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学必求其心得,业必贵于专精
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选修1专题5课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段教学设计
一、课题目标
1。知识目标
理解PCR的原理和反应过程。
2.能力目标
尝试PCR技术的基本操作
3.情感目标
通过讨论PCR技术的应用,体会科学技术在生活中的实际运用.
二、课题重点
PCR的原理和基本操作。
三、课题难点
PCR的原理。
四教学流程
教学流程
教师活动
学生活动
设计意图
环节一:课程导入
展示课题背景,导入课题目标.
课题背景
在刑事侦破案件中常需要对样品DNA进行分析,PCR技术能快速扩增DNA片段,在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝,有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题。现在PCR技术已广泛应用于遗传病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和基因测序.
课题目标
1。理解PCR的原理和反应过程;
2.尝试PCR技术的基本操作;
3。讨论PCR技术的应用.
阅读、倾听。
情景导入本节目标。
环节二:讲授新课
一、基础知识
(一)PCR原理
1.胞内DNA复制的基本体系
引导学生回忆DNA复制相关知识,完成以下表格.
参与组分
在DNA复制中的作用
解旋酶
打开DNA双链
DNA母链
提供DNA复制的模板
4种脱氧核苷酸
合成子链的原料
DNA聚合酶
催化合成DNA子链
引物
使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸
2.DNA双链方向与复制关系
引导学生观察教材图5—6DNA复制方向的示意图,讲解DNA的3′端和5′端,DNA聚合酶的特性以及DNA复制方向.
(1)DNA的羟基“-OH”末端称为3端,而磷酸基团的末端称为5端.
(2)DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链,故DNA复制需要引物。
(3)DNA合成总是从子链的5′端向3′端伸。
3.PCR原理
联系DNA复制相关知识,讲解PCR原理,并且与细胞内DNA复制比较.
(1)DNA的热变性原理
通过控制温度来控制双链的解聚与结合.
①变性:80-100°C的温度范围内,DNA双螺旋结构解体,双链分开
②复性:温度缓慢降低后,两条彼此分离的DNA链重新结合成双链
(2)耐高温的TaqDNA聚合酶
(3)缓冲液为PCR反应提供的物质
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,同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。
【方法点拨】细胞内复制和PCR不同点
①PCR过程需要的引物不是RNA,而是人工合成的DNA单链,其长度通常为20-30个脱氧核苷酸
②PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶,而是通过对反应温度的控制来实现的
(二)PCR的反应过程
引导学生观察教材图5-9PCR过程图解,理解PCR过程,加以点拨,共同归纳总结。
PCR一般要经历三十多次循环,每次循环分为变性、复性和延伸三步。
(1)变性
温度上升到90℃以上时,双链DNA解旋为单链。
(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.
【方法点拨】
(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。
【典型例题】
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.92℃、50℃、72℃B.72℃、50℃、92℃
C.50℃、92℃、72℃D.80℃、50℃、72℃
【答案】A
【方法点拨】
1.变性:温度上升到90℃(90~96℃)以上时,双链DNA解旋为单链
2.复性: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
3。延伸:溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在TaqDNA聚合酶的作用下,根据碱基互补配对原则合成新的DNA链
二、实验操作
(一)设备及用具
结合实际图解讲解实验操作设备及用具的相关用途。
1.PCR仪
一台能够自动调控温度的仪器
2。微量离心管
一种薄壁塑料管,总容积为0.5ml
3.微量移液器
用于定量转移PCR配方中的液体,其上的一次性吸液枪头用一次更换一次
(二)实验操作步骤
讲解实验操作步骤以及注意事项。
1.准备
按照PCR反应体系的配方将所需用的试剂摆放在实验桌上。
2.移液
用微量移液器按照PCR反应体系配方往微量离心管里面加入各种试
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