2017-2018学年同步备课套餐之生物北师大版选修1课件:第4章 第15课时
49页1、第15课时 聚合酶链式反应技术,第4章 现代生物技术,学习导航 1.阅读教材P7778内容,掌握PCR技术原理。 2.结合教材P7980内容,了解PCR技术的基本操作过程,讨论PCR技术的影响因素。 重难点击 1.简述PCR的原理。 2.了解PCR技术的基本操作过程并讨论PCR技术的影响因素。,一、PCR的原理,二、DNA片段的PCR扩增和产物检测,内容索引,当堂检测,一、PCR的原理,基础梳理,聚合酶链式反应简称PCR,是一种体外迅速扩增DNA片段的技术,这项技术中DNA复制的过程和细胞内DNA复制的过程是类似的,请结合已学习的DNA分子结构和复制的相关知识,分析PCR的原理。 1.DNA的平面结构示意图,(1)写出各个标号的名称 ; ; ; ; ; ; ; ; ; 。,胞嘧啶,腺嘌呤,鸟嘌呤核糖,胸腺嘧啶,脱氧核糖,磷酸基团,胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸,氢键,碱基对,一条脱氧核糖核苷酸链,(2)DNA的两条链是反向平行的,为了明确表示DNA链的方向,通常将羟基末端称为3端;将磷酸基团的末端称为5端,按此原则在图上方框内标出两条链的方向。 答案 左链上5端,下3端;右链上3端,下5端。,
2、2.细胞内DNA复制条件分析,脱氧核糖核苷酸,两,DNA双螺旋,合成DNA子链,ATP,3端,3.PCR原理与反应过程 (1)PCR概念:是一种 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。,体外酶促合成特定DNA片段,(2)条件及作用,合成DNA时所需要的特异引物,原料,耐热TaqDNA聚合酶,缓冲溶液,(3)反应过程 变性,温度上升到 时,目的DNA双链 为单链模板。,复性,温度下降到 左右,两种引物通过 与两条单链DNA结合。,9498,变性解旋,4060,碱基互补配对,延伸,温度上升到 左右,溶液中的 在耐热的_ 的作用下。根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。 循环:继续上述的3个过程,DNA片段被不断的扩增。若开始加入了 N个DNA模板片段,理论上,循环n次后能获得 个DNA片段。,72,四种脱氧核糖核苷酸,TaqDNA,N2n,聚合酶,1.PCR原理 PCR反应与体内DNA复制的引物在化学本质上是否相同?请分析原因。 答案 不相同。体内DNA复制所需引物为RNA聚合酶合成的一小段RNA,但PCR反应时所用引物一般是人工合成的单链DNA片段。,
3、问题探究,答案,答案,2.PCR反应过程 (1)PCR反应中需要解旋酶和DNA聚合酶吗?若需要,则与细胞内DNA复制有何区别? 答案 PCR反应不需要解旋酶,但需要DNA聚合酶。由于PCR反应中需要高温使DNA解旋,因此PCR所需的DNA聚合酶需耐高温。 (2)PCR的每次循环中应如何控制温度?请分析原因。 答案 每次循环中先高温解旋,再低温使引物与模板结合,最后适当升温有利于Taq DNA聚合酶发挥作用。,(3)结合下图分析PCR过程中DNA复制的方向是怎样的?,答案 DNA的羟基(OH)末端为3端,磷酸基团的末端为5端。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后,DNA聚合酶就能从引物的3端开始延伸DNA链,DNA的合成方向总是从子链的5端向3端延伸。,答案,PCR扩增与DNA复制的异同,归纳总结,拓展应用,1.下列关于DNA复制和PCR技术的描述中,正确的是 A.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从5端延伸DNA链 B.DNA复制不需要引物 C.引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合 D.PCR扩增的对象是氨基酸序列 解析 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,故DNA复制需
4、要引物; DNA聚合酶只能从3端延伸DNA链,而不能从5端延伸DNA链; 引物通过碱基互补配对原则与DNA母链相结合; PCR扩增的对象是DNA,不是氨基酸序列。,答案,解析,2.PCR技术有效地解决了因为样品中DNA含量太低难以对样品进行研究的问题,而被广泛应用,与细胞内的DNA复制相比,PCR可以快速扩增所需的DNA片段,请分析回答下列有关问题: (1)体内DNA复制过程中用解旋酶打开双链DNA,而PCR技术中的解旋原理是 。 解析 PCR技术中用高温使DNA分子中的氢键打开,从而解旋,其原理是DNA的热变性原理。,答案,解析,DNA的热变性原理,(2)此过程需要一种Taq DNA聚合酶,该酶是从 中分离的。 解析 Taq DNA聚合酶是从水生耐热细菌Taq中提取的。 (3)与普通DNA聚合酶相比,Taq DNA聚合酶具有的特性是 。 解析 与普通DNA聚合酶相比,Taq DNA聚合酶在90 以上的环境中不变性,具有耐高温的特性。 (4)与体内DNA复制相比较,PCR反应要在 中才能进行,并且要严格控制 条件。 解析 PCR反应需要适宜的温度和pH,因此PCR反应要在一定的缓冲溶液
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