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高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段课文ppt课件
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这是一份高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段课文ppt课件，共33页。PPT课件主要包含了脱氧核苷酸，DNA母链，解旋酶，DNA聚合酶，引物的3′端，多聚酶链式反应，扩增DNA片段，DNA，DNA拷贝，～100℃等内容，欢迎下载使用。
课程标准尝试PCR技术的基本操作和应用。课标解读1.理解PCR技术的基本原理。2.知道PCR技术的基本操作过程。3.讨论PCR技术的应用。
1．生物体内DNA分子复制的条件(1)四种 是合成子链的原料。(2) 提供了DNA复制的模板。(3) 打开了DNA双链。(4) 催化合成DNA子链。(5) 使DNA聚合酶能够从 开始连接脱氧核苷酸。
PCR技术的原理及反应过程
2．PCR扩增的原理及条件(1)概念PCR即 ，是一种 迅速 的技术。它能以极少量的 为模板，在短时间内复制出上百万份的 。(2)原理①DNA的热变性：在 的温度范围内，DNA双螺旋结构解体，双链分开，这个过程称为 。当温度缓慢 后，两条彼此分离的DNA链又会重新 。②子链的合成：a.需要 ；b.合成方向总是从子链的 端向 端延伸。
(3)条件① 模板。②分别与模板DNA两条模板链相结合的两种 。③A、T、G、C四种 。④耐热DNA聚合酶，一般用 。⑤需要一定的 和能严格控制 的温控设备。
耐高温的TaqDNA聚合酶
3．PCR反应过程PCR一般要经历 次循环，每次循环可以分为 、 和 三步。(1) ：当温度上升到 以上时，双链DNA解聚为单链。(2) ：温度下降到 左右， 通过 与两条单链DNA结合。(3) ：温度上升到 左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在 的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
[思维激活1] DNA复制缘何必须有引物？提示 DNA聚合酶不能从头合成DNA，而只能以3′延伸DNA链，故DNA合成时，必须加入引物(其3′游离)以作为延长DNA子链的“引子”。
1．细胞内DNA复制和细胞外PCR扩增的比较(见下表)
2.PCR过程(1)变性当温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解聚为单链。(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。
(3)延伸温度上升到72 ℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)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。
特别提醒 (1)72 ℃左右时，TaqDNA聚合酶有最大活性，可使DNA新链由5′端向3′端延伸。(2)DNA聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列，使该段固定长度的序列呈“指数式”扩增。
【巩固1】 标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是( )。A．94 ℃、55 ℃、72 ℃ B．72 ℃、55 ℃、94 ℃C．55 ℃、94 ℃、72 ℃ D．80 ℃、55 ℃、72 ℃解析 当温度上升到90 ℃(90～96 ℃)以上时，双链DNA解聚为单链，称之为变性；当温度下降到50 ℃(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；当温度上升到72 ℃(70～75 ℃)时，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，称为延伸。答案 A
1．实验用具(1)PCR仪：该仪器能自动调控 ，实现DNA的扩增。如果没有PCR仪，可用3个 代替，操作时按程序在3个 中 PCR反应的微量离心管。(2)微量离心管：总容积为 ，实际上是进行 的场所。(3)微量移液器：用于 。
PCR技术的实验操作及评价
转移PCR配方中的液体
2．操作步骤准备→ →混合→ →反应。3．操作提示(1)为避免 等因素的污染，实验中使用的一些用具在使用前必须进行 。(2)所用的 和 应分装成小份，并在 储存。(3)在 中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头必须 。
[思维激活2] PCR操作中模板DNA是否需解旋？需要旋转酶吗？提示 PCR操作中，模板DNA仍需解旋，但该解旋过程不是DNA解旋酶催化的结果，而是利用DNA热变性的原理，在80～100 ℃温度范围内，DNA双螺旋结构将解体，双链分开，以此达到解旋的目的。
1．PCR仪：PCR自动化程度较高，参照下表设计程序即可。
(将微量离心管放在离心机上，离心约10 s。目的是使反应液集中在离心管底部)
3．实验中DNA含量的测定DNA在260 nm的紫外线波段有一强烈的吸收峰，峰值的大小与DNA的含量有关。可以利用DNA这一特点进行DNA含量的测定，具体方法如下：①稀释：2μLPCR反应液，加入98μL蒸馏水，即将样品进行50倍稀释↓②对照调零：以蒸馏水作为空白对照，在波长260 nm处，将紫外分光光度计的读数调节至零↓
③测定：取DNA稀释液100μL至比色杯中，测定260 nm处的光吸收值↓④计算：DNA含量(μg)＝50×(260 nm的读数)×稀释倍数特别提醒 若没有PCR仪，可进行水浴扩增DNA设置3个恒温水浴锅，温度分别为94 ℃、55 ℃和72 ℃，在3个水浴锅中依据PCR仪的处理时间来回转移PCR反应的微量离心管即可。
【巩固2】 聚合酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，其简要过程如图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是( )。A．PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术B．反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板C．PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增D．应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变
解析 PCR技术是人工合成DNA的方法，原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸。答案 C
【例1】 (2011江苏)请回答有关问题。(1)利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。
①从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为________。②在第______轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图)，请分别说明理由。
①第1组：________________；②第2组：________________。(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因为_________________。
[归纳提升]PCR技术特点：(1)PCR不需要解旋酶，而生物体内DNA复制时需要解旋酶；(2)PCR需要耐热的DNA聚合酶，而生物体内DNA聚合酶在高温时会变性；(3)PCR一般需经三十多次循环，而生物体内DNA复制需要生物体自身的控制。
【例2】 使用PCR仪具体实验操作顺序应为( )。①设计好PCR仪的循环程序 ②按配方准备好各组分③用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分 ④进行PCR反应 ⑤离心使反应液集中在离心管底部A．②③⑤④① B．①⑤③②④C．②③⑤①④ D．④②⑤③①思维导图：
PCR技术实验操作及注意事项
课程标准尝试PCR技术的基本操作和应用。课标解读1.理解PCR技术的基本原理。2.知道PCR技术的基本操作过程。3.讨论PCR技术的应用。
1．生物体内DNA分子复制的条件(1)四种 是合成子链的原料。(2) 提供了DNA复制的模板。(3) 打开了DNA双链。(4) 催化合成DNA子链。(5) 使DNA聚合酶能够从 开始连接脱氧核苷酸。
PCR技术的原理及反应过程
2．PCR扩增的原理及条件(1)概念PCR即 ，是一种 迅速 的技术。它能以极少量的 为模板，在短时间内复制出上百万份的 。(2)原理①DNA的热变性：在 的温度范围内，DNA双螺旋结构解体，双链分开，这个过程称为 。当温度缓慢 后，两条彼此分离的DNA链又会重新 。②子链的合成：a.需要 ；b.合成方向总是从子链的 端向 端延伸。
(3)条件① 模板。②分别与模板DNA两条模板链相结合的两种 。③A、T、G、C四种 。④耐热DNA聚合酶，一般用 。⑤需要一定的 和能严格控制 的温控设备。
耐高温的TaqDNA聚合酶
3．PCR反应过程PCR一般要经历 次循环，每次循环可以分为 、 和 三步。(1) ：当温度上升到 以上时，双链DNA解聚为单链。(2) ：温度下降到 左右， 通过 与两条单链DNA结合。(3) ：温度上升到 左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在 的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
[思维激活1] DNA复制缘何必须有引物？提示 DNA聚合酶不能从头合成DNA，而只能以3′延伸DNA链，故DNA合成时，必须加入引物(其3′游离)以作为延长DNA子链的“引子”。
1．细胞内DNA复制和细胞外PCR扩增的比较(见下表)
2.PCR过程(1)变性当温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解聚为单链。(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。
(3)延伸温度上升到72 ℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)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。
特别提醒 (1)72 ℃左右时，TaqDNA聚合酶有最大活性，可使DNA新链由5′端向3′端延伸。(2)DNA聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列，使该段固定长度的序列呈“指数式”扩增。
【巩固1】 标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是( )。A．94 ℃、55 ℃、72 ℃ B．72 ℃、55 ℃、94 ℃C．55 ℃、94 ℃、72 ℃ D．80 ℃、55 ℃、72 ℃解析 当温度上升到90 ℃(90～96 ℃)以上时，双链DNA解聚为单链，称之为变性；当温度下降到50 ℃(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；当温度上升到72 ℃(70～75 ℃)时，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，称为延伸。答案 A
1．实验用具(1)PCR仪：该仪器能自动调控 ，实现DNA的扩增。如果没有PCR仪，可用3个 代替，操作时按程序在3个 中 PCR反应的微量离心管。(2)微量离心管：总容积为 ，实际上是进行 的场所。(3)微量移液器：用于 。
PCR技术的实验操作及评价
转移PCR配方中的液体
2．操作步骤准备→ →混合→ →反应。3．操作提示(1)为避免 等因素的污染，实验中使用的一些用具在使用前必须进行 。(2)所用的 和 应分装成小份，并在 储存。(3)在 中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头必须 。
[思维激活2] PCR操作中模板DNA是否需解旋？需要旋转酶吗？提示 PCR操作中，模板DNA仍需解旋，但该解旋过程不是DNA解旋酶催化的结果，而是利用DNA热变性的原理，在80～100 ℃温度范围内，DNA双螺旋结构将解体，双链分开，以此达到解旋的目的。
1．PCR仪：PCR自动化程度较高，参照下表设计程序即可。
(将微量离心管放在离心机上，离心约10 s。目的是使反应液集中在离心管底部)
3．实验中DNA含量的测定DNA在260 nm的紫外线波段有一强烈的吸收峰，峰值的大小与DNA的含量有关。可以利用DNA这一特点进行DNA含量的测定，具体方法如下：①稀释：2μLPCR反应液，加入98μL蒸馏水，即将样品进行50倍稀释↓②对照调零：以蒸馏水作为空白对照，在波长260 nm处，将紫外分光光度计的读数调节至零↓
③测定：取DNA稀释液100μL至比色杯中，测定260 nm处的光吸收值↓④计算：DNA含量(μg)＝50×(260 nm的读数)×稀释倍数特别提醒 若没有PCR仪，可进行水浴扩增DNA设置3个恒温水浴锅，温度分别为94 ℃、55 ℃和72 ℃，在3个水浴锅中依据PCR仪的处理时间来回转移PCR反应的微量离心管即可。
【巩固2】 聚合酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，其简要过程如图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是( )。A．PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术B．反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板C．PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增D．应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变
解析 PCR技术是人工合成DNA的方法，原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸。答案 C
【例1】 (2011江苏)请回答有关问题。(1)利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。
①从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为________。②在第______轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图)，请分别说明理由。
①第1组：________________；②第2组：________________。(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因为_________________。
[归纳提升]PCR技术特点：(1)PCR不需要解旋酶，而生物体内DNA复制时需要解旋酶；(2)PCR需要耐热的DNA聚合酶，而生物体内DNA聚合酶在高温时会变性；(3)PCR一般需经三十多次循环，而生物体内DNA复制需要生物体自身的控制。
【例2】 使用PCR仪具体实验操作顺序应为( )。①设计好PCR仪的循环程序 ②按配方准备好各组分③用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分 ④进行PCR反应 ⑤离心使反应液集中在离心管底部A．②③⑤④① B．①⑤③②④C．②③⑤①④ D．④②⑤③①思维导图：
PCR技术实验操作及注意事项
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