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- 2023-03-16 08:15:01 发布
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课题 2 多聚酶链式反应扩增 DNA 片段
知识点一 PCR 原理及反应过程
1．PCR 的原理
(1)概念：PCR 是多聚酶链式反应的简称，是一种体外迅速扩增
DNA 片段的技术，它能以极少量的 DNA 为模板，在几小时内复制出
上百万份的 DNA 拷贝。
(2)扩增方向：总是从子链的 5′端向 3′端延伸。
(3)引物
①本质：引物是一小段 DNA 或 RNA，它能与 DNA 母链的一段碱
基序列互补配对。用于 PCR 的引物长度通常为 20～30 个核苷酸。
②需要引物的原因：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。
(4)原理
DNA 的热变性原理，即双链 DNA
变性加热至80～100 ℃
复性缓慢冷却
单链 DNA。
(5)反应条件：①一定的缓冲溶液；②DNA 模板；③分别与两条模
板链相结合的两种引物；④四种脱氧核苷酸；⑤耐热的 DNA 聚合酶，
一般用 Taq DNA 聚合酶；⑥能严格控制温度变化的温控设备。
2．PCR 的反应过程
(1)过程
①变性：当温度上升到 90 ℃以上时，双链 DNA 解聚为单链。
②复性：温度下降到 50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与
两条单链 DNA 结合。
③延伸：当温度上升到 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。
(2)结果
①PCR 一般要经历三十多次循环，每次循环都包括变性、复性、
延伸三步。
②两个引物之间的固定长度的 DNA 序列呈指数扩增。
注意：①可以根据基因编码序列两端的部分碱基序列来设计引物；
②设计引物时，引物太短会降低 PCR 的特异性；③引物自身及两种引
物之间不应存在互补序列；④扩增过程中，在第三轮循环产物中开始
出现两条脱氧核苷酸链等长的 DNA 片段；⑤扩增 n 次后，含某种引物
的 DNA 片段数为 2n－1。
细胞内 DNA 复制与 PCR 技术的比较
PCR 技术是一种体外迅速扩增 DNA 片段的技术，与细胞内 DNA
复制的过程相比既有相同点又有不同点，通过列表比较的方法准确掌
握两者的异同，是防止此类问题出错的重要措施。
细胞内 DNA 复制与体外 DNA 扩增(PCR)的比较：
【典题精练 1】 多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增
DNA 片段的技术。PCR 过程一般经历三十多次下述循环：95 ℃下变
性(使模板 DNA 解旋)→55 ℃下复性(引物与 DNA 模板链结合)→72 ℃
下延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关 PCR 过程的叙述不正确的
是( )
A．在 PCR 的变性过程中破坏的是 DNA 分子内碱基对之间的氢
键，DNA 在人体细胞内复制时可利用解旋酶实现
B．复性过程中引物与 DNA 模板链的结合是依据碱基互补配对原
则完成的
C．延伸过程中需要耐高温的 DNA 聚合酶、ATP、四种核糖核苷
酸
D．PCR 与细胞内 DNA 复制相比所需要酶的最适温度较高
【答案】 C
【解析】 变性是为了使 DNA 内部的氢键断裂，双螺旋打开，
DNA 在人体细胞内复制时借助解旋酶来实现；根据碱基互补配对原则，
引物可与 DNA 模板链结合；延伸是形成新的 DNA 分子，需要以四种
脱氧核苷酸为原料；PCR 过程所需温度较高，会导致一般的 DNA 聚
合酶失活，需特定的耐高温的 DNA 聚合酶。
解题归纳 细胞内参与 DNA 复制的组分和基本条件及其作用
条件 组分 作用
模板 DNA 的两条单链 提供 DNA 复制的模板
原料 四种脱氧核苷酸 合成 DNA 子链的原料
酶
解旋酶、DNA 聚
合酶
打开 DNA 双螺旋、催化合成
DNA 子链
能量 ATP 为解螺旋和合成子链供能
引物 RNA
为 DNA 聚合酶提供合成的 3′
端起点
【典题精练 2】 下列关于 DNA 复制的叙述，正确的是( )
A．DNA 聚合酶不能从头开始合成 DNA，只能从 5′端延伸 DNA
链
B．DNA 复制不需要引物
C．引物与 DNA 母链通过碱基互补配对进行结合
D．DNA 的合成方向总是从子链的 3′端向 5′端延伸
【答案】 C
【解析】 DNA 聚合酶不能从头开始合成 DNA，只能从引物的
3′端延伸 DNA 链；子链是依据碱基互补配对原则，在 DNA 聚合酶作
用下合成的...
知识点一 PCR 原理及反应过程
1．PCR 的原理
(1)概念：PCR 是多聚酶链式反应的简称，是一种体外迅速扩增
DNA 片段的技术，它能以极少量的 DNA 为模板，在几小时内复制出
上百万份的 DNA 拷贝。
(2)扩增方向：总是从子链的 5′端向 3′端延伸。
(3)引物
①本质：引物是一小段 DNA 或 RNA，它能与 DNA 母链的一段碱
基序列互补配对。用于 PCR 的引物长度通常为 20～30 个核苷酸。
②需要引物的原因：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。
(4)原理
DNA 的热变性原理，即双链 DNA
变性加热至80～100 ℃
复性缓慢冷却
单链 DNA。
(5)反应条件：①一定的缓冲溶液；②DNA 模板；③分别与两条模
板链相结合的两种引物；④四种脱氧核苷酸；⑤耐热的 DNA 聚合酶，
一般用 Taq DNA 聚合酶；⑥能严格控制温度变化的温控设备。
2．PCR 的反应过程
(1)过程
①变性：当温度上升到 90 ℃以上时，双链 DNA 解聚为单链。
②复性：温度下降到 50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与
两条单链 DNA 结合。
③延伸：当温度上升到 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。
(2)结果
①PCR 一般要经历三十多次循环，每次循环都包括变性、复性、
延伸三步。
②两个引物之间的固定长度的 DNA 序列呈指数扩增。
注意：①可以根据基因编码序列两端的部分碱基序列来设计引物；
②设计引物时，引物太短会降低 PCR 的特异性；③引物自身及两种引
物之间不应存在互补序列；④扩增过程中，在第三轮循环产物中开始
出现两条脱氧核苷酸链等长的 DNA 片段；⑤扩增 n 次后，含某种引物
的 DNA 片段数为 2n－1。
细胞内 DNA 复制与 PCR 技术的比较
PCR 技术是一种体外迅速扩增 DNA 片段的技术，与细胞内 DNA
复制的过程相比既有相同点又有不同点，通过列表比较的方法准确掌
握两者的异同，是防止此类问题出错的重要措施。
细胞内 DNA 复制与体外 DNA 扩增(PCR)的比较：
【典题精练 1】 多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增
DNA 片段的技术。PCR 过程一般经历三十多次下述循环：95 ℃下变
性(使模板 DNA 解旋)→55 ℃下复性(引物与 DNA 模板链结合)→72 ℃
下延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关 PCR 过程的叙述不正确的
是( )
A．在 PCR 的变性过程中破坏的是 DNA 分子内碱基对之间的氢
键，DNA 在人体细胞内复制时可利用解旋酶实现
B．复性过程中引物与 DNA 模板链的结合是依据碱基互补配对原
则完成的
C．延伸过程中需要耐高温的 DNA 聚合酶、ATP、四种核糖核苷
酸
D．PCR 与细胞内 DNA 复制相比所需要酶的最适温度较高
【答案】 C
【解析】 变性是为了使 DNA 内部的氢键断裂，双螺旋打开，
DNA 在人体细胞内复制时借助解旋酶来实现；根据碱基互补配对原则，
引物可与 DNA 模板链结合；延伸是形成新的 DNA 分子，需要以四种
脱氧核苷酸为原料；PCR 过程所需温度较高，会导致一般的 DNA 聚
合酶失活，需特定的耐高温的 DNA 聚合酶。
解题归纳 细胞内参与 DNA 复制的组分和基本条件及其作用
条件 组分 作用
模板 DNA 的两条单链 提供 DNA 复制的模板
原料 四种脱氧核苷酸 合成 DNA 子链的原料
酶
解旋酶、DNA 聚
合酶
打开 DNA 双螺旋、催化合成
DNA 子链
能量 ATP 为解螺旋和合成子链供能
引物 RNA
为 DNA 聚合酶提供合成的 3′
端起点
【典题精练 2】 下列关于 DNA 复制的叙述，正确的是( )
A．DNA 聚合酶不能从头开始合成 DNA，只能从 5′端延伸 DNA
链
B．DNA 复制不需要引物
C．引物与 DNA 母链通过碱基互补配对进行结合
D．DNA 的合成方向总是从子链的 3′端向 5′端延伸
【答案】 C
【解析】 DNA 聚合酶不能从头开始合成 DNA，只能从引物的
3′端延伸 DNA 链；子链是依据碱基互补配对原则，在 DNA 聚合酶作
用下合成的...