PCR技術(shù)在高中生物中的重要作用

張忠燕

PCR，即聚合酶鏈式反應(yīng)的縮寫，是由美國“西特斯”（Cetus）生物技術(shù)公司的穆里斯（K.Mullis）等人于1988年發(fā)明的一種DNA（包括RNA）體外擴增技術(shù)，能在短時間內(nèi)將極微量的特定核酸片段精確復(fù)制出成百萬份的拷貝。在PCR技術(shù)問世前，要獲得一個靶基因，必須依賴克隆技術(shù)，以活的生物體作為復(fù)制遺傳物質(zhì)的載體，先建立基因組文庫，再從成千上萬的菌落中通過Southernblot雜交篩選出含有靶基因的克隆，既費時又費錢，特別是真核基因的克隆難度更大。而PCR技術(shù)在擺脫活體依賴性方面前進了一大步，基因操作效率及靈活性等方面也明顯提高，使微量的核酸操作變得簡單易行。

在誕生后二十幾年的時間里，PCR技術(shù)因其實用性和極強的生命力，從無到有，從只能單純擴增已知兩端序列之間的DNA片段，發(fā)展到應(yīng)用于各個領(lǐng)域的幾十種PCR方法，在生物學、基礎(chǔ)醫(yī)學、法醫(yī)學、考古學等領(lǐng)域作出突出貢獻。這一推動生命科學和社會迅猛發(fā)展的新技術(shù)必然影響到學校教育。高中生物教材與時俱進，選用“利用PCR技術(shù)擴增目的基因”一節(jié)，介紹PCR的反應(yīng)原理及操作，力圖表達生命科學前沿知識，引導(dǎo)學生關(guān)注現(xiàn)代生物技術(shù)新進展和學科發(fā)展方向，增強科技創(chuàng)新意識，發(fā)展學生的思維能力?，F(xiàn)筆者談?wù)凱CR技術(shù)在高中生物中的重要作用。

一、PCR技術(shù)的發(fā)明是培養(yǎng)學生科學態(tài)度和樹立學生正確價值觀的良好素材

PCR的產(chǎn)生傾注了發(fā)明者穆里斯的全部心力。1983年春天，穆里斯前往鄉(xiāng)間度周末，他驅(qū)車行駛在蜿蜒的州際高速公路上，靈感閃現(xiàn)，孕育出PCR技術(shù)的原型，即DNA分子能在適當條件下擺脫染色體結(jié)構(gòu)的束縛并獲得指數(shù)擴增。穆里斯對這一新奇念頭充滿熱切希望，回到西特斯，穆里斯做了關(guān)于先有技術(shù)的文獻檢索，沒找到任何有價值的、有助于確定他所需要的實驗參數(shù)的技術(shù)文獻，但他堅信自己所走的是一條創(chuàng)新的道路，于是堅持不懈地對此設(shè)想進行了大量實驗。開始時，他使用大腸桿菌DNA聚合酶Ⅰ的Klenow片段擴增目的基因，因該酶不耐熱，每次加熱變性DNA后需重新補加，而多份標本的操作更是耗時、費力且易出錯，所以使得PCR技術(shù)在當時成了一種笨拙且中看不中用的實驗室方法。

穆里斯苦苦思索，他曾寫道：“我當然不知道什么是‘適當條件，也不知道自己所選擇的條件是不是發(fā)生PCR所必需的。我能做的只是不斷改進實驗方法和程序，直到擴增反應(yīng)能夠順利進行。在沒有獲得確切的DNA擴增結(jié)果前，我完全是在黑暗中摸索。只要有哪怕一丁點兒的擴增，我就能夠通過改變部分實驗參數(shù)的方法迅速優(yōu)化反應(yīng)體系?！闭悄吕锼沟膱?zhí)著和敏銳，努力不懈探索未知，使得耐熱的TaqDNA聚合酶應(yīng)用于PCR反應(yīng)，實驗條件逐步成熟完善，繼而第一臺PCR熱循環(huán)儀實現(xiàn)了該技術(shù)的自動化，促成PCR技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

杰出生物學家穆里斯的卓越事跡對培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和樹立學生正確的價值觀具有重要意義。在學習PCR技術(shù)發(fā)明的過程中，學生必然為科學家堅忍不拔的毅力、精益求精的勞作、勇敢超越的精神、舉世矚目的成就所震撼，由此轉(zhuǎn)化為科學的態(tài)度和正確的價值觀。同時，PCR技術(shù)發(fā)明的過程富含科學家的心路歷程、科學發(fā)現(xiàn)的奇聞軼事，因而在培養(yǎng)學生的興趣、好奇心、求知欲等方面具有極其重要的價值。并且，科學探索的艱難和曲折及科學發(fā)展承受的誤區(qū)和歧義，會引發(fā)學生理性反思和審慎思考，進而培養(yǎng)學生不屈的進取精神、樂觀的生活態(tài)度及對真理的追求與熱愛。endprint

PCR，即聚合酶鏈式反應(yīng)的縮寫，是由美國“西特斯”（Cetus）生物技術(shù)公司的穆里斯（K.Mullis）等人于1988年發(fā)明的一種DNA（包括RNA）體外擴增技術(shù)，能在短時間內(nèi)將極微量的特定核酸片段精確復(fù)制出成百萬份的拷貝。在PCR技術(shù)問世前，要獲得一個靶基因，必須依賴克隆技術(shù)，以活的生物體作為復(fù)制遺傳物質(zhì)的載體，先建立基因組文庫，再從成千上萬的菌落中通過Southernblot雜交篩選出含有靶基因的克隆，既費時又費錢，特別是真核基因的克隆難度更大。而PCR技術(shù)在擺脫活體依賴性方面前進了一大步，基因操作效率及靈活性等方面也明顯提高，使微量的核酸操作變得簡單易行。

在誕生后二十幾年的時間里，PCR技術(shù)因其實用性和極強的生命力，從無到有，從只能單純擴增已知兩端序列之間的DNA片段，發(fā)展到應(yīng)用于各個領(lǐng)域的幾十種PCR方法，在生物學、基礎(chǔ)醫(yī)學、法醫(yī)學、考古學等領(lǐng)域作出突出貢獻。這一推動生命科學和社會迅猛發(fā)展的新技術(shù)必然影響到學校教育。高中生物教材與時俱進，選用“利用PCR技術(shù)擴增目的基因”一節(jié)，介紹PCR的反應(yīng)原理及操作，力圖表達生命科學前沿知識，引導(dǎo)學生關(guān)注現(xiàn)代生物技術(shù)新進展和學科發(fā)展方向，增強科技創(chuàng)新意識，發(fā)展學生的思維能力?，F(xiàn)筆者談?wù)凱CR技術(shù)在高中生物中的重要作用。

一、PCR技術(shù)的發(fā)明是培養(yǎng)學生科學態(tài)度和樹立學生正確價值觀的良好素材

PCR的產(chǎn)生傾注了發(fā)明者穆里斯的全部心力。1983年春天，穆里斯前往鄉(xiāng)間度周末，他驅(qū)車行駛在蜿蜒的州際高速公路上，靈感閃現(xiàn)，孕育出PCR技術(shù)的原型，即DNA分子能在適當條件下擺脫染色體結(jié)構(gòu)的束縛并獲得指數(shù)擴增。穆里斯對這一新奇念頭充滿熱切希望，回到西特斯，穆里斯做了關(guān)于先有技術(shù)的文獻檢索，沒找到任何有價值的、有助于確定他所需要的實驗參數(shù)的技術(shù)文獻，但他堅信自己所走的是一條創(chuàng)新的道路，于是堅持不懈地對此設(shè)想進行了大量實驗。開始時，他使用大腸桿菌DNA聚合酶Ⅰ的Klenow片段擴增目的基因，因該酶不耐熱，每次加熱變性DNA后需重新補加，而多份標本的操作更是耗時、費力且易出錯，所以使得PCR技術(shù)在當時成了一種笨拙且中看不中用的實驗室方法。

穆里斯苦苦思索，他曾寫道：“我當然不知道什么是‘適當條件，也不知道自己所選擇的條件是不是發(fā)生PCR所必需的。我能做的只是不斷改進實驗方法和程序，直到擴增反應(yīng)能夠順利進行。在沒有獲得確切的DNA擴增結(jié)果前，我完全是在黑暗中摸索。只要有哪怕一丁點兒的擴增，我就能夠通過改變部分實驗參數(shù)的方法迅速優(yōu)化反應(yīng)體系?！闭悄吕锼沟膱?zhí)著和敏銳，努力不懈探索未知，使得耐熱的TaqDNA聚合酶應(yīng)用于PCR反應(yīng)，實驗條件逐步成熟完善，繼而第一臺PCR熱循環(huán)儀實現(xiàn)了該技術(shù)的自動化，促成PCR技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

杰出生物學家穆里斯的卓越事跡對培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和樹立學生正確的價值觀具有重要意義。在學習PCR技術(shù)發(fā)明的過程中，學生必然為科學家堅忍不拔的毅力、精益求精的勞作、勇敢超越的精神、舉世矚目的成就所震撼，由此轉(zhuǎn)化為科學的態(tài)度和正確的價值觀。同時，PCR技術(shù)發(fā)明的過程富含科學家的心路歷程、科學發(fā)現(xiàn)的奇聞軼事，因而在培養(yǎng)學生的興趣、好奇心、求知欲等方面具有極其重要的價值。并且，科學探索的艱難和曲折及科學發(fā)展承受的誤區(qū)和歧義，會引發(fā)學生理性反思和審慎思考，進而培養(yǎng)學生不屈的進取精神、樂觀的生活態(tài)度及對真理的追求與熱愛。endprint

PCR，即聚合酶鏈式反應(yīng)的縮寫，是由美國“西特斯”（Cetus）生物技術(shù)公司的穆里斯（K.Mullis）等人于1988年發(fā)明的一種DNA（包括RNA）體外擴增技術(shù)，能在短時間內(nèi)將極微量的特定核酸片段精確復(fù)制出成百萬份的拷貝。在PCR技術(shù)問世前，要獲得一個靶基因，必須依賴克隆技術(shù)，以活的生物體作為復(fù)制遺傳物質(zhì)的載體，先建立基因組文庫，再從成千上萬的菌落中通過Southernblot雜交篩選出含有靶基因的克隆，既費時又費錢，特別是真核基因的克隆難度更大。而PCR技術(shù)在擺脫活體依賴性方面前進了一大步，基因操作效率及靈活性等方面也明顯提高，使微量的核酸操作變得簡單易行。

在誕生后二十幾年的時間里，PCR技術(shù)因其實用性和極強的生命力，從無到有，從只能單純擴增已知兩端序列之間的DNA片段，發(fā)展到應(yīng)用于各個領(lǐng)域的幾十種PCR方法，在生物學、基礎(chǔ)醫(yī)學、法醫(yī)學、考古學等領(lǐng)域作出突出貢獻。這一推動生命科學和社會迅猛發(fā)展的新技術(shù)必然影響到學校教育。高中生物教材與時俱進，選用“利用PCR技術(shù)擴增目的基因”一節(jié)，介紹PCR的反應(yīng)原理及操作，力圖表達生命科學前沿知識，引導(dǎo)學生關(guān)注現(xiàn)代生物技術(shù)新進展和學科發(fā)展方向，增強科技創(chuàng)新意識，發(fā)展學生的思維能力?，F(xiàn)筆者談?wù)凱CR技術(shù)在高中生物中的重要作用。

一、PCR技術(shù)的發(fā)明是培養(yǎng)學生科學態(tài)度和樹立學生正確價值觀的良好素材

PCR的產(chǎn)生傾注了發(fā)明者穆里斯的全部心力。1983年春天，穆里斯前往鄉(xiāng)間度周末，他驅(qū)車行駛在蜿蜒的州際高速公路上，靈感閃現(xiàn)，孕育出PCR技術(shù)的原型，即DNA分子能在適當條件下擺脫染色體結(jié)構(gòu)的束縛并獲得指數(shù)擴增。穆里斯對這一新奇念頭充滿熱切希望，回到西特斯，穆里斯做了關(guān)于先有技術(shù)的文獻檢索，沒找到任何有價值的、有助于確定他所需要的實驗參數(shù)的技術(shù)文獻，但他堅信自己所走的是一條創(chuàng)新的道路，于是堅持不懈地對此設(shè)想進行了大量實驗。開始時，他使用大腸桿菌DNA聚合酶Ⅰ的Klenow片段擴增目的基因，因該酶不耐熱，每次加熱變性DNA后需重新補加，而多份標本的操作更是耗時、費力且易出錯，所以使得PCR技術(shù)在當時成了一種笨拙且中看不中用的實驗室方法。

穆里斯苦苦思索，他曾寫道：“我當然不知道什么是‘適當條件，也不知道自己所選擇的條件是不是發(fā)生PCR所必需的。我能做的只是不斷改進實驗方法和程序，直到擴增反應(yīng)能夠順利進行。在沒有獲得確切的DNA擴增結(jié)果前，我完全是在黑暗中摸索。只要有哪怕一丁點兒的擴增，我就能夠通過改變部分實驗參數(shù)的方法迅速優(yōu)化反應(yīng)體系?！闭悄吕锼沟膱?zhí)著和敏銳，努力不懈探索未知，使得耐熱的TaqDNA聚合酶應(yīng)用于PCR反應(yīng)，實驗條件逐步成熟完善，繼而第一臺PCR熱循環(huán)儀實現(xiàn)了該技術(shù)的自動化，促成PCR技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

杰出生物學家穆里斯的卓越事跡對培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和樹立學生正確的價值觀具有重要意義。在學習PCR技術(shù)發(fā)明的過程中，學生必然為科學家堅忍不拔的毅力、精益求精的勞作、勇敢超越的精神、舉世矚目的成就所震撼，由此轉(zhuǎn)化為科學的態(tài)度和正確的價值觀。同時，PCR技術(shù)發(fā)明的過程富含科學家的心路歷程、科學發(fā)現(xiàn)的奇聞軼事，因而在培養(yǎng)學生的興趣、好奇心、求知欲等方面具有極其重要的價值。并且，科學探索的艱難和曲折及科學發(fā)展承受的誤區(qū)和歧義，會引發(fā)學生理性反思和審慎思考，進而培養(yǎng)學生不屈的進取精神、樂觀的生活態(tài)度及對真理的追求與熱愛。endprint