yīng)場(chǎng)所:PCR儀(自動(dòng)溫度周期性調(diào)節(jié))。
[思考]緩沖液相當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的什么成分?(核基質(zhì))1.4PCR的反應(yīng)過(guò)程
延伸
復(fù)性
變性
變性:在95℃時(shí)DNA解旋
復(fù)性:在50℃時(shí)引物與DNA單鏈結(jié)合
延伸:在72℃時(shí)合成DNA子鏈(兩個(gè)引物間的序列)2.實(shí)驗(yàn)操
6、作
2.1 PCR反應(yīng)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
2.2 實(shí)驗(yàn)操作步驟
2.3 按照PCR反應(yīng)體系配方配制反應(yīng)液;
(2)將PCR反應(yīng)體系50μL用微量移液器轉(zhuǎn)移到微量離心管(0.5mL)中;
(3)將微量離心管放到PCR儀中;
(4)設(shè)置PCR儀的工作參數(shù)。
(5)DNA在PCR儀中大量擴(kuò)增。
2.4 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(yīng)時(shí)間。
3.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
3.1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。
3.2緩沖液和酶分裝成小份,-20℃低溫保存
7、。
3.3每添加一種反應(yīng)成分,更換一個(gè)移液器的槍頭。
3.4混勻后離心處理,使反應(yīng)液集中在離心管底部。
4.結(jié)果分析與評(píng)價(jià)
4.1反應(yīng)液稀釋?zhuān)喝?μLPCR反應(yīng)液,添加98μL蒸餾水;2.分光光度計(jì)調(diào)零:將100μL蒸餾水添加到比色杯中,在260nm處將分光光度計(jì)調(diào)整讀數(shù)為零。
4.2將100μL反應(yīng)稀釋液倒入比色杯中,測(cè)定在260nm處的光吸收值。
4.3計(jì)算:DNA含量=50×光吸收值×稀釋倍數(shù)
(三)課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)
多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段
PCR原理
DNA的復(fù)制需要酶、原料、能量、引物
DNA的變性和復(fù)性受溫度影響
PCR過(guò)程
變性
復(fù)性
延
8、伸
操作步驟
配制PCR反應(yīng)體系
移入離心管
放入PCR
設(shè)置工作參數(shù)
DNA擴(kuò)增
測(cè)定含量
稀釋
調(diào)零
測(cè)定并讀數(shù)
計(jì)算
(四)實(shí)例探究
例1 在( )的溫度范圍內(nèi),DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)解開(kāi)
A. 10-20℃ B. 80-100℃ C. 20-30℃ D. 40-60℃
解析:蛋白質(zhì)大多不能忍受60-80℃的高溫,而DNA在80℃以上才會(huì)變性。
答案:B
例2 關(guān)于DNA的復(fù)制,下列敘述正確的是( )
A.DNA聚合酶不能從頭開(kāi)始合成DNA,只能從5’端延
9、伸DNA鏈
B.DNA復(fù)制不需要引物
C.引物與DNA母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)行結(jié)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(kāi)始合成DNA,只能從引物的3’端即復(fù)制方向由3’端向5’端延伸;由于DNA分子是反向平行的,子鏈?zhǔn)且罁?jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)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(yīng)用
例3 下列有關(guān)PCR描述,不正確的是( )
A.是一種酶促反應(yīng)
B.引物決定了擴(kuò)增的特異性
C.擴(kuò)增產(chǎn)量按y=(1+X)n
D.擴(kuò)增對(duì)象是氨基酸序列
E.擴(kuò)增對(duì)象是DNA序列
解析:PCR是一
10、種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù),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(shí)間內(nèi)迅速?gòu)?fù)制上百萬(wàn)份的DNA拷貝,其擴(kuò)增產(chǎn)量為y=(1+X)n,y代表DNA片段擴(kuò)增后的拷貝數(shù),x表示平均每次的擴(kuò)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(fù)制有何區(qū)別?
2、如果在案件偵破過(guò)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(xué)過(guò)程中,可以先引導(dǎo)學(xué)生回憶必修2的有關(guān)DNA復(fù)制的知識(shí),在此基礎(chǔ)上,學(xué)生可加深對(duì)于PCR原理的認(rèn)識(shí)。對(duì)于PCR反應(yīng)過(guò)程的教學(xué),應(yīng)以讀圖識(shí)圖為主。教材中反應(yīng)過(guò)程圖解詳細(xì)的描繪了參與PCR的各種組成成分;每一輪反應(yīng)的三個(gè)基本步驟—變性、復(fù)性、延伸;每一步驟的作用。教師在教學(xué)中可以請(qǐng)學(xué)生在讀圖的同時(shí),結(jié)合教科書(shū)中的文字說(shuō)明來(lái)加深理解。當(dāng)學(xué)生遇到難以理解的地方時(shí),教師要及時(shí)給予解答。