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2019-2020年高中生物 5.2《多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段》教案 新人教版選修1(1).doc

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2019-2020年高中生物 5.2《多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段》教案 新人教版選修1(1).doc

2019-2020年高中生物 5.2多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段教案 新人教版選修1(1)課題目標(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 通過(guò)對(duì)PCR實(shí)驗(yàn)的操作及結(jié)果分析,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的科研精神課題重點(diǎn)PCR的原理和PCR的基本操作課題難點(diǎn) PCR的原理教學(xué)方法 啟發(fā)式教學(xué)教學(xué)工具 多媒體課件教學(xué)過(guò)程(一)引入新課在現(xiàn)代生物技術(shù)中,DNA技術(shù)可謂是尖端技術(shù)。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:11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端起點(diǎn)12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)合教材圖56)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3端與DNA單鏈準(zhǔn)確配對(duì)。DNA聚合酶結(jié)合:子鏈合成:DNA聚合酶從引物3端開(kāi)始,將配對(duì)的脫氧核苷酸連接起來(lái)。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”。感悟生命的神秘:DNA聚合酶不但能夠催化磷酸二酯鍵的形成,還具有校對(duì)功能。它在每引入一個(gè)核苷酸后都要復(fù)查一次,只有堿基配對(duì)無(wú)誤后才能繼續(xù)往下聚合,它不能從頭合成。RNA聚合酶沒(méi)有校對(duì)功能,因此RNA的合成不需要引物,而是從頭合成的,它的錯(cuò)配可能性較大,在RNA引物完成功能后即被DNA聚合酶I刪去,代之以高保真的DNA鏈。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。13DNA分子復(fù)制的人工控制解開(kāi)螺旋:在80100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))4PCR的反應(yīng)過(guò)程延伸復(fù)性變性變性:在95時(shí)DNA解旋復(fù)性:在50時(shí)引物與DNA單鏈結(jié)合延伸: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21 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22 實(shí)驗(yàn)操作步驟23 按照PCR反應(yīng)體系配方配制反應(yīng)液;(2)將PCR反應(yīng)體系50L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。24 水浴法:將微型離心管依次在95、55、72的恒溫水浴鍋中循環(huán)處理相應(yīng)時(shí)間。3實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)31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。32緩沖液和酶分裝成小份,20低溫保存。33每添加一種反應(yīng)成分,更換一個(gè)移液器的槍頭。34混勻后離心處理,使反應(yīng)液集中在離心管底部。4結(jié)果分析與評(píng)價(jià)41反應(yīng)液稀釋:取2LPCR反應(yīng)液,添加98L蒸餾水;2分光光度計(jì)調(diào)零:將100L蒸餾水添加到比色杯中,在260nm處將分光光度計(jì)調(diào)整讀數(shù)為零。42將100L反應(yīng)稀釋液倒入比色杯中,測(cè)定在260nm處的光吸收值。43計(jì)算:DNA含量50光吸收值稀釋倍數(shù)(三)課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)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)增測(cè)定含量稀釋調(diào)零測(cè)定并讀數(shù)計(jì)算(四)實(shí)例探究例1 在( )的溫度范圍內(nèi),DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)解開(kāi) A. 1020 B. 80100 C. 2030 D. 4060解析:蛋白質(zhì)大多不能忍受6080的高溫,而DNA在80以上才會(huì)變性。答案:B例2 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端延伸DNA鏈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端延伸解析:由于DNA聚合酶不能從頭開(kāi)始合成DNA,只能從引物的3端即復(fù)制方向由3端向5端延伸;由于DNA分子是反向平行的,子鏈?zhǔn)且罁?jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,在DNA聚合酶作用下合成的,其合成方向是從子鏈5端向3端延伸。答案:C綜合應(yīng)用例3 下列有關(guān)PCR描述,不正確的是( )A.是一種酶促反應(yīng)B.引物決定了擴(kuò)增的特異性C.擴(kuò)增產(chǎn)量按y(1X)nD.擴(kuò)增對(duì)象是氨基酸序列E.擴(kuò)增對(duì)象是DNA序列解析:PCR是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù),它以極少量的DNA為模板,以四種脫氧核苷酸為原理,在引物的作用下使DNA聚合酶從引物的3端連接脫氧核苷酸,短時(shí)間內(nèi)迅速?gòu)?fù)制上百萬(wàn)份的DNA拷貝,其擴(kuò)增產(chǎn)量為y(1X)n,y代表DNA片段擴(kuò)增后的拷貝數(shù),x表示平均每次的擴(kuò)增效率,n代表循環(huán)次數(shù),因此答案選D。答案:D(五)鞏固練習(xí)1DNA分子復(fù)制時(shí),解旋的兩條鏈中( )A僅一條作為復(fù)制模板 B兩條鏈作為模板并復(fù)制出兩個(gè)不同的DNA分子C兩條鏈作為模板并復(fù)制出兩個(gè)相同的DNA分子D兩條鏈作為模板,各自合成一條子鏈,然后兩條母鏈重新結(jié)合為原來(lái)的雙螺旋分子,兩條新鏈結(jié)合成一個(gè)全新的DNA分子2.下列關(guān)于DNA復(fù)制過(guò)程的正確順序是( )互補(bǔ)堿基對(duì)之間氫鍵斷裂互補(bǔ)堿基對(duì)之間形成氫鍵DNA分子在解旋酶的作用下解旋以解旋后的母鏈為模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋狀結(jié)構(gòu)A B C D3.下列各項(xiàng)過(guò)程中,遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”的有( )DNA復(fù)制RNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄A B C D4.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬生物體DNA的復(fù)制必需的一組條件是( )酶游離的脫氧核苷酸ATPDNA分子mRNAtRNA適宜的溫度適宜的酸堿度A B C D5.利用PCR技術(shù),把一個(gè)雙鏈DNA分子當(dāng)作第一代,經(jīng)過(guò)3次循環(huán),在第四代DNA分子中,有幾條第一代脫氧核苷酸的長(zhǎng)鏈?( )A 2 B 4 C 8 D 16,6.關(guān)于DNA分子的敘述中,正確的是( )A .DNA的兩條鏈?zhǔn)菢O性相同,同向平行 B.DNA的兩條鏈?zhǔn)菢O性相同,反向平行C.DNA的兩條鏈中極性不同,反向平行的 D.DNA的兩條鏈?zhǔn)菢O性不同,同向平行7.假設(shè)PCR反應(yīng)中,只有一個(gè)DNA的片段作為模板,請(qǐng)計(jì)算在30次循環(huán)后,反應(yīng)物中大約有多少這樣的DNA片段( )A 215 B 230 C 260 D 2318.DNA的合成方向總是( )延伸。A從DNA分子的左端向右端 B從DNA分子的右端向左端C從子鏈的5,端向3,端 D從子鏈的3,端向5,端9.要使PCR反應(yīng)在體外的條件下順利地進(jìn)行,需要嚴(yán)格的控制( )A 氧氣的濃度 B酸堿度 C溫度 D 大氣的濕度10.DNA分子經(jīng)PCR反應(yīng)循環(huán)一次后,新合成的那條子鏈的脫氧核苷酸的序列應(yīng)與( )A模板母鏈相同 B非模板母鏈相同 C兩條模板母鏈相同 D兩條模板母鏈都不相同答案: CDADA CBCCB課余作業(yè)1、PCR與生物體DNA復(fù)制有何區(qū)別?2、如果在案件偵破過(guò)程中,只收集到一根毛發(fā),但它所含的遺傳信息太少,該怎么辦呢?教學(xué)體會(huì)教師在教學(xué)過(guò)程中,可以鮮引導(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)程圖解詳細(xì)的描繪了參與PCR的各種組成成分;每一輪反應(yīng)的三個(gè)基本步驟變性、復(fù)性、延伸;每一步驟的作用。教師在教學(xué)中可以請(qǐng)學(xué)生在讀圖的同時(shí),結(jié)合教科書(shū)中的文字說(shuō)明來(lái)加深理解。當(dāng)學(xué)生遇到難以理解的地方時(shí),教師要及時(shí)給予解答。資料袋免疫-PCR免疫-PCR(immuno-PCR)是新近建立的一種靈敏、特異的抗原檢測(cè)系統(tǒng).它利用抗原-抗體反應(yīng)的特異性和PCR擴(kuò)增反應(yīng)的極高靈敏性來(lái)檢測(cè)抗原,尤其適用于極微量抗原的檢測(cè). 免疫-PCR試驗(yàn)的主要步驟有三個(gè):抗原-抗體反應(yīng),與嵌合連接分子結(jié)合,PCR擴(kuò)增嵌合連接分子中的DNA(一般為質(zhì)粒DNA).該技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是嵌合連接分子的制備.在免疫-PCR中,嵌合連接分子起著橋梁作用,它有兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn),一個(gè)與抗原抗體復(fù)合物中的抗體結(jié)合,一個(gè)與質(zhì)粒DNA結(jié)合,其基本原理與ELISA和免疫酶染色相似,不同之處在于其中的標(biāo)記物不是酶而是質(zhì)粒DNA,在操作反應(yīng)中形成抗原抗體-連接分子-DNA復(fù)合物,通過(guò)PCR擴(kuò)增DNA來(lái)判斷是否存在特異性抗原. 免疫PCR優(yōu)點(diǎn)為:特異性較強(qiáng),因?yàn)樗⒃诳乖贵w特異性反應(yīng)的基礎(chǔ)上.敏感度高,PCR具有驚人的擴(kuò)增能力,免疫PCR比ELISA敏感度高105倍以上,可用于單個(gè)抗原的檢測(cè).操作簡(jiǎn)便,PCR擴(kuò)增質(zhì)粒DNA比擴(kuò)增靶基因容易得多,一般實(shí)驗(yàn)室均能進(jìn)行.

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