DSE 生物｜基因工程与生物科技备课指引（导师用）

DSE 生物｜基因工程与生物科技备课指引（导师用）｜PCR 倍增、电泳判读与转化率

2026-11-03

学生识讲“基因工程”，但一问循环几次、条带谁快就哑。这一堂用两个数字——104 万倍与 1.2%——把流程变成可算的答案。

本堂目标　学生能够：① 用 2^n 算 PCR 循环后的 DNA 拷贝数，解释为何 20 至 30 个循环已足够；② 由凝胶电泳条带位置比较片段大小，说明泳动距离与片段的关系；③ 用成功转化细胞数除以处理细胞数算转化率，并列举三个影响因素。

01　先备知识（开课前 3 分钟快检）

以下任何一项未过关，本堂就会卡住，先补该项：

技能	快检题	过关标准
指数	2 的 20 次方是多少	1,024 × 1,024
碱基配对	A 配什么	A 配 T、G 配 C，黏性末端互补
百分比	12 除 1000	0.012 即 1.2%

02　课堂流程（60 分钟）

时间	环节	导师做什么	学生做什么
0–8 分	三个工具	限制酶、载体、宿主	讲清各自角色
8–20 分	切与接	EcoRI 切 GAATTC	黏性末端 AATT
20–32 分	PCR 倍增	三温度、每循环加倍	20 循环 1,048,576 倍
32–44 分	电泳判读	条带位置对大小	2.5 kb 较近加样孔
44–54 分	转化率	成功数除处理数	12 ÷ 1000 = 1.2%
54–60 分	离场检查	三题即场批	三题全对

03　讲解脚本（照着说就可以）

第一幕：三个工具三件事

限制酶认特定序列：EcoRI 认 GAATTC，在 G 与 A 之间切开，留下 AATT 黏性末端。用同一种酶切载体与目标基因，两边末端互补，接合酶才接得上——这是全章最容易被忽略的前提。
载体要具备三个条件：有多个限制酶切位、能在宿主内自我复制、带选择标记（例如抗抗生素基因）。没有标记，就分不出哪些细胞真的摄入了载体。
整个流程可以讲成三步：切、接、选。每一步都对应一个可考的失败原因。

要学生讲：为何要用同一种限制酶切载体与目标基因（末端互补）。

第二幕：PCR 是倍增不是加法

PCR 三个温度步骤：94°C 变性（双链分开）、55°C 退火（引子结合）、72°C 延伸（聚合酶复制）。每完成一循环，拷贝数加倍，n 个循环后是 2^n。
20 循环 = 2²⁰ = 1,048,576 倍，一条变一百万条；30 循环 = 1,073,741,824 倍，约十亿倍。所以微量样本（如一根头发）都够做分析。
但循环不是越多越好：非特异产物同样被放大，酶活力下降，误差累积，实务多取 25 至 35 循环。

要学生讲：为何 20 循环已经由 1 条变 100 万条（每次加倍）。

第三幕：电泳与转化率：两个可算的检查

DNA 带负电，在电场中由负极游向正极；凝胶的网孔像筛，片段越小越易穿过，走得越快越远。同一块胶上，2.5 kb 条带比 0.8 kb 更靠近加样孔——这是最常被答反的一格。
转化率 = 成功转化细胞数 ÷ 处理细胞数：1,000 个细胞处理后得 12 个成功，转化率 1.2%。分母是处理过的总数，不是成功数。
影响因素至少讲三个：载体大小（越大越难进入）、热震或电穿孔处理、抗生素筛选浓度（太高会连成功转化的也杀死）。

要学生讲：为何大片段走得较慢（凝胶网孔阻碍）。

04　必教题型与步骤

题型	例子	步骤	答案
计算	PCR 拷贝数	2^n，n 为循环数	20 循环 1,048,576
判读	电泳条带比较	小片段走得远、近正极	2.5 kb 较近负极
计算	转化率	成功数 ÷ 处理数 × 100%	1.2%
论述	基因改造的应用与风险	应用、风险、监管三段	各举两例

合理性检查（一定要教）：拷贝数是 2 的循环次方，不是 2 乘循环数。
电泳方向由负极向正极，DNA 带负电。
转化率的分母是处理过的细胞总数，不是成功数。
kb 即千个碱基对，2.5 kb 大于 0.8 kb，走得较慢。

05　独立练习三题

题目	答案	想观察什么
20 循环后的拷贝倍数	1,048,576	2 的 20 次方
1,000 个细胞中 12 个成功转化	1.2%	12 ÷ 1000 × 100%
2.5 kb 与 0.8 kb 哪个较近加样孔	2.5 kb	大片段泳动较慢

06　学生常见错误与纠正句

错误	学生通常这样写	导师这样说
把 PCR 当线性增长	20 循环答 40 倍	“每循环系倍增，20 循环系 2 的 20 次方。”
电泳方向讲反	答“DNA 游向负极”	“DNA 带负电，由负极游向正极。”
转化率分母用错	12 ÷ 12 = 100%	“分母系处理的 1,000 个细胞。”
大片段当走得快	答 2.5 kb 走得最远	“凝胶有网孔，越大越难行，走得越短。”

07　家课建议（直接指到练习卷题号）

中学生物章节索引　遗传与生物科技练习
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08　离场检查（最后 5 分钟）

题目	答案	判定
20 循环的倍数	1,048,576	三题全对＝可进论述题
转化率	1.2%	错一题＝重讲分母
哪个片段较近加样孔	2.5 kb	错两题以上＝回到第三幕

09　导师常问

要背 PCR 三个温度吗？

要，94／55／72°C 对应变性、退火、延伸，题目常直接问步骤。

为何用抗抗生素基因做标记？

只有摄入载体的细胞能在含抗生素培养基生长，其余被淘汰。

基因改造一定有害吗？

要分开讲：产量与药物生产是应用，基因漂移与生态影响是风险。

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本页为 TutorZone 导师备课指引，内容由 TutorZone 团队编写；题目与流程为原创，并非任何学校或出版社的教材。