2019-2020年高中生物選修1多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段 學(xué)案.doc
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2019-2020年高中生物選修1多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段 學(xué)案 [導(dǎo)學(xué)誘思] 1.PCR原理 填寫下列表格 參與的組分 在DNA復(fù)制中的作用 解旋酶 DNA母鏈 合成子鏈的原料 DNA聚合酶 引物 DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?,通常將DNA的羥基末端稱為 ,而磷酸基團(tuán)的末端稱為 。DNA聚合酶不能 開始合成DNA,而只能 ,因此,DNA復(fù)制需要引物。DNA的合成方向總是 。 在DNA的復(fù)制過程中,復(fù)制的前提是 。在體外可通過控制 來實(shí)現(xiàn)。在 的溫度范圍內(nèi),DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)將解體,雙鏈分開,這個(gè)過程稱為 。PCR利用了DNA的 原理,通過控制溫度來控制雙鏈的解聚與結(jié)合。由于PCR過程的溫度高,導(dǎo)致DNA聚合酶失活,后來 的DNA聚合酶的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用,大大增加了PCR的效率。 PCR反應(yīng)需要在一定的緩沖溶液中提供: , , , ,同時(shí)通過控制溫度使DNA復(fù)制在體外反復(fù)進(jìn)行。 2.PCR的反應(yīng)過程 PCR一般要經(jīng)歷 循環(huán),每次循環(huán)可以分為 、 和 三步。從第二輪循環(huán)開始,上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與反應(yīng),并且由 延伸而成的DNA單鏈會與 結(jié)合,進(jìn)行DNA的延伸,這樣,DNA聚合酶只能 ,使這段固定長度的序列成指數(shù)擴(kuò)增。 3.實(shí)驗(yàn)操作 在實(shí)驗(yàn)室中,做PCR通常使用 ,它是一種薄壁塑料管。具體操作時(shí),用微量移液器,按PCR反應(yīng)體系的配方在 中依次加入各組分,,再參照下表的設(shè)置設(shè)計(jì)好PCR儀的循環(huán)程序即可。 4.操作提示 為避免外源DNA等因素的污染,PCR實(shí)驗(yàn)中使用的 、 、 以及蒸餾水等在使用前必須進(jìn)行 。PCR所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份,并在 儲存。使用前,將所需試劑從冰箱拿出,放在冰塊上緩慢融化。在微量離心管中添加反應(yīng)成分時(shí),移液管上的槍頭要 。 [疑難點(diǎn)撥] 1.PCR技術(shù)簡介 PCR是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù),它能以極少量的DNA為模板,在幾小時(shí)內(nèi)復(fù)制出上百萬份的DNA拷貝。這項(xiàng)技術(shù)有效地解決了因?yàn)闃悠分蠨NA含量太低而難以對樣品進(jìn)行分析研究的問題,被廣泛的應(yīng)用于遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學(xué)、基因克隆和DNA序列測定等各方面。 2.細(xì)胞內(nèi)參與DNA復(fù)制的各種組成成分及其作用 ①解旋酶:打開DNA雙鏈 ②DNA母鏈:提供DNA復(fù)制的模板 ③4種脫氧核苷酸:合成子鏈的原料 ④DNA聚合酶:催化合成DNA子鏈 ⑤引物:使DNA聚合酶能夠從引物的3,端開始連接脫氧核苷酸(引物是一小段DNA或RNA,它能與DNA母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對。用于PCR的引物長度通常為20—30個(gè)核苷酸) 3.DNA的合成方向 DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?,通常將DNA的羥基末端稱為3,端,而磷酸基團(tuán)的末端稱為5,端。DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA,而只能從3,端延伸DNA鏈,因此,DNA復(fù)制需要引物。當(dāng)引物與DNA母鏈通過堿基互補(bǔ)配對結(jié)合后,DNA聚合酶就能從引物的3,端開始延伸DNA鏈,DNA的合成方向總是從子鏈的5,端向3,端延伸。 4.PCR的反應(yīng)過程 PCR一般要經(jīng)歷三十多次循環(huán),每次循環(huán)可以分為變性(當(dāng)溫度上升到90oC以上時(shí),雙鏈DNA解聚為單鏈)、復(fù)性(溫度下降到50oC左右,兩種引物通過堿基互補(bǔ)配對與兩條單鏈DNA結(jié)合)和延伸(溫度上升到72oC左右,溶液中的四種脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下,根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則合成新的DNA鏈)三步。從第二輪循環(huán)開始,上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與反應(yīng),并且由引物Ⅰ延伸而成的DNA單鏈會與引物Ⅱ結(jié)合,進(jìn)行DNA的延伸,這樣,DNA聚合酶只能特異的復(fù)制處于兩個(gè)引物之間的DNA序列,使這段固定長度的序列成指數(shù)擴(kuò)增。 5.PCR技術(shù)與DNA的復(fù)制 PCR反應(yīng)是通過控制溫度使DNA復(fù)制在體外反復(fù)進(jìn)行。PCR反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是DNA復(fù)制,所以有關(guān)PCR反應(yīng)的題目與DNA復(fù)制的原理相同,計(jì)算方法也大體相同。例如:PCR反應(yīng)中的目的片段一般以2n的方式積累,其中n為反應(yīng)循環(huán)次數(shù)。一個(gè)DNA片段在30次循環(huán)后反應(yīng)物中大約有10億個(gè)這樣的片段。(230) [典例解析]] 一個(gè)由15N標(biāo)記的DNA分子,放在沒有標(biāo)記的環(huán)境中培養(yǎng),利用PCR循環(huán)5次后標(biāo)記的DNA分子總數(shù)的( ) A 1/10 B 1/5 C 1/16 D1/25 答案:C 解析:一個(gè)DNA分子利用PCR技術(shù)循環(huán)5次后產(chǎn)生的DNA分子數(shù)目為2n。而DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制,其特點(diǎn)是:新形成的DNA雙鏈,一條是來自親代DNA分子的母鏈,另一條是新形成的子鏈。這樣最初由15N標(biāo)記的DNA分子復(fù)制后,其標(biāo)記的兩條鏈就分別進(jìn)入兩個(gè)子代DNA分子中,這樣兩個(gè)子代DNA分子被標(biāo)記了。以后均是在沒有標(biāo)記的環(huán)境中培養(yǎng),不論經(jīng)過多少次復(fù)制,最初標(biāo)記的兩條鏈?zhǔn)冀K存在于兩個(gè)DNA分子中,這樣經(jīng)過n次循環(huán)后,標(biāo)記的DNA分子中2/2n,即1/2n-1。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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