14人教版生物选修一 专题五DNA和蛋白质技术课题二多聚酶链式反应扩增DNA片段(共35张PPT).ppt
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1、 1 新情境 激趣引航 PCR能快速特异扩增任何已知目的基因或DNA片段,并能轻易在 皮克(pg)水平起始DNA混合物中的目的基因扩增达到纳克、微克、毫 克级的特异性DNA片段。因此,PCR技术一经问世就被迅速而广泛地 用于分子生物学的各个领域。例如梅毒。 2 新课堂 互动探究 学习目标 1.尝试PCR技术的基本操作。 2.使学生体验PCR这一常规的分子生物学实验方法。 3.理解PCR的原理。 4.讨论PCR的应用。 新知预习 一、PCR原理 1概念:是一种体外迅速扩增DNA片段的技术,它能以极少量 的DNA为模板,在几小时内复制出上百万份的DNA拷贝。 2DNA复制需要的条件: 解旋酶、DN
2、A母链、4种脱氧核苷酸、DNA聚合酶和引物。 激趣应用1 DNA复制为什么还需要引物? 提示: DNA聚合酶不能从头合成DNA,只能从3端延伸DNA链。因 此,DNA复制需要引物,DNA的合成方向总是从子链的5端向3 端延伸。 3DNA的热变性:在80100的温度范围内,DNA的双螺旋 结构将解体,双链分开,这个过程称为变性;当温度缓慢降低后,两 条彼此分离的DNA链又会重新结合成双链,这个过程称为复性。 4PCR反应的条件 一定的缓冲溶液;DNA模板;分别与两条模板链相结合的两种 引物;四种脱氧核苷酸;耐热的DNA聚合酶,一般用Taq DNA聚合 酶;控制温度。 二、PCR反应过程 1变性:
3、当温度上升到90以上时,双链DNA解旋为单链,一 般实验温度为95。 2复性:温度下降到50左右,两种引物通过碱基互补配对与 两条单链DNA结合,一般实验温度为55。 3延伸:温度上升到72左右,溶液中的四种脱氧核苷酸在 Taq_DNA聚合酶的作用下,根据碱基互补配对原则合成新的DNA 链。 激趣应用2 细胞内的DNA是怎样复制的? (1)回忆并简述DNA的复制过程。 (2)PCR的变性过程实质上也是解旋,PCR的解旋和细胞内的DNA 解旋有何不同? 提示: (1)DNA分子首先在解旋酶的作用下解旋,然后以解开的每一段 母链为模板,在DNA聚合酶等酶的作用下合成与母链碱基互补的一 段子链,随着
4、模板链解旋过程的进行,新合成的子链也不断延伸,同 时,每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 (2)PCR在高温条件下(90100)解旋,而细胞内的DNA在解旋 酶的作用下解旋。 三、实验操作 1PCR仪:能够自动调控温度的仪器,实现DNA的扩增。如果 没有PCR仪,可用3个恒温水浴锅代替,操作时在3个水浴锅中来回转 移PCR反应的微量离心管。 2微量离心管:一种薄壁塑料管,总容积为0.5_mL。 3微量移液器:用于添加转移PCR配方中的液体。 四、操作提示 1为避免外源DNA等因素的污染,实验中使用的一些用具在使 用前必须进行高压灭菌。 2PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份,并在20储存
5、。 3微量移液器的枪头在吸取试剂后必须更换。 激趣应用3 DNA在吸附性方面有何特点? DNA很容易吸附在玻璃的表面,而不容易吸附在塑料的表面, 由此推测PCR用到的微量离心管是用何种材质加工制作的? 提示:是用塑料加工制作的。 3 新课堂 互动探究 知识点一 生物体内的DNA复制与PCR反应的比较 细解教材 体内DNA复制 PCR反应 时期 细胞有丝分裂间期和减数第一次 分裂前的间期 体外随时进行 场所 活细胞内 细胞外 酶 解旋酶、DNA聚合酶 耐高温的DNA聚合 酶(Taq DNA聚合酶) 特点 边解旋边复制,半保留复制 体外迅速扩增 是否需缓 冲液 不需缓冲液 严格配制10倍浓缩 扩增
6、缓冲液 不 同 点 设备 无 严格控制温度变化 的温控设备 原料 4种脱氧核苷酸(A、G、C、T) 复制原理 严格遵循碱基互补配对原则,半保留复制 模板 以DNA母链为模板 相同点 引物 都需要分别与两条模板链相结合的两种引物 特 别 提 醒 (1)解旋酶的作用是使DNA两条链的氢键断开,而DNA聚合酶与 DNA连接酶的作用都是催化形成磷酸二酯键。 (2)DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的单链片段的3端上, 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。 典例精析 2015 华中师大附中期中 下列关于PCR与DNA分子在细胞 内复制的相关说法正确的是( ) A解旋的原理
7、一样 B引物的合成一样 CPH条件的要求一样 D酶的最适温度不一样 【解析】 PCR技术的概念是PCR全称为聚合酶链式反应,是一 项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术,原理是DNA复制,前 提条件是要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物,条 件还包括模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合 酶(Taq酶),具体过程有高温变性:DNA解旋过程;低温复性: 引物结合到互补链DNA上;中温延伸:合成子链。PCR扩增中双链 DNA解开不需要解旋酶,高温条件下氢键可自动解开,C正确。 【答案】 C 跟踪练习 1如图表示细胞内DNA复制和细胞外PCR扩增两个过程,两反 应过程的
8、条件中相同的是( ) A模板 B原料 C酶 D能量供应 【解析】 本题主要考查细胞内DNA复制和细胞外PCR扩增的知 识,意在考查考生对细胞内外DNA复制条件的理解。选项A模板不 同,胞内DNA复制以整个DNA分子作为模板,PCR扩增却以一段目 的DNA作为模板。选项B原料相同,均以4种脱氧核苷酸为原料。选 项C酶不相同,胞内DNA解旋需要解旋酶,延伸需要DNA聚合酶等; 胞外PCR扩增通过高温解旋而不需要解旋酶,延伸只需热稳定的Taq 酶。选项D能量供应不同,胞内DNA复制过程由ATP提供能量,而 PCR扩增主要由外界供能。 【答案】 B 知识点二 PCR操作 细解教材 1PCR解旋与复旋的
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