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教材中“PCR技术”中的教学释疑
作者：吉祖筠来源：《理科考试研究高中》2016年第03期
“PCR技术”是高中生物教材选修本中的教学内容，是DNA分子体外扩增的的重要应用，考纲只要求学生初步了解，教材也只对这部分知识进行简单的介绍但由于这部分知识的微观性和抽象性，在教学过程中学生对PCR技术过程中的一些问题感到难以理解，并由此提出了许多问题现将这些问题归纳、分析如下问题1在PCR技术操作中，是否需要能量，需向溶液中加ATP吗？DNA分子在PCR仪中扩增与在细胞内复制相似，也需要原料、能量、酶、引物、适宜的温度和pH等，但PCR技术操作中不需要单独提供ATP作为供能物质在PCR技术中，DNA复制的解旋断裂氢键的能量来自PCR仪的加热，高温达90℃～95℃时DNA分子双链即打开，dNTP的连接能量来源于Taq酶聚合基本单位dNTP加入到延伸链的3′端与上一个核苷酸形成磷酸二酯键时释放一个焦磷酸PPi，焦磷酸不稳定极易水解，释放能量并产生磷酸，这二个反应互相偶联，推动Taq酶聚合单体延伸DNA分子问题2PCR技术中加入的“引物”是什么？有什么作用？引物会在PCR仪中复制吗？引物是在DNA分子复制时起引导作用一段短RNA或单链DNA片段，可结合在脱氧核苷酸链上与之互补配对的区域，其功能是作为核苷酸聚合作用的起始点，DNA聚合酶可由其3′端开始合成新的核酸链细胞内的引物是RNA链，由RNA酶根据DNA链碱基序列自动合成在PCR技术中，引物是人工合成的两段寡核苷酸链序列，是单链DNA片段由于DNA聚合酶的特异性和DNA分子两条链的两端的差异性，决定了DNA分子体外扩增时必需设计两种引物，分别与DNA分子两条模板链的两端的感兴趣区域互补，以利于DNA聚合酶由此定向向前延伸，起到很好的引导作用对于一段需扩增的DNA的核苷酸序列，引物可根据这一序列经计算机设计并合成，使其能有效地扩增模板DNA序列，引物设计的优劣直接关系到PCR技术扩增DNA的成功与否引物不会在PCR仪中复制，引物是设计并配比好后加入PCR仪溶液中的体外人工设计的引物广泛用于DNA聚合酶链反应（PCR技术）、测序和探针合成等问题3在PCR技术操作中，加的两种引物在有何特别的要求？在PCR技术中，引物的设计非常关键，它的长度、特异性等都会影响到DNA扩增效率设计引物要求做到：①引物长度一般在15～30个碱基之间，这可以保证它的特异性；②每一个引物中GC含量在40～60之间，且比例差异不大，保证操作过程中温度控r