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1、栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 节节 分子生物学技术术 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 学习导习导 航 1 尝试PCR DNA聚合酶链式反应 技术的基本操作 重难点 2 体验PCR这一常规分子生物学实验方法 难点 3 理解PCR的原理 讨论PCR技术的应用 重点 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 新知初探 思维启动 生物转转化环节环节 DNA重组组 工程菌 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练
2、轻巧夺冠 实验探究 专项突破 2 原核生物 真核生物的细细胞已被用于大批 量生产产 等外源蛋白 植物和动动物也可以作为为天然的 用于生产产新的或改造过过的基 因产产物 DNA重组组技术还术还 大大简简化了新药药 的开发发和检测检测 系统统 胰岛岛素干扰扰素 生物反应应器 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 1 工程菌是指用DNA重组技术的方法使外源基 因得到高效表达的菌类细胞株系 2 克隆羊 多利 是分子生物学的发展的成果 判一判 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 二 PCR技术术
3、 聚合酶链链式反应应 1 PCR技术术的含义义 在体外快速扩扩增 或DNA序列 目的DNA片段 的实验实验 技术术 又称为为聚合酶 链链式反应应 2 PCR技术术的原理 1 条件 DNA模板 4种脱氧核苷酸 特定基因 DNA聚合酶引物 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 2 PCR扩扩增的特点 简简便和 3 进进行PCR的先决条件 待扩扩增的DNA片段 要为为已知 4 引物序列确定的依据是 被扩扩增区域的3 端 边边界DNA序列 快速 灵敏 3 端核苷酸序列 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究
4、 专项突破 1 在PCR反应应中与解旋酶作用相同的操作是 什么 提示 生物体外 利用DNA的热变热变 性原理 94 时时DNA的双螺旋结结构将解体 双链链分开 想一想 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 三 PCR扩扩增的过过程 1 物质质条件 反应应成分 1 引物 两种 每种由15 40 个核苷酸聚合而成 2 反应应物 4种 dATP dGTP dCTP dTTP 3 DNA聚合酶 常用的DNA聚合酶是从一种 嗜热热菌中分离得到的 寡核苷酸 脱氧核苷酸 Taq聚合酶 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠
5、 实验探究 专项突破 4 模板DNA 既可来源于动动物 植物 微生 物 也可来源于人工合成 5 Mg2 提供DNA聚合反应应的离子条件 6 提供反应应的溶液体系 2 PCR扩扩增过过程 变变性 退火 延伸 1 变变性 在94 高温下作为为模板的双链链 DNA 成为单链为单链 DNA 反应缓应缓 冲液 解旋 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 2 退火 反应应体系的温度降至40 60 使 得 与作为为模板的单链单链 DNA上特定部 位相互配对对 结结合 3 延伸 反应应体系的温度回升到72 左右 在单链单链 上4种脱氧核苷酸按照 的原则连则
6、连 接在引物之后 使引物链链延伸 形 成互补补的 引物 碱基互补补配对对 DNA双链链 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 想一想 2 某考古学家在冰中发现发现 了一种已经灭绝经灭绝 的 巨型动动物的肌肉 采取什么方法可以判断该该 动动物与现现今大象的DNA相似 提示 用PCR技术扩术扩 增该动该动 物的DNA 与大 象的DNA进进行比较较 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 要点突破 讲练互动 要点一要点一 PCR体外扩增DNA与生物体 内DNA复制的比较 体内复制PCR反应应 不
7、同 点 解旋 在解旋酶的作 用下 细细胞提 供能量 部分 解开 加热热至94 左右 双链链全部解开 不需解旋酶 引物小段RNA 可以是RNA或单单 链链DNA分子片段 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 体内复制PCR反应应 不 同 点 合成 子链链 在引物基础础上 一 条链连续链连续 合成 另 一条链链不连续连续 合成 分别别从两条链链的 引物端开始 都 是连续连续 合成 控 制温度在72 左 右 特点 边边解旋边边复制 半 保留复制 体外迅速扩扩增 DNA 聚合酶 需要 需要Taq DNA 聚合酶 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点
8、突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 体内复制PCR反应应 不同 点 循环环 次数 受生物体自身控制30多次 温度体内温和条件高温 可变变 产产物完整DNADNA片段 相同点 需提供DNA复制的模板 以四种脱氧核苷酸为为原料 都需要一定的缓缓冲溶液 子链链延伸的方向都是从5 端到3 端 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 特别提醒 DNA母链的3 端对应着子链的5 端 即DNA 的两条链是反向平行的 解旋酶的作用是使DNA两条链的氢键断开 而DNA聚合酶与DNA连接酶都可催化形成磷酸 二酯键 DNA聚合酶是将单个核苷酸加
9、到已有的单链 片段的3 羟基上 需要模板 而DNA连接酶连 接的是两条DNA片段的缺口 不需要模板 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 在PCR反应中 加入的四种脱氧核苷酸实 际上是四种脱氧核苷三磷酸 既是原料 也 是能源 在PCR反应中加入的Mg2 实际上是Taq聚 合酶的激活剂 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 2012 盐城高二检测 PCR过程与细胞内 的DNA复制过程相比 主要有两点不同 它们 是 PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA 或RNA PCR过程不需要DNA
10、聚合酶 PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶 而是 通过对反应温度的控制来实现的 例例1 1 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 PCR过程中 DNA不需要解旋 直接以双链 DNA为模板进行复制 A B C D 解析 PCR过过程与细细胞内的DNA复制过过程相 比较较 主要有两点不同 PCR过过程需要的引物 是人工合成的单链单链 DNA或RNA 长长度通常为为15 40个核苷酸 PCR过过程中 DNA解旋不依赖赖 解旋酶 而是通过对过对 反应应温度的控制来实现实现 的 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠
11、 实验探究 专项突破 答案 C 探规寻规寻 律 细细胞内DNA复制与PCR技 术术的原理和过过程容易发发生混淆 特别应别应 注 意区分PCR反应应需要可变变的温度 而体内 DNA复制需要稳稳定的温度 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 1 有关PCR技术 下列叙述不正确的是 A 聚合酶链式反应 是在体外扩增DNA片段的 技术 B 在用PCR技术扩增DNA时 DNA的复制过 程与细胞内DNA的复制类似 C PCR反应只需在一定的缓冲溶液中进行 需 提供DNA模板以及四种脱氧核苷酸 变变式训练训练 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲
12、练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 D PCR一般经历三十多次循环 每次循环分 为变性 复性和延伸 解析 选选C PCR反应应需要在一定的缓缓冲溶 液中进进行 需提供DNA模板 分别别与两条模 板链链相结结合的两种引物 四种脱氧核苷酸 耐热热的DNA聚合酶 同时时通过过控制温度使 DNA复制在体外反复进进行 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 要点二要点二 PCR技术术相关知识识分析 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 2 PCR引物 1 引物是PCR特异性反应的关键 P
13、CR产物的 特异性取决于引物与模板DNA互补的程度 理 论上 只要知道任何一段模板DNA序列 就能 按其设计互补的寡核苷酸链作引物 利用PCR 就可将模板DNA在体外大量扩增 2 引物3 端的碱基 特别是最末及倒数第二个 碱基 应严格要求配对 以避免因末端碱基不 配对而导致PCR反应失败 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 3 引物的特异性 引物应与核酸序列数据库 的其他序列无明显同源性 3 PCR扩增的过程 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 1 变性 当温度上升到94 时 双链D
14、NA解 旋为单链 如下图 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 2 退火 温度下降至40 60 左右时 两种引 物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合 如 下图 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 3 延伸 当温度上升至72 左右 溶液中的 四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下 根 据碱基互补配对原则合成新的DNA链 如下 图 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 4 PCR扩增数目的理论计算 理论上DNA扩增呈指数增长 若只有一个
15、 DNA模板 则复制n次后有2n个DNA 若一 开始有m个DNA模板 则复制n次后有m 2n 个DNA 实际操作过程中 由于无关变量的 影响 一般来说 实验值要略小于理论值 从第二轮循环开始 上一次循环的产物也作 为模板参与反应 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 并且由引物 延伸而成的DNA单链会与引物 结合 进行DNA的延伸 这样 DNA聚合 酶只能特异地复制处于两个引物之间的DNA 序列 使这段序列呈指数扩增 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 近20年来 PCR技术 聚合酶链
16、式反应 成为分子生物学实验室的一种常规实验手段 其原理是利用DNA半保留复制 在试管中进行 DNA的人工复制 如图 在短时间内 将DNA 扩增几百万倍甚至几十亿倍 从而使实验室所 需要的遗传物质不再受限于活的生物体 例例2 2 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 1 加热使DNA双链间的 键完全打开 称为 而在细胞中是在 酶的 作用下进行的 2 如果只需要大量克隆模板DNA中间的某个特 定区段 应该加入 种特定的引物 当 温度降低至56 时 引物与两条 舒展 的模板 的特定位置结合 在DNA聚合酶的作用下 只 能在引物的 端连接脱氧核苷酸 两条 子链的延伸方向都是 栏目 导引 新知初探 思维启动 要点突破 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 实验探究 专项突破 3 PCR技术的必需条件 除了模板 原料 酶之外 至少还有三个条件 即液体环境 适 宜的 和 前者由 自 动调控 后者则靠 来维持 4 通过PCR技术使DNA分子大量复制 如果 将一个用15N标记的DNA分子放入试管中 以 14N标记的脱氧核苷酸为原料 连续复制四次 之后 则15
