高中生物知识点

知识点总结

      该知识点包括PCR原理、PCR反应过程、实验操作及操作提示等几个要点知识。

      1. PCR原理:DNA热变性原理,即:

      此外,DNA的合成方向也是必须掌握的知识要点。DNA的两条链是反向平行的,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。

      在DNA的复制过程中,复制的前提是DNA解旋。在体外可通过控制温度来实现。在80-100℃的温度范围内,DNA的双螺旋结构将解旋,双链分开,这个过程称为热变性。PCR利用了DNA的热变性原理,通过控制温度来控制双链的解聚与结合。由于PCR过程的温度高,导致DNA聚合酶失活,后来耐高温的DNA聚合酶的发现和应用,大大增加了PCR的效率。

      2. PCR反应过程

    (1)变性:当温度上升到90 ℃以上时,双链DNA解聚为单链,如下图:

    (2)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,如下图:

    (3)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,如下图:

      3. 实验操作及操作提示:

      实验操作:在实验室中,做PCR通常使用微量离心管,它是一种薄壁塑料管。具体操作时,用微量移液器,按PCR反应体系的配方在微量离心管中依次加入各组分,再参照下表的设置设计好PCR仪的循环程序即可。

      操作提示:为避免外源DNA等的污染,PCR实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份,并在-20℃储存。使用前,将所需试剂从冰箱拿出,放在冰块上缓慢融化。在微量离心管中添加反应成分时,移液管上的枪头要更换。


常见考法

      在平常测试中,该知识点多以选择题或简答题的形式出现。通常考查DNA复制与PCR技术的区别、PCR反应过程等相关问题,出题形式图文兼有,灵活多样,但是难度不大。从近几年全国课标卷高考生物试题看, PCR技术没有在选修1的选做题中出现过,只是偶尔在选修3考查基因工程的选做题出现过个别填空,。因此,对于本部分知识记住关键的基础知识。2011年江苏生物卷33题中出现过该知识点,并且不都是简单的识记。


误区提醒

      不能准确把握PCR技术与DNA复制的区别是同学们易错的主因。

      此外,对于PCR技术中的引物理解不到位也是失分的一个原因。可以从以下几方面 理解“引物”:①含义:引物是一小段单链DNA或RNA分子。②作用:为DNA聚合酶提供合成的3′端起点。③种类:扩增一个DNA分子需要2种引物。④数目:引物数目等于新合成的DNA子链数目。⑤与DNA母链的关系:两种引物分别与DNA母链的3′端通过碱基互补配对结合。