选修1 生物技术实践生物《生物技术概述 第四部分 浅尝现代生物技术 实验13 DNA片段的PCR扩增》精品课课件

选修1 生物技术实践生物《生物技术概述 第四部分 浅尝现代生物技术 实验13 DNA片段的PCR扩增》精品课课件

要观察到某一特定大小的DNA片段，例如前面提到的长度为154bp的DYZ1基因，可以利用琼脂糖凝胶电泳的办法，将其鉴定出来。DNA分子在电泳液中带负电荷，在电场中向正极移动。琼脂糖凝胶具有网络结构，DNA分子通过时会受到阻力。DNA片段越大，受到的阻力也越大，因此在凝胶电泳中迁移较慢。经过一段时间电泳后，不同大小的DNA片段就区分开来，形成不同的条带。

电泳后，大量DNA片段通过特异性的核酸染料染色，我们就可以清楚的看到DNA电泳条带。例如，在标准DNA分子电泳后有大小依次为50,100,200，500等条带，通过与标准DNA对比，比如在一号泳道出现在1000的位置出现了条带，说明样本中有大量的1000bp大小的DNA，2号泳道出现两条条带，说明样本中有两种DNA片段。我们要检测的DYZ1基因大小为154bp，其条带应位于100-200之间的位置。

这里有四个DNA样本，他们分别有怎样的DNA片段呢？我们就先来进行电泳实验，看看有怎样的结果。

上样操作直播：用移液器先吸取10ul标准DNA，加入第一个上样孔中，然后依次加入四个样本。

老师提问：一个DNA分子进行电泳能观察到条带吗？

答：不能，我们观察到的DNA条带是成千上万个相同DNA分子经过电泳后而形成的。

老师总结：DNA电泳可以检测出目标DNA，但前提是要获得大量的长度为154bp的DYZ1基因的DNA片段。

那我们从样本中只能提取到极少量的DNA，远达不到检测的要求，怎么办？

PCR技术可以实现从微量DNA中大量获得某一特定的DNA片段。

我们都知道，在体内DNA作为遗传为物质是可以复制的，PCR技术其实就是实现了DNA在体外条件的复制。

我们首先来看在体内，DNA的复制过程。在体内，DNA聚合酶可以以四种脱氧核苷酸为原料，以DNA两条链为模板，合成新的DNA分子。需要注意的是DNA聚合酶起始DNA的复制需要以一段15-30个碱基的单链RNA作为聚合酶作用的起点，我们把这一小段RNA叫做引物。DNA复制完成后再将RNA引物切除。

我们可以通过一个动画，来帮助理解DNA聚合酶的作用机制。首先短的引物与DNA单链结合，然后招募DNA聚合酶完成DNA的复制。

根据DNA复制的原理，我们只需要在特外加入DNA模板，DNA聚合酶，以及适当的引物就可以实现DNA的体外复制。上下两个引物作为复制的起始位点，保证了扩增出来的DNA就是引物之间的DNA片段。

根据前面的分析，我们要利用PCR技术复制DYZ1基因，那么，我们首先在人类基因组数据库中查阅了DYZ1的基因序列，如图，红色框内的DNA即为我们要复制的DNA片段。我们设计了上下游的两个引物，并送到生物公司合成好了。