《課題2多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段》教學(xué)設(shè)計(jì)(安徽省市級(jí)優(yōu)課)-生物教案

課題2：PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA片段教學(xué)目標(biāo)：（一）知識(shí)與技能1、了解PCR技術(shù)的基本操作2、理解PCR的原理3、討論P(yáng)CR的應(yīng)用（二）過(guò)程與方法在多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)避免外源DNA污染，嚴(yán)格控制溫度等反應(yīng)條件（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的科研精神教學(xué)重點(diǎn)：PCR的原理和PCR的基本操作教學(xué)難點(diǎn)：PCR的原理教學(xué)過(guò)程：（一）引入新課人類基因組計(jì)劃、基因工程、基因診斷、基因檢測(cè)、古生物鑒定等都離不開(kāi)對(duì)DNA分子堿基序列的分析。而分析DNA堿基序列，就需要一定量的DNA片段。怎樣迅速獲得足夠量的DNA片段呢？今天我們來(lái)研究學(xué)習(xí)DNA分子的擴(kuò)增技術(shù)――PCR技術(shù)。（二）進(jìn)行新課1．基礎(chǔ)知識(shí)PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA的過(guò)程，與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制過(guò)程類似：1．1細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制條件分析：條件組分作用模板DNA的兩條單鏈提供復(fù)制的模板原料四種脫氧核苷酸合成DNA子鏈的原料酶解旋酶DNA聚合酶打開(kāi)DNA雙螺旋催化合成DNA子鏈能量ATP為解螺旋和合成子鏈供能引物RNA為DNA聚合酶提供合成的3’1．2．細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制過(guò)程（1）DNA的反向平行結(jié)構(gòu)：（結(jié)合投影圖）核苷酸分子的結(jié)構(gòu)與方向性：（分子結(jié)構(gòu)模式圖）由核苷酸通過(guò)3,5-磷酸二酯鍵連接形成核苷酸長(zhǎng)鏈：（模式圖，體現(xiàn)方向性）。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的反向平行結(jié)構(gòu)：（2）DNA的復(fù)制過(guò)程:解旋：解旋酶、ATP，DNA兩條鏈打開(kāi)，，形成兩條DNA單鏈。引物結(jié)合：在DNA單鏈3’端與DNA反向配對(duì)結(jié)合，確保引物3DNA聚合酶結(jié)合：子鏈合成：DNA聚合酶從引物3’后續(xù)加工：DNA聚合酶I將引物切去，并合成空缺處的DNA單鏈，再由DNA連接酶將不連續(xù)的DNA子鏈連接起來(lái)（半不連續(xù)合成。先導(dǎo)鏈，滯后鏈）子鏈合成特點(diǎn)：不能從頭合成；合成方向?yàn)椤?’→3’合成［思考］DNA分子能準(zhǔn)確復(fù)制的原因有哪些？DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提供模板；堿基互補(bǔ)配對(duì)；DNA聚合酶的復(fù)查功能。［思考］細(xì)胞內(nèi)哪些物質(zhì)是從頭合成的？RNA合成、蛋白質(zhì)合成。1．3．DNA分子復(fù)制的人工控制解開(kāi)螺旋：在80～100℃時(shí)，DNA雙螺旋打開(kāi)，形成兩條DNA單鏈，稱為變性?；謴?fù)螺旋：在50℃左右時(shí)，兩條DNA單鏈重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，稱為復(fù)性。復(fù)制條件：緩沖液,DNA模板,四種脫氧核苷酸,熱穩(wěn)定DNA聚合酶,兩種引物。反應(yīng)場(chǎng)所：PCR儀（自動(dòng)溫度周期性調(diào)節(jié)）。［思考］緩沖液相當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的什么成分？（核基質(zhì)）1．4．PCR的反應(yīng)過(guò)程變性延伸復(fù)性變性延伸復(fù)性變性：在95℃復(fù)性：在50℃延伸：在72℃時(shí)合成DNA子鏈（兩個(gè)引物間的序列）2．實(shí)驗(yàn)操作2．1．PCR反應(yīng)體系：緩沖液、DNA模板，四種脫氧核苷酸原料、熱穩(wěn)定DNA聚合酶、兩種RNA引物，水2．2．實(shí)驗(yàn)操作步驟2．3．按照PCR反應(yīng)體系配方配制反應(yīng)液；（2）將PCR反應(yīng)體系50μL用微量移液器轉(zhuǎn)移到微量離心管（0.5mL）中；（3）將微量離心管放到PCR儀中；（4）設(shè)置PCR儀的工作參數(shù)。（5）DNA在PCR儀中大量擴(kuò)增。2．4水浴法：將微型離心管依次在95℃、55℃、723．實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)3．1避免外源DNA污染：所用儀器、緩沖液、蒸餾水等使用前高壓滅菌。3．2緩沖液和酶分裝成小份，－20℃3．3每添加一種反應(yīng)成分，更換一個(gè)移液器的槍頭。3．4混勻后離心處理，使反應(yīng)液集中在離心管底部。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段PCR原理DNA的復(fù)制需要酶、原料、能量、引物DNA的變性和復(fù)性受溫度影響PCR過(guò)程變性復(fù)性延伸操作步驟配制PCR反應(yīng)體系移入離心管放入PCR設(shè)置工作參數(shù)DNA擴(kuò)增（四）實(shí)例探究1、關(guān)于PCR技術(shù)的應(yīng)用，錯(cuò)誤的一項(xiàng)是A古生物學(xué)、刑偵破案、DNA序列測(cè)定B診斷遺傳疾病、基因克隆、古生物學(xué)CDNA序列測(cè)定、基因克隆、刑偵破案D診斷遺傳疾病、合成核苷酸、DNA序列測(cè)定2.體內(nèi)DNA復(fù)制與PCR的技術(shù)區(qū)別：

體內(nèi)復(fù)制PCR技術(shù)解旋在解旋酶作用下，細(xì)胞提供ATP，部分解開(kāi)加熱到94oC,雙鏈全部解開(kāi)，不需解旋酶引物一小段RNA一般用DNA片段DNA聚合酶細(xì)胞自身的DNA聚合酶（不耐高溫）TaqDNA聚合酶復(fù)制特點(diǎn)半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制，多起點(diǎn)復(fù)制。半保留復(fù)制，完全解旋后復(fù)制，從模板鏈的一端開(kāi)始復(fù)制。復(fù)制的方向子鏈的5’端向3’端延伸子鏈的5’端向3’端延伸例3.關(guān)于DNA的復(fù)制，下列敘述正確的是（）A.DNA聚合酶不能從頭開(kāi)始合成DNA，只能從5’B.DNA復(fù)制不需要引物C.引物與DNA母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)行結(jié)合D.DNA的合成方向總是從子鏈的3’端向5課后探究1、PCR與生物體DNA復(fù)制有何區(qū)別？★反思教師在教學(xué)過(guò)程中，可以先引導(dǎo)學(xué)生回憶必修2的有關(guān)DNA復(fù)制的知識(shí)，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生可加深對(duì)于PCR原理的認(rèn)識(shí)。對(duì)于PCR反應(yīng)過(guò)程的教學(xué)，應(yīng)以讀圖識(shí)圖為主。教材中反應(yīng)過(guò)程圖解詳