DSE 生物｜基因工程與生物科技備課指引（導師用）

DSE 生物｜基因工程與生物科技備課指引（導師用）｜PCR 倍增、電泳判讀與轉化率

2026-11-03

學生識講「基因工程」，但一問循環幾次、條帶誰快就啞。這一堂用兩個數字——104 萬倍與 1.2%——把流程變成可算的答案。

本堂目標　學生能夠：① 用 2^n 算 PCR 循環後的 DNA 拷貝數，解釋為何 20 至 30 個循環已足夠；② 由凝膠電泳條帶位置比較片段大小，說明泳動距離與片段的關係；③ 用成功轉化細胞數除以處理細胞數算轉化率，並列舉三個影響因素。

01　先備知識（開課前 3 分鐘快檢）

以下任何一項未過關，本堂就會卡住，先補該項：

技能	快檢題	過關標準
指數	2 的 20 次方是多少	1,024 × 1,024
鹼基配對	A 配甚麼	A 配 T、G 配 C，黏性末端互補
百分比	12 除 1000	0.012 即 1.2%

02　課堂流程（60 分鐘）

時間	環節	導師做什麼	學生做什麼
0–8 分	三個工具	限制酶、載體、宿主	講清各自角色
8–20 分	切與接	EcoRI 切 GAATTC	黏性末端 AATT
20–32 分	PCR 倍增	三溫度、每循環加倍	20 循環 1,048,576 倍
32–44 分	電泳判讀	條帶位置對大小	2.5 kb 較近加樣孔
44–54 分	轉化率	成功數除處理數	12 ÷ 1000 = 1.2%
54–60 分	離場檢查	三題即場批	三題全對

03　講解腳本（照著說就可以）

第一幕：三個工具三件事

限制酶認特定序列：EcoRI 認 GAATTC，在 G 與 A 之間切開，留下 AATT 黏性末端。用同一種酶切載體與目標基因，兩邊末端互補，接合酶才接得上——這是全章最容易被忽略的前提。
載體要具備三個條件：有多個限制酶切位、能在宿主內自我複製、帶選擇標記（例如抗抗生素基因）。沒有標記，就分不出哪些細胞真的攝入了載體。
整個流程可以講成三步：切、接、選。每一步都對應一個可考的失敗原因。

要學生講：為何要用同一種限制酶切載體與目標基因（末端互補）。

第二幕：PCR 是倍增不是加法

PCR 三個溫度步驟：94°C 變性（雙鏈分開）、55°C 退火（引子結合）、72°C 延伸（聚合酶複製）。每完成一循環，拷貝數加倍，n 個循環後是 2^n。
20 循環 = 2²⁰ = 1,048,576 倍，一條變一百萬條；30 循環 = 1,073,741,824 倍，約十億倍。所以微量樣本（如一根頭髮）都夠做分析。
但循環不是越多越好：非特異產物同樣被放大，酶活力下降，誤差累積，實務多取 25 至 35 循環。

要學生講：為何 20 循環已經由 1 條變 100 萬條（每次加倍）。

第三幕：電泳與轉化率：兩個可算的檢查

DNA 帶負電，在電場中由負極游向正極；凝膠的網孔像篩，片段越小越易穿過，走得越快越遠。同一塊膠上，2.5 kb 條帶比 0.8 kb 更靠近加樣孔——這是最常被答反的一格。
轉化率 = 成功轉化細胞數 ÷ 處理細胞數：1,000 個細胞處理後得 12 個成功，轉化率 1.2%。分母是處理過的總數，不是成功數。
影響因素至少講三個：載體大小（越大越難進入）、熱震或電穿孔處理、抗生素篩選濃度（太高會連成功轉化的也殺死）。

要學生講：為何大片段走得較慢（凝膠網孔阻礙）。

04　必教題型與步驟

題型	例子	步驟	答案
計算	PCR 拷貝數	2^n，n 為循環數	20 循環 1,048,576
判讀	電泳條帶比較	小片段走得遠、近正極	2.5 kb 較近負極
計算	轉化率	成功數 ÷ 處理數 × 100%	1.2%
論述	基因改造的應用與風險	應用、風險、監管三段	各舉兩例

合理性檢查（一定要教）：拷貝數是 2 的循環次方，不是 2 乘循環數。
電泳方向由負極向正極，DNA 帶負電。
轉化率的分母是處理過的細胞總數，不是成功數。
kb 即千個鹼基對，2.5 kb 大於 0.8 kb，走得較慢。

05　獨立練習三題

題目	答案	想觀察什麼
20 循環後的拷貝倍數	1,048,576	2 的 20 次方
1,000 個細胞中 12 個成功轉化	1.2%	12 ÷ 1000 × 100%
2.5 kb 與 0.8 kb 哪個較近加樣孔	2.5 kb	大片段泳動較慢

06　學生常見錯誤與糾正句

錯誤	學生通常這樣寫	導師這樣說
把 PCR 當線性增長	20 循環答 40 倍	「每循環係倍增，20 循環係 2 的 20 次方。」
電泳方向講反	答「DNA 游向負極」	「DNA 帶負電，由負極游向正極。」
轉化率分母用錯	12 ÷ 12 = 100%	「分母係處理嘅 1,000 個細胞。」
大片段當走得快	答 2.5 kb 走得最遠	「凝膠有網孔，越大越難行，走得越短。」

07　家課建議（直接指到練習卷題號）

中學生物章節索引　遺傳與生物科技練習
中學備課指引總覽　其他科目對照

08　離場檢查（最後 5 分鐘）

題目	答案	判定
20 循環的倍數	1,048,576	三題全對＝可進論述題
轉化率	1.2%	錯一題＝重講分母
哪個片段較近加樣孔	2.5 kb	錯兩題以上＝回到第三幕

09　導師常問

要背 PCR 三個溫度嗎？

要，94／55／72°C 對應變性、退火、延伸，題目常直接問步驟。

為何用抗抗生素基因做標記？

只有攝入載體的細胞能在含抗生素培養基生長，其餘被淘汰。

基因改造一定有害嗎？

要分開講：產量與藥物生產是應用，基因漂移與生態影響是風險。

立即免費搵導師導師登記 →

本頁為 TutorZone 導師備課指引，內容由 TutorZone 團隊編寫；題目與流程為原創，並非任何學校或出版社的教材。