PCR技术在高中生物中的重要作用

张忠燕

PCR，即聚合酶链式反应的缩写，是由美国“西特斯”（Cetus）生物技术公司的穆里斯（K.Mullis）等人于1988年发明的一种DNA（包括RNA）体外扩增技术，能在短时间内将极微量的特定核酸片段精确复制出成百万份的拷贝。在PCR技术问世前，要获得一个靶基因，必须依赖克隆技术，以活的生物体作为复制遗传物质的载体，先建立基因组文库，再从成千上万的菌落中通过Southernblot杂交筛选出含有靶基因的克隆，既费时又费钱，特别是真核基因的克隆难度更大。而PCR技术在摆脱活体依赖性方面前进了一大步，基因操作效率及灵活性等方面也明显提高，使微量的核酸操作变得简单易行。

在诞生后二十几年的时间里，PCR技术因其实用性和极强的生命力，从无到有，从只能单纯扩增已知两端序列之间的DNA片段，发展到应用于各个领域的几十种PCR方法，在生物学、基础医学、法医学、考古学等领域作出突出贡献。这一推动生命科学和社会迅猛发展的新技术必然影响到学校教育。高中生物教材与时俱进，选用“利用PCR技术扩增目的基因”一节，介绍PCR的反应原理及操作，力图表达生命科学前沿知识，引导学生关注现代生物技术新进展和学科发展方向，增强科技创新意识，发展学生的思维能力。现笔者谈谈PCR技术在高中生物中的重要作用。

一、PCR技术的发明是培养学生科学态度和树立学生正确价值观的良好素材

PCR的产生倾注了发明者穆里斯的全部心力。1983年春天，穆里斯前往乡间度周末，他驱车行驶在蜿蜒的州际高速公路上，灵感闪现，孕育出PCR技术的原型，即DNA分子能在适当条件下摆脱染色体结构的束缚并获得指数扩增。穆里斯对这一新奇念头充满热切希望，回到西特斯，穆里斯做了关于先有技术的文献检索，没找到任何有价值的、有助于确定他所需要的实验参数的技术文献，但他坚信自己所走的是一条创新的道路，于是坚持不懈地对此设想进行了大量实验。开始时，他使用大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的Klenow片段扩增目的基因，因该酶不耐热，每次加热变性DNA后需重新补加，而多份标本的操作更是耗时、费力且易出错，所以使得PCR技术在当时成了一种笨拙且中看不中用的实验室方法。

穆里斯苦苦思索，他曾写道：“我当然不知道什么是‘适当条件，也不知道自己所选择的条件是不是发生PCR所必需的。我能做的只是不断改进实验方法和程序，直到扩增反应能够顺利进行。在没有获得确切的DNA扩增结果前，我完全是在黑暗中摸索。只要有哪怕一丁点儿的扩增，我就能够通过改变部分实验参数的方法迅速优化反应体系。”正是穆里斯的执著和敏锐，努力不懈探索未知，使得耐热的TaqDNA聚合酶应用于PCR反应，实验条件逐步成熟完善，继而第一台PCR热循环仪实现了该技术的自动化，促成PCR技术迅速发展和广泛应用。

杰出生物学家穆里斯的卓越事迹对培养学生的科学态度和树立学生正确的价值观具有重要意义。在学习PCR技术发明的过程中，学生必然为科学家坚忍不拔的毅力、精益求精的劳作、勇敢超越的精神、举世瞩目的成就所震撼，由此转化为科学的态度和正确的价值观。同时，PCR技术发明的过程富含科学家的心路历程、科学发现的奇闻轶事，因而在培养学生的兴趣、好奇心、求知欲等方面具有极其重要的价值。并且，科学探索的艰难和曲折及科学发展承受的误区和歧义，会引发学生理性反思和审慎思考，进而培养学生不屈的进取精神、乐观的生活态度及对真理的追求与热爱。endprint

PCR，即聚合酶链式反应的缩写，是由美国“西特斯”（Cetus）生物技术公司的穆里斯（K.Mullis）等人于1988年发明的一种DNA（包括RNA）体外扩增技术，能在短时间内将极微量的特定核酸片段精确复制出成百万份的拷贝。在PCR技术问世前，要获得一个靶基因，必须依赖克隆技术，以活的生物体作为复制遗传物质的载体，先建立基因组文库，再从成千上万的菌落中通过Southernblot杂交筛选出含有靶基因的克隆，既费时又费钱，特别是真核基因的克隆难度更大。而PCR技术在摆脱活体依赖性方面前进了一大步，基因操作效率及灵活性等方面也明显提高，使微量的核酸操作变得简单易行。

在诞生后二十几年的时间里，PCR技术因其实用性和极强的生命力，从无到有，从只能单纯扩增已知两端序列之间的DNA片段，发展到应用于各个领域的几十种PCR方法，在生物学、基础医学、法医学、考古学等领域作出突出贡献。这一推动生命科学和社会迅猛发展的新技术必然影响到学校教育。高中生物教材与时俱进，选用“利用PCR技术扩增目的基因”一节，介绍PCR的反应原理及操作，力图表达生命科学前沿知识，引导学生关注现代生物技术新进展和学科发展方向，增强科技创新意识，发展学生的思维能力。现笔者谈谈PCR技术在高中生物中的重要作用。

一、PCR技术的发明是培养学生科学态度和树立学生正确价值观的良好素材

PCR的产生倾注了发明者穆里斯的全部心力。1983年春天，穆里斯前往乡间度周末，他驱车行驶在蜿蜒的州际高速公路上，灵感闪现，孕育出PCR技术的原型，即DNA分子能在适当条件下摆脱染色体结构的束缚并获得指数扩增。穆里斯对这一新奇念头充满热切希望，回到西特斯，穆里斯做了关于先有技术的文献检索，没找到任何有价值的、有助于确定他所需要的实验参数的技术文献，但他坚信自己所走的是一条创新的道路，于是坚持不懈地对此设想进行了大量实验。开始时，他使用大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的Klenow片段扩增目的基因，因该酶不耐热，每次加热变性DNA后需重新补加，而多份标本的操作更是耗时、费力且易出错，所以使得PCR技术在当时成了一种笨拙且中看不中用的实验室方法。

穆里斯苦苦思索，他曾写道：“我当然不知道什么是‘适当条件，也不知道自己所选择的条件是不是发生PCR所必需的。我能做的只是不断改进实验方法和程序，直到扩增反应能够顺利进行。在没有获得确切的DNA扩增结果前，我完全是在黑暗中摸索。只要有哪怕一丁点儿的扩增，我就能够通过改变部分实验参数的方法迅速优化反应体系。”正是穆里斯的执著和敏锐，努力不懈探索未知，使得耐热的TaqDNA聚合酶应用于PCR反应，实验条件逐步成熟完善，继而第一台PCR热循环仪实现了该技术的自动化，促成PCR技术迅速发展和广泛应用。

杰出生物学家穆里斯的卓越事迹对培养学生的科学态度和树立学生正确的价值观具有重要意义。在学习PCR技术发明的过程中，学生必然为科学家坚忍不拔的毅力、精益求精的劳作、勇敢超越的精神、举世瞩目的成就所震撼，由此转化为科学的态度和正确的价值观。同时，PCR技术发明的过程富含科学家的心路历程、科学发现的奇闻轶事，因而在培养学生的兴趣、好奇心、求知欲等方面具有极其重要的价值。并且，科学探索的艰难和曲折及科学发展承受的误区和歧义，会引发学生理性反思和审慎思考，进而培养学生不屈的进取精神、乐观的生活态度及对真理的追求与热爱。endprint

PCR，即聚合酶链式反应的缩写，是由美国“西特斯”（Cetus）生物技术公司的穆里斯（K.Mullis）等人于1988年发明的一种DNA（包括RNA）体外扩增技术，能在短时间内将极微量的特定核酸片段精确复制出成百万份的拷贝。在PCR技术问世前，要获得一个靶基因，必须依赖克隆技术，以活的生物体作为复制遗传物质的载体，先建立基因组文库，再从成千上万的菌落中通过Southernblot杂交筛选出含有靶基因的克隆，既费时又费钱，特别是真核基因的克隆难度更大。而PCR技术在摆脱活体依赖性方面前进了一大步，基因操作效率及灵活性等方面也明显提高，使微量的核酸操作变得简单易行。

在诞生后二十几年的时间里，PCR技术因其实用性和极强的生命力，从无到有，从只能单纯扩增已知两端序列之间的DNA片段，发展到应用于各个领域的几十种PCR方法，在生物学、基础医学、法医学、考古学等领域作出突出贡献。这一推动生命科学和社会迅猛发展的新技术必然影响到学校教育。高中生物教材与时俱进，选用“利用PCR技术扩增目的基因”一节，介绍PCR的反应原理及操作，力图表达生命科学前沿知识，引导学生关注现代生物技术新进展和学科发展方向，增强科技创新意识，发展学生的思维能力。现笔者谈谈PCR技术在高中生物中的重要作用。

一、PCR技术的发明是培养学生科学态度和树立学生正确价值观的良好素材

PCR的产生倾注了发明者穆里斯的全部心力。1983年春天，穆里斯前往乡间度周末，他驱车行驶在蜿蜒的州际高速公路上，灵感闪现，孕育出PCR技术的原型，即DNA分子能在适当条件下摆脱染色体结构的束缚并获得指数扩增。穆里斯对这一新奇念头充满热切希望，回到西特斯，穆里斯做了关于先有技术的文献检索，没找到任何有价值的、有助于确定他所需要的实验参数的技术文献，但他坚信自己所走的是一条创新的道路，于是坚持不懈地对此设想进行了大量实验。开始时，他使用大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的Klenow片段扩增目的基因，因该酶不耐热，每次加热变性DNA后需重新补加，而多份标本的操作更是耗时、费力且易出错，所以使得PCR技术在当时成了一种笨拙且中看不中用的实验室方法。

穆里斯苦苦思索，他曾写道：“我当然不知道什么是‘适当条件，也不知道自己所选择的条件是不是发生PCR所必需的。我能做的只是不断改进实验方法和程序，直到扩增反应能够顺利进行。在没有获得确切的DNA扩增结果前，我完全是在黑暗中摸索。只要有哪怕一丁点儿的扩增，我就能够通过改变部分实验参数的方法迅速优化反应体系。”正是穆里斯的执著和敏锐，努力不懈探索未知，使得耐热的TaqDNA聚合酶应用于PCR反应，实验条件逐步成熟完善，继而第一台PCR热循环仪实现了该技术的自动化，促成PCR技术迅速发展和广泛应用。

杰出生物学家穆里斯的卓越事迹对培养学生的科学态度和树立学生正确的价值观具有重要意义。在学习PCR技术发明的过程中，学生必然为科学家坚忍不拔的毅力、精益求精的劳作、勇敢超越的精神、举世瞩目的成就所震撼，由此转化为科学的态度和正确的价值观。同时，PCR技术发明的过程富含科学家的心路历程、科学发现的奇闻轶事，因而在培养学生的兴趣、好奇心、求知欲等方面具有极其重要的价值。并且，科学探索的艰难和曲折及科学发展承受的误区和歧义，会引发学生理性反思和审慎思考，进而培养学生不屈的进取精神、乐观的生活态度及对真理的追求与热爱。endprint