实验准备
PCR 非常灵敏,极少量的外源 DNA 也可能被扩增。先在超净工作台上消毒,再给耗材灭菌,最后从冰箱取出试剂。场景里的开关可以点击,物品可以拖动。
操作清单
配制 PCR 反应体系
按下面的配方,用移液枪把各组分加进反应管(总体积 50 µL)。移液枪会按配方自动吸取所需体积,你只需选对量程、装枪头、吸液、加样、卸枪头。
移液枪小提醒:吸液时,推动杆先按到第一档,枪头伸入液面后缓慢松开;打液时,按到第一档后继续按到第二档,把液体排净。这里的吸液、打液由程序自动完成,留意移液枪旁边的档位指示。
配方与加样进度
| 组分 | 应加入 / µL | 已加入 / µL |
|---|---|---|
| 总体积 | 50 | 0 |
小贴士
枪头要和量程匹配:10 µL 移液枪用白色枪头,200 µL 用黄色枪头,1000 µL 用蓝色枪头。每吸取一种试剂后,枪头都必须更换。
教材写“4 种脱氧核苷酸”,实验中实际加入的是 dNTP(脱氧核苷三磷酸)。dNTP 连到子链上时脱去两个磷酸基团,放出的能量用于合成,所以 PCR 不需要另加 ATP。
真实实验室常用预混液(如 2×Master Mix),里面已含缓冲液、Mg²⁺、dNTP 和 Taq 酶,只需再加引物、模板和水。本实验按教材配方逐一加入,便于理解每种组分的作用。
盖盖与离心
所有组分加入后,盖严离心管的盖子,放进离心机离心约 10 s。点击管盖、离心机盖和按钮,拖动离心管。
操作清单
设置 PCR 仪的循环程序
PCR 仪实质上是一台能自动调控温度的仪器。在屏幕上选好循环次数和每一步的温度。
- 要扩增的 Bt 基因片段长约 1.8 kb(约 1 800 个碱基对)
- Taq DNA 聚合酶的延伸速度约为 1 000 bp/min
- 两种引物长约 20 个核苷酸
- 延伸时间已设为 2 min(1 800 bp ÷ 1 000 bp/min ≈ 1.8 min)
放大 PCR 管:每一次循环发生了什么
每点一次“进行循环”,PCR 仪就自动完成一次“变性 → 复性 → 延伸”。先预测,再观察第 1~5 次循环的产物。
- 原始母链(模板)
- 新合成的子链
- 引物Ⅰ
- 引物Ⅱ
- 目的基因(Bt 基因)区段
- 耐高温的 DNA 聚合酶
示意图:模板 DNA 只画出含目的基因的一段,引物和目的基因都画得比实际短。背景里的小点代表 4 种脱氧核苷酸(dNTP),短线代表溶液中大量游离的引物。
先预测,再循环
第 1 次循环结束后:
循环开始前
| DNA 分子总数 | 1 |
|---|---|
| 1 | |
| 0 | |
| 0 |
点击类别,可在图中突出显示这一类 DNA 分子。
循环到第 20 次
PCR 仪自动重复“变性 → 复性 → 延伸”。拖动滑块或点击柱形,看每次循环后三类 DNA 分子的数量和占比(以 1 个 DNA 分子为起始模板)。
三类 DNA 分子所占比例
- 两条链等长
- 两条链不等长(不含母链)
- 含原始母链
查看数据表
高考常考的计数(n = 20)
以上按理想情况计算:每次循环所有 DNA 都完成复制。实际扩增时,循环后期原料和引物逐渐消耗、酶活性下降,产物增加会变慢。
小测与操作回顾
6 道选择题,题型参照教材练习和高考题。选定后立即显示解析。