高三生物二輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案PCR的應(yīng)用

PCR的應(yīng)用學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、通過分析基因編輯技術(shù)的原理和過程，了解此技術(shù)在社會(huì)實(shí)踐中的應(yīng)用。2、掌握PCR技術(shù)的原理和操作過程。3、結(jié)合新冠病毒核酸檢測(cè)，了解PCR技術(shù)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。教學(xué)過程

1.導(dǎo)入

今天我們要學(xué)習(xí)二輪復(fù)習(xí)的第五個(gè)高考熱點(diǎn)——PCR的應(yīng)用，在這之前我們先來回憶一下課本上有哪些地方用到了PCR技術(shù)？學(xué)生思考后回答：“利用PCR擴(kuò)增目的基因，檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，以及目的基因是否在受體細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄出mRNA都用到了PCR技術(shù)

”。也就是說，我們通常利用PCR技術(shù)來擴(kuò)增目的基因。但實(shí)際上。現(xiàn)有的基因不一定就是滿足人們的需要的目的基因，在大多數(shù)情況下我們都要人為的改造現(xiàn)有基因。那有什么辦法能夠改造現(xiàn)有基因呢？例如，如果我需要把某基因的AT堿基對(duì)替換成CG堿基對(duì)。讓它發(fā)生堿基對(duì)的替換，創(chuàng)造一個(gè)新基因。這時(shí)候我們就可以用重疊延伸PCR或者大引物PCR。如果想要拼接兩個(gè)基因，也可以用重疊延伸PCR，那RT—PCR技術(shù)通常用在哪里呢？我們最熟悉的就是核酸檢測(cè)。除此之外，PCR技術(shù)還有反向PCR、巢式PCR等等，那么近幾年高考試題中有關(guān)PCR的問題越來越多。設(shè)問深度也明顯提升。但是這些通常以信息題的形式出現(xiàn)，并且他們均以常規(guī)PCR為基礎(chǔ)。所以今天大家只需要掌握兩部分內(nèi)容就可以攻克這類題目。第一部分：掌握常規(guī)PCR的基本過程。第二部分：掌握三道典型例題的解題思路，最終構(gòu)建解題模型。2.核心基礎(chǔ)知識(shí)回顧學(xué)生觀看一段PCR技術(shù)基本過程的視頻，完成基礎(chǔ)知識(shí)填空。2.高考新情境應(yīng)用一：重疊延伸PCR技術(shù)——PCR定點(diǎn)突變

重疊延伸PCR技術(shù)其主要設(shè)計(jì)思路是用具有互補(bǔ)配對(duì)片段的引物(圖中的引物2和3，突起處代表與模板鏈不能互補(bǔ)的突變位點(diǎn))，分別進(jìn)行PCR，獲得有重疊鏈的兩種DNA片段，再在隨后的擴(kuò)增反應(yīng)中通過重疊鏈的延伸獲得想要的目的基因。如某科研團(tuán)隊(duì)運(yùn)用重疊延伸PCR技術(shù)在水蛭素基因中的特定位點(diǎn)引入特定突變，使水蛭素第47位的天冬酰胺(密碼子為AAC、AAU)替換為賴氨酸(密碼子為AAA、AAG)，從而提高水蛭素的抗凝血活性。原理如圖：高考對(duì)位訓(xùn)練應(yīng)用二：反向PCR擴(kuò)增已知序列兩側(cè)的未知序列

當(dāng)DNA的某些序列已知，而需要擴(kuò)增已知序列兩端的未知序列時(shí)，可采用反向PCR技術(shù)。原理是：用限制酶消化該DNA，隨后使用DNA連接酶將獲得的酶切產(chǎn)物環(huán)化，這樣就獲得了已知序列兩側(cè)攜帶有未知序列的環(huán)狀DNA分子。以該已知序列為模板設(shè)計(jì)一對(duì)相反方向的特異性引物，該引物對(duì)已知序列反向，但對(duì)未知序列卻是相向的，從而得以擴(kuò)增出未知序列。原理如圖。應(yīng)用三：實(shí)時(shí)熒光定量RT－PCR技術(shù)檢測(cè)病毒核酸

病毒感染的常規(guī)檢測(cè)方法是通過實(shí)時(shí)熒光PCR鑒定。實(shí)時(shí)熒光PCR擴(kuò)增目的基因，需額外添加熒光標(biāo)記探針(一小段單鏈DNA，可與目的基因中部序列特異性結(jié)合)。當(dāng)探針完整時(shí)，不產(chǎn)生熒光。在PCR過程中，與目的基因結(jié)合的探針被耐高溫的DNA聚合酶水解，R與Q分離后，R發(fā)出的熒光可被檢測(cè)到(如圖甲)，通過實(shí)時(shí)熒光PCR檢測(cè)某冠狀病毒感染時(shí)，檢測(cè)到的熒光強(qiáng)度變化如圖乙，熒光到達(dá)預(yù)先設(shè)定閾值的循環(huán)數(shù)(Ct值)越小，說明病毒核酸濃度越高。3.探究實(shí)踐

病毒是否入侵人體，目前主要有三種方法來檢測(cè)：核酸檢測(cè)、抗原檢測(cè)和抗體檢測(cè)。截至目前，國(guó)家藥監(jiān)局新型冠狀病毒應(yīng)急醫(yī)療器械審批批準(zhǔn)總計(jì)29款，其中，核酸檢測(cè)類有18款，血清抗體類有11款，核酸檢測(cè)和抗體/抗原檢測(cè)是確認(rèn)新冠病毒的重要手段