高三生物多聚酶链式反应扩增dna
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课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段一、课题目标本课题通过尝试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。
二、课题重点与难点课题重点:PCR的原理和PCR的基本操作。
课题难点:PCR的原理。
三、课题背景分析课题背景首先介绍了PCR是一种在体外迅速扩增DNA片段的技术,然后说明这一技术在遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆等方面都有着广泛的应用,最后指出本课题的目标是了解PCR技术的基本原理,并尝试用PCR技术扩增DNA片段。
教师在导入本课题的学习时,可以先让学生谈一谈对PCR的认识以及PCR的应用,以激发学生的学习兴趣,然后再说明本课题的目标。
四、基础知识分析与教学建议(一)PCR原理知识要点:1.细胞内参与DNA复制的各种组成成分与反应条件;2.DNA的合成方向;3.Taq DNA聚合酶的应用。
教学建议:理解PCR的原理,需要首先了解细胞内参与DNA复制的各种组成成分与反应条件。
教师在教学过程中,可以首先引导学生回忆必修2《遗传与进化》中的有关DNA复制的知识。
在此基础上,学生需要进一步了解DNA双链的方向,芄磺 諨NA的3′端和5′端。
此外,学生还需要了解DNA聚合酶的特性,如只能从DNA的3′端开始延伸DNA链、而不能从头合成DNA等。
Taq DNA聚合酶的应用,解决了高温导致DNA聚合酶失活的问题,促成了PCR技术的自动化,是一个重要的知识点。
教师可以结合专题2中课题2“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”Taq细菌的发现过程,帮助学生加深理解。
(二)PCR的反应过程知识要点:PCR的基本步骤及每个步骤所发生的变化。
教学建议:这部分内容的教学应以读图识图为主。
教科书中图5-9“PCR反应过程图解”详细地描绘了参与PCR的各组成成分;每一轮反应的三个基本步骤──变性、复性和延伸;每一轮中每一个步骤所发生的变化,即每个步骤所具有的作用。
专题5 DNA和蛋白质技术课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段庖丁巧解牛知识•巧学一、PCR原理1.多聚酶链式反应(又称PCR技术)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。
2.用PCR技术扩增DNA时,DNA的复制过程与细胞内DNA的复制过程类似。
要点提示 DNA的两条链是反向平行的。
为了明确表示DNA的方向,通常将DNA的羟基末端称为3′端,而磷酸基团的末端称为5′端。
DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从引物的3′端延伸DNA链。
辨析比较 DNA聚合酶和DNA连接酶(1)DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上,形成磷酸二酯键;而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,不是在单个核苷酸与DNA 片段之间形成磷酸二酯键。
(2)DNA聚合酶是以一条DNA链为模板,将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链;而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。
因此DNA连接酶不需要模板。
3.在80~100 ℃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。
PCR利用了DNA的热变性原理,通过控制温度来控制双链的解聚与结合。
疑点突破 Taq DNA聚合酶是从Thermus aquaticus菌提取的热稳定性酶,分子量大约为94 kDa。
这种酶的天然形式可在74 ℃复制DNA, Taq DNA聚合酶在镁存在的条件下可催化核苷酸沿5′→3′方向发生聚合反应,形成双链DNA。
二、PCR的反应过程PCR一般要经历三十多次循环,每次循环可以分为变性、复性和延伸三步。
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。
新沂一中2010届第二学期高三生物一轮复习教学案017选修一多聚酶链式反应扩增DNA片段【学习目标】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【知识梳理】一、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:由核苷酸通过3,5-磷酸二酯键连接形成核苷酸长链,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。
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。
1.3 DNA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。