2019-2020年高中生物 4.2分子生物学技术学案苏教版选修1

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1、2019-2020年高中生物4.2分子生物学技术学案苏教版选修1【课标要求】尝试PCR（DNA多聚酶链式反应）技术的基本操作和应用【教学目标】1、了解分子生物学的进展2、本课题通过尝试PCR（DNA多聚酶链式反应）技术的基本操作，使学生体验PCR这一常规的分子生物学实验方法，理解PCR的原理，讨论PCR的应用。【教学过程】知识点一、分子生物学进展1、的建立，奠定了现代分子生物学的基础，给整个生物学乃至整个人类社会带来了一场革命。策略一经提出，世界各国的生物科学家便立刻意识到和的重大作用和深远意义。使得生物技术中的生物转化环节不断优化，高产量的微生物菌株已不在局限于通过微生物的诱变或分离获得

2、，完全可以通过来实现。原核生物、真核生物的细胞已被用于大批量生产、等外源蛋白；植物和动物也可以作为天然的，用于生产新的或改造过的基因产物，此外，还大大简化了新药的开发和检测系统。2、基因工程技术取得重大进展：在生物技术方面，许多成果已经转化为生产力，目前已投入生产的有血糖酶试剂盒（糖尿病）、（肾病）、（肝炎）等多种诊断试剂盒；在农业方面，成功的培育出了具有抗病毒、、、等特性的转基因植物，并且有许多产品已经批准进行大田试种；在动物基因工程方面，已经成功培育出、、、等多种转基因动物。。另外，利用哺乳动物作为“”表达外源物质的研究，也取得了可喜进展。实验证实，转基因动物所获得的新特性可以遗传给后

3、代，这就意味着“”可以不断增殖得以延续，这对的发展意义十分重大。知识点二、PCR技术（一）有关DNA的基础知识回顾：1、基本组成元素：；2、基本组成单位：（由一分子、一分子、一分子组成）3、脱氧核苷酸链的形成：通过形成构成彼此连接起来形成脱氧核苷酸链。4、DNA的空间结构：①DNA分子是由两条平行的（即一条链为3’－5’，另一条链为5’－3’）脱氧核苷酸长链盘旋而成的规则双螺旋结构。②脱氧核糖与磷酸交替连结，排列在，构成基本骨架；排列在链的内侧。③两条链上的碱基通过连结起来，形成碱基对。5、DNA分子的特性：稳定性、多样性、特异性6、DNA的复制：（1）概念：由一个DNA形成两个完全相同的

4、DNA的过程；（2）时期：；（3）场所：；（4）条件：模板、原料酶、ATP；（5）复制特点：从过程上看，从结果上看；（6）精确复制的原因：一是规则的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，二是碱基互补配对能力保证了复制准确无误的进行（7）复制的意义：DNA分子通过复制使遗传信息从亲代传给了后代，从而保持了遗传信息的连续性。（二）PCR技术1、概念：实验技术。2、原理（1）与细胞内的DNA复制的相同之处：都需要、、、四种，都需要解链和链延伸。（2）与细胞内的DNA复制的区别：体内解链是靠，体外解链是靠；体内的引物是，体外的引物是；体内的DNA聚合酶需在常温下发挥功能，体外的DNA聚合酶耐。3、结果

5、：使原来的DNA按进行扩增。4、特点：对DNA的扩增快速、简便和专一。5、PCR的先决条件：待扩增的DNA片段已知，以便设计出2个合适的。6、引物序列确定的依据：被扩增的区域。【补充】DNA复制需要引物的原因：DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3ˊ端延伸DNA链。（三）PCR扩增的过程1、反应需要的条件引物：两种；反应物：四种DNA聚合酶：；模板DNA；离子条件：溶液体系：反应缓冲液【PCR技术的前提条件】待扩增的DNA片段3ˊ端核苷酸序列要已知，以便与合成出2个与两条3ˊ端核苷序列互补的引物。2、反应步骤（1）变性：在94℃高温条件下作为模板的；（2）退火（也叫复性）：反应体系的

6、温度降至40--60℃，使得引物与作为模板的单链DNA上特定部位相互配对、结合。【补充】当PCR反应体系的温度由变性后快速冷却到50℃左右时，引物与模板结合，一般不考虑解开的两个DNA模板链的重新结合，原因：a.模板DNA比引物长得多而且复杂得多，不易重新结合；b.引物与模板间碰撞的机会远远多于模板互补链间的碰撞；c.加入的引物量足够大而模板链数量少。（3）链延伸：反应体系的温度回升到72℃左右，在单链上4种按照原则连接在之后，使引物链延伸，形成互补的DNA双链。3、PCR的结果（1）PCR的每一轮循环包括变性、复性和延伸三步，从第二轮循环开始，每次循环的产物也做模板参与反应，并且由引物Ⅰ

7、延伸而成的DNA单链会与引物Ⅱ结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能特定地复制处于2个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的DNA序列呈指数扩增。（2）PCR一般要经历三十多次循环，处于两引物间固定长度的序列数目为230。【实验用具】1、PCR仪：（1）作用：自动调控，实现DNA的扩增。（2）替代者：用3个恒温水浴锅代替，操作时按程序在3个水浴锅中来回转移PCR反应的微量离心管即可。2、微量离心管：总容积0.5m