北師大版選修1生物技術(shù)實(shí)踐《DNA片段的擴(kuò)增和瓊脂糖凝膠電泳檢測》教學(xué)設(shè)計(jì)1.前言生物技術(shù)是應(yīng)用生物學(xué)、化學(xué)、物理等學(xué)科理論和手段，通過實(shí)驗(yàn)，改變機(jī)體結(jié)構(gòu)、功能或生物加工過程，以解決生物技術(shù)相關(guān)問題的一種綜合學(xué)科。DNA分子是生物體產(chǎn)生、生長、發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在生物技術(shù)中扮演著至關(guān)重要的作用。分子生物學(xué)技術(shù)作為生物技術(shù)中的一支有力軍隊(duì)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、工業(yè)和環(huán)保等領(lǐng)域。因此，學(xué)習(xí)分子生物學(xué)技術(shù)至關(guān)重要。DNA片段的擴(kuò)增和瓊脂糖凝膠電泳檢測是分子生物學(xué)技術(shù)中最為重要的實(shí)驗(yàn)。在此節(jié)課程中，我們將帶領(lǐng)同學(xué)們學(xué)習(xí)PCR擴(kuò)增技術(shù)的操作實(shí)踐，學(xué)習(xí)瓊脂糖凝膠電泳技術(shù)的操作實(shí)踐，并從理論和實(shí)踐兩方面全面掌握這兩種技術(shù)的應(yīng)用。2.教材和教學(xué)大綱2.1教材教材：北師大版高一選修1生物（分子生物學(xué)基礎(chǔ)）章節(jié)內(nèi)容：第三章分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)2.2教學(xué)大綱第一節(jié)：PCR擴(kuò)增技術(shù)操作實(shí)踐講解PCR反應(yīng)和PCR擴(kuò)增技術(shù)的操作流程學(xué)習(xí)PCR反應(yīng)中所需附加試劑的使用和制備方法進(jìn)行PCR反應(yīng)操作，擴(kuò)增目的基因的DNA片段第二節(jié)：瓊脂糖凝膠電泳技術(shù)操作實(shí)踐講解瓊脂糖凝膠電泳和電泳檢測的流程學(xué)習(xí)瓊脂糖凝膠電泳和電泳檢測所需的基本儀器和試劑的使用方法進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳檢測，分析PCR反應(yīng)得到的DNA片段質(zhì)量和數(shù)量3.實(shí)驗(yàn)步驟3.1實(shí)驗(yàn)器材與試劑實(shí)驗(yàn)器材：PCR擴(kuò)增儀、瓊脂糖電泳儀、電源、平行板、樣品孔位、DNA分子量標(biāo)記、DNA質(zhì)量檢測軟件試劑：模板DNA、引物、dNTPs、Taq酶、PCR緩沖液、瓊脂糖、緩沖液Tris-borate-EDTA（TBE），熒光染料抗拒及樣品電泳緩沖液等3.2PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)步驟準(zhǔn)備反應(yīng)體系：（1）按照下表制備PCR反應(yīng)體系（V：體積；μL：微升；μL：微升）：成分體積質(zhì)量ddH2O5.5μL-10×PCR緩沖液2.5μL-dNTPs（2.5mM）0.5μL-模板DNA1μL-引物1（10μM）0.5μL-引物2（10μM）0.5μL-Taq酶（5u/μL）0.5μL-總反應(yīng)體積（V）16.5μL/20μL-（2）輕輕搖晃反應(yīng)管混勻。反應(yīng)條件設(shè)置：（1）預(yù)變性：94℃3min（2）變性：94℃30s（3）退火：Tm溫度30s（4）延伸：72℃40s（5）終止：72℃3min（6）上述步驟共執(zhí)行30個(gè)循環(huán)。3.3瓊脂糖凝膠電泳實(shí)驗(yàn)步驟準(zhǔn)備瓊脂糖凝膠：（1）加熱瓊脂糖至液態(tài)狀態(tài)，并放置到冷卻架上，待溫度降至約60℃時(shí)，加入TBE緩沖液，使用20mL瓶輕輕混勻。（2）倒制瓊脂糖，倒到平行板內(nèi)，待凝固。DNA樣品加載：（1）將PCR反應(yīng)體系加入到瓊脂糖凝膠孔中。（2）使用電泳儀進(jìn)行電泳。根據(jù)DNA片段的不同大小，使用合適的電泳時(shí)間、電壓和電極劃分方式。3.4數(shù)據(jù)分析與解讀使用熒光染料可視化PCR擴(kuò)增產(chǎn)物，使用樣品電泳緩沖液進(jìn)行質(zhì)量的檢測和片段大小檢測。使用DNA質(zhì)量檢測軟件對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解讀。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過PCR反應(yīng)獲得擴(kuò)增DNA片段，然后進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳檢測。通過電泳檢測的結(jié)果來判斷PCR反應(yīng)過程中的擴(kuò)增成功率、片段大小和總量等。5.實(shí)驗(yàn)應(yīng)用PCR擴(kuò)增和瓊脂糖凝膠電泳檢測技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、工業(yè)和環(huán)保等領(lǐng)域。其中最具代表性的應(yīng)用是DNA分型，可以用于生物學(xué)研究、人類犯罪鑒定等領(lǐng)域。6.實(shí)驗(yàn)體會(huì)通過本次實(shí)驗(yàn)，我們深刻認(rèn)識(shí)到了分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在科研和實(shí)際生活中的重要性，進(jìn)一步加深了對PCR擴(kuò)增技術(shù)和瓊脂糖凝膠電泳檢測技術(shù)的理解和掌握。我們在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題、調(diào)整和解決的過程，也為我們今后在從事分子生物學(xué)相關(guān)工作中提供了實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)。7.參考文獻(xiàn)北師大版高一選修1生物（分子生物學(xué)基礎(chǔ)）模板DNA、引物、dNTPs、Taq酶：ThermoScientific瓊脂糖：Bio-Rad緩沖液：SangonDNA分子量標(biāo)記：GenerayDNA質(zhì)量檢測軟件：Agilent8.總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)中，我們進(jìn)行了PCR擴(kuò)增和瓊脂糖凝膠電泳檢測，實(shí)踐和掌握了生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基本操作流程和理論知識(shí)。我們