生物浙科版选修1学案：课堂探究 实验13DNA片段的PCR扩增 WORD版含答案.doc

课堂探究核心解读HEXINJIEDU1．为什么DNA复制需要引物？DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示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3′端延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物。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。DNA复制方向的示意图2.细胞内参与DNA复制的各种组成成分和作用是怎样的？参与的组分在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3.细胞内的DNA复制与体外DNA扩增(PCR技术)相同吗？两者又有什么关联呢？细胞内的DNA复制与体外DNA扩增(PCR技术)是不同的，两者具体比较见下表：细胞内DNA复制PCR不同点解旋有解旋酶的参与，边解旋边复制80～100℃高度解旋，双链完全分开酶DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶TaqDNA聚合酶引物RNADNA或RNA能量ATP不加温度体内温和条件高温相同点提供DNA复制的模板；②四种脱氧核苷酸作原料；③子链延伸的方向都是从5′端到3′端PCR反应是通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。PCR反应的实质就是DNA复制，所以有关PCR反应的题目与DNA复制的原理相同，计算方法也大体相同。例如：PCR反应中的目的片段一般以2n的方式积累，其中n为反应循环次数。一个DNA片段在30次循环后反应物中大约有10亿(230)个这样的片段。4．当PCR反应体系的温度经快速冷却到50℃左右时，为什么一般不考虑解开的2个DNA模板链又重新结合了，这是为什么？原因是：(1)模板DNA比引物长得多、复杂得多、不易重新结合；(2)引物和模板之间的碰撞机会远远高于模板互补链之间的碰撞；(3)加入的引物的量足够大而模板链数量少，模板链浓度低，不易结合。5．为什么PCR能有广泛用途？除用于DNA扩增外，还有哪些用途？在生物基因组中存在着许多差异，如物种之间的差异、基因表达上的时间差异、基因表达的地域或组织差异、变异后的差异、生理和病理变化引起的差异、遗传的差异、杂交的差异等。但这些差异只有在DNA扩增后才能被观察出来。因此，PCR是这种差异的一种观察方法，因而在法医学上、在遗传病和其他疾病的诊断、考古中人种的确定、食品质量的确定上和基因转移上都可使用。6.PCR的反应过程具体是怎样的？PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性(当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链)、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)和延伸(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)三步。从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，并且由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链会与引物Ⅱ结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能特异的复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列成指数扩增。第一轮的产物作为第二轮的模板,经过变性、复性、延伸三步↓第二轮的产物作为第三轮的模板,经过变性、复性、延伸三步↓题例领悟TILILINGWU【例题1】一个由15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培养，利用PCR循环5次后标记的DNA分子占总数的()A．1/10B．1/5C．1/16D．1/25解析：一个DNA分子利用PCR技术循环5次后产生的DNA分子数目为2n。而DNA的复制是半保留复制，其特点是新形成的DNA双链，一条是来自亲代DNA分子的母链，另一条是新形成的子链。这样最初由15N标记的DNA分子复制后，其标记的两条链就分别进入两个子代DNA分子中，这样两个子代DNA分子被标记了。以后均是在没有标记的环境中培养，不论经过多少次复制，最初标记的两条链始终存在于两个DNA分子中，这样经过n次循环后，标记的DNA分子中的2/2n，即1/2n－1。答案：CPCR技术的实质就是DNA分子的复制。【例题2】DNA的复制需要引物，其主要原因是…()A．可加快DNA的复制速度B．引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合C．引物的5′端有助于DNA聚合酶的延伸DNA链D．DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链解析：DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基(—OH)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5′端开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链。因此，DNA复制需要引物。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