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2016-05-19
提前做好规划对于做好一件事情可以较高的提高效率,下文为大家带来了高二生物多聚酶链式反应扩增DNA片段说课稿范例,欢迎大家阅读。
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:
1.1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
1.2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“5’→3’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。
1.3DNA分子复制的人工控制
解开螺旋:在80~100℃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)1.4PCR的反应过程
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
2.1 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
2.2 实验操作步骤
2.3 按照PCR反应体系配方配制反应液;
(2)将PCR反应体系50μL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。
2.4 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
3.1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。
3.2缓冲液和酶分装成小份,-20℃低温保存。
3.3每添加一种反应成分,更换一个移液器的枪头。
3.4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
4.1反应液稀释:取2µLPCR反应液,添加98µL蒸馏水;2.分光光度计调零:将100µL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。
4.2将100µL反应稀释液倒入比色杯中,测定在260nm处的光吸收值。
4.3计算:DNA含量=50×光吸收值×稀释倍数
(三)课堂总结、点评
(四)实例探究
例1 在( )的温度范围内,DNA的双螺旋结构解开
A. 10-20℃ B. 80-100℃ C. 20-30℃ D. 40-60℃
解析:蛋白质大多不能忍受60-80℃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=(1+X)n
D.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=(1+X)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。
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