选修1第五讲DNA和蛋白质技术教材专题.ppt

选修1高考成功方案 第1步高考成功方案 第2步高考成功方案 第3步第五讲返回返回一、DNA 的粗提取和鉴定1DNA 的粗提取原理(1)根据DNA 的溶解性，DNA 和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl 溶液中溶解度不同。如图表示DNA 在NaCl 溶液中的溶解度随着NaCl 溶液浓度变化而变化的曲线。(2)根据DNA，可用95%的冷酒精析出DNA。(3)根据DNA 对 的耐受性。不溶于酒精溶液酶、高温和洗涤剂返回2DNA 的提纯(1)方案一：利用DNA 在 不同的原理，通过控制NaCl 溶液的浓度除去杂质。(2)方案二：直接在DNA 滤液中加入，其中的 能够分解蛋白质。(3)方案三：将DNA 滤液放在 的恒温水浴箱中保温1015 min。木瓜蛋白酶嫩肉粉不同浓度的NaCl 溶液中溶解度6075返回3DNA 的鉴定(1)所用试剂：。(2)处理方法：将试剂与DNA 溶液混合后 5 min。(3)现象：溶液颜色变。二苯胺试剂沸水加热蓝返回二、多聚酶链式反应扩增DNA 片段(1)PCR 原理：。DNA 的热变性DNA 缓慢，分离的DNA 链又重新结合成双链DNA冷却返回(2)PCR 的反应过程：变性：当温度上升到 以上时，双链DNA 解聚为。复性：温度下降到50左右时，两种 通过碱基互补配对与两条单链DNA 结合。延伸：温度上升到 左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸(A，T，C，G)在 的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA 链。90单链引物72DNA 聚合酶返回PCR 反应的结果：DNA 聚合酶只能特异地复制 的DNA 序列，使这段固定长度的序列呈 扩增。处于两个引物之间指数返回三、血红蛋白的提取和分离实验1凝胶色谱法的原理凝胶色谱法(也称分配色谱法)是根据将不同分子分离开来，即：的蛋白质容易进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度；而 蛋白质不能进入凝胶内部，则移动速度，从而使相对分子质量不同的蛋白质得以分离。相对分子质量大小大分子较慢相对分子质量较小较快返回2血红蛋白分离实验操作返回返回考点一DNA 的粗提取与鉴定考情解读 本部分在高考中所占的分值不大，近三年来的考查有下降的趋势。命题以简答题的形式为主，考查点着重于DNA 粗提取的原理及操作步骤，关于DNA在不同浓度NaCl 溶液中的溶解与析出，DNA 的鉴定，还将是今后高考的热点之一。返回 做一题 例1 回答下列有关“DNA 的粗提取与鉴定”实验的问题。(1)下列有关“DNA 的粗提取与鉴定”实验原理的叙述正确的是()A DNA 在NaCl 溶液中的溶解度，随NaCl 溶液浓度的降低而减小B 利用DNA 不溶于酒精的性质，可除去细胞中溶于酒精的物质而得到较纯的DNAC DNA 是大分子有机物，不溶于水而易溶于有机溶剂D 在沸水中，DNA 遇二苯胺会出现紫色反应返回(2)由于鸡血较难找到，某学生试图用人血代替，结果没有成功，其原因最可能是()A 操作方法不对 B 人血含DNA 太少C NaCl 溶液浓度太高 D 加二苯胺太少返回(3)下图为该实验过程中的一些重要操作示意图：返回正确的操作顺序是_。上图C、E 步骤都加入蒸馏水，但其目的不同，分别是_和_。上图A 步骤中所用酒精必须是经过_才能使用，该步骤的目的是_。为鉴定A 中所得到的丝状物的主要成分为DNA，可滴加_试剂，沸水浴，如果出现_则该丝状物的主要成分为DNA。返回 解析(1)DNA 在NaCl 溶液中的溶解规律如右图所示。DNA 不溶于酒精等有机溶剂，在沸水浴条件下，DNA 遇二苯胺后呈现蓝色。(2)由于人属于哺乳动物，成熟的红细胞中不含细胞核、线粒体，所以几乎不含DNA，很难提取到DNA。返回(3)DNA 粗提取的过程为：红细胞加蒸馏水，涨破后过滤用2 mol/L NaCl 溶解过滤除去不溶杂质加蒸馏水，析出含DNA 的黏稠物过滤黏稠物溶解在2 mol/L NaCl 中过滤溶于95%酒精进一步提纯，所以根据图示及以上分析，正确操作顺序为CBEDA。返回 答案(1)B(2)B(3)CBEDA加速血细胞的破裂降低NaCl 溶液的浓度，使DNA析出充分预冷提取含杂质较少(或较纯净)的DNA(4)二苯胺(或甲基绿)蓝色(绿色)返回 链一串1DNA 粗提取与鉴定中不同试剂的用途及原理比较试剂 浓度 用途 原理NaCl溶液2 mol/L 溶解DNA DNA 在NaCl 溶液中的溶解度随溶液浓度的变化而改变，溶解度在2 mol/L 时最大、在0.14 mol/L 时最小0.14mol/L析出DNA2 mol/L 鉴定时的溶剂返回试剂 浓度 用途 原理酒精95%(体积分数)除去杂质以提纯DNADNA 不溶于酒精，但是细胞中的某些物质则可以溶于酒精二苯胺/鉴定剂DNA 遇二苯胺(沸水浴)会变蓝色柠檬酸钠0.03g/mL抗凝剂除去血液中的钙离子，防止血液凝固返回2实验步骤中2次加入蒸馏水的目的第一次加入是使鸡血细胞吸水涨破，第二次是稀释NaCl 溶液至0.14 mol/L，从而析出DNA。返回3实验中4次过滤的比较第一次过滤第二次过滤 第三次过滤 第四次过滤滤液中含DNA 的核物质DNA溶于0.14 mol/L NaCl溶液的杂质DNA 纱布上细胞膜、核膜等残片不溶于2 mol/L NaCl溶液的杂质DNA不溶于2 mol/LNaCl溶液的杂质返回第一次过滤第二次过滤 第三次过滤 第四次过滤过滤前加入的物质蒸馏水 NaCl 溶液 蒸馏水 NaCl 溶液过滤的目的去除细胞膜、核膜等杂质去除不溶于2mol/L NaCl的杂质去除溶于0.14 mol/L NaCl 溶液的杂质去除不溶于2 mol/L NaCl溶液的杂质返回 关键一点(1)鸡血经济且易制得，鸡血中的红细胞、白细胞都具有细胞核，含大量DNA。(2)甲基绿可将DNA 染成绿色且不需水浴加热，二苯胺鉴定DNA 属于颜色反应，需要沸水浴加热5 min，可使DNA 呈蓝色。(3)二苯胺试剂要现配现用，否则二苯胺会变成浅蓝色，影响鉴定效果。返回 通一类1DNA 粗提取的实验材料中有三次过滤：(1)过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液；(2)过滤含黏稠物的0.14 mol/L NaCl 溶液；(3)过滤溶解有DNA 的2 mol/L NaCl溶液。以上三次过滤分别为了获得()A 含核物质的滤液、纱布上的黏稠物、含DNA 的滤 液B 含核物质的滤液、滤液中DNA 黏稠物、含DNA 的 滤液返回C 含核物质的滤液、滤液中DNA 黏稠物、纱布上的 DNAD 含较纯的DNA 滤液、纱布上的黏稠物、含DNA 的 滤液返回解析：用蒸馏水稀释鸡血细胞液，使血细胞的细胞膜、核膜破裂，释放出核物质，此时过滤只能得到含DNA 和其他物质如蛋白质的滤液，这种滤液必须经过实验中其他步骤相继处理，方能得到较纯的DNA。DNA 在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最低，成丝状黏稠物，可经过滤留在纱布上。答案：A返回考点二用PCR 技术扩增DNA 片段考情解读 本部分内容在近几年高中命题中极少出现，但是PCR 技术作为前沿科技可能为今后高考提供命题的材料和情景出现，预计2013年高考可能与基因工程联系考查其原理及主要的操作要领。返回 做一题 例2 PCR(多聚酶链式反应)技术是一项在生物体外复制特定的DNA 片段的核酸合成技术，下图表示合成过程，请据图分析回答：返回(1)A 过程高温使DNA 变性解旋，对该过程的原理叙述正确的是_。A 该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键B 该过程用到限制酶破坏磷酸二酯键C 该过程不需要解旋酶的作用D 该过程与人体细胞的过程完全相同返回(2)C 过程要用到的酶是耐高温的_。这种酶在高温下仍保持活性，因此在PCR 扩增时可以_加入，_(需要/不需要)再添加。PCR 反应除提供酶外，还需要满足的基本条件有：_。(3)如果把模板DNA 的两条链用15N 标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制“945572”温度循环3次，则在形成的子代DNA 中含有15N 标记的DNA 占_。返回 解析(1)高温所起的作用类似于解旋酶，使双链DNA 变为单链。(2)C 过程是PCR 技术的延伸阶段，当系统温度上升到72左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下合成新的DNA 链。这种DNA 聚合酶在高温下不变性，所以一次性加入即可。(3)PCR 技术遵循半保留复制的特点。经过三次循环，共产生23个DNA 分子，其中有2个DNA 分子含有15N 标记。返回 答案(1)C(2)DNA 聚合酶一次不需要DNA 模板、两种引物、四种脱氧核苷酸，通过控制温度使DNA 复制在体外反复进行(3)25%返回 链一串1PCR 过程(1)变性：当温度上升到90以上时，双链DNA 解聚为单链。返回(2)复性：温度下降到50左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA 结合。返回(3)延伸：温度上升到72左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在DNA 聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA 链。返回2PCR 扩增技术和DNA 复制的比较细胞内DNA 复制 PCR不同点解旋解旋酶，边解旋边复制80100高温解旋，双链完全分开酶解旋酶，DNA 聚合酶，DNA 连接酶T aq DNA 聚合酶引物 RNA DNA 或RNA能量 ATP 不加温度 体内温和条件 高温返回细胞内DNA 复制 PCR不同点子链合成一条链连续(先导链)，另一条链不连续，先合成片段，再由DNA 连接酶连接(滞后链)两条子链均连续合成相同点提供DNA 模板；四种脱氧核苷酸做原料；子链延伸的方向都是从5端到3端返回 关键一点 若没有PCR 仪，可进行水浴扩增DNA，设置3个恒温水浴锅，温度分别为94、55和72，在3个水浴锅中依据PCR 仪的处理时间来回转移PCR 反应的微量离心管即可。返回 通一类2标准的PCR 过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是()A 92、50、72B 72、50、92C 50、92、72 D 80、50、72返回解析：当温度上升到90(90 96)以上时，双链DNA 解聚为单链，称之为变性；当温度下降到50(40 60)左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA 结合；当温度上升到72(70 75)左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在T aqDNA 聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA 链，称为延伸。答案：A返回3下图是哪次循环的产物()A 第一次循环 B 第三次循环C 第二次循环 D 第四次循环返回解析：在PCR 反应中，以引物为标记，第一次循环时，以加入的DNA 为模板，两条DNA 链可分别由引物和引物与其结合并在DNA 聚合酶的作用下延伸，所以形成的每个子DNA 中只有一种引物；从第二次循环开始，上次产生的DNA 分子又可作为模板参与反应，所以会形成DNA 分子两端均含引物的情况。答案：A返回考点三 血红蛋白的提取和分离考情解读 本考点内容属生物技术实践中难点之一，近年高考多有涉及，考查点多围绕血红蛋白提取过程及分离原理、凝胶色谱法、透析原理及电泳法纯化蛋白质等，题目难度相对较大，但一般不涉及凝胶柱制作及装填过程操作，2013年备考应格外关注。返回 做一题 例3 红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成的，血红蛋白的主要功能是携带O2或CO2。我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白。根据材料回答下列问题：(1)实验前取新鲜血液，要在采血器中预先加入柠檬酸钠，取血回来，马上进行离心，收集血红蛋白溶液。加入柠檬酸钠的目的是_。返回(2)在对样品进行处理时，主要包括_、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析等步骤。其中透析技术的原理是_。(3)同学甲利用琼脂糖凝胶电泳技术将得到的蛋白质进行分离，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速率的因素包括蛋白质分子的_、_以及分子的形状等。(4)同学乙利用凝胶色谱法进行血红蛋白的分离(如图一)，他在操作中加样的正确顺序是_，在执行图一中所示操作时，色谱柱下端连接的尼龙管应该_(打开或关闭)。返回(5)图二、图三分别是同学甲、乙利用同一种样品分离得到的结果，则图三中与图二中蛋白质P 对应的是_。返回 解析(1)加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固。(2)对样品的处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析等步骤。其中透析的原理是小分子可以自由进出透析袋(半透膜)，而大分子不能通过。(3)电泳时，影响蛋白质迁移速率的因素有蛋白质分子大小、带电性质及分子的形状等。(4)正确的加样顺序可依据样品在色谱柱及凝胶层中的渗入量进行分析，可以得出是；同时进行所示环绕加样时，应打开下出口。(5)SDS 凝胶电返回泳装置是垂直的装置，此种电泳方法主要取决于蛋白质分子量的大小，与电荷无关，同时加样在“”极，通电后，样品蛋白质向“”极移动，分子量相对小的，移动距离大，因此从图二的电泳结果分析，P 比N、M 移向“”距离大，说明P 的分子量相对比较小，因此洗脱出来的时间比较长，符合图三中的丙。返回 答案(1)防止血液凝固(2)红细胞的洗涤小分子可以自由进出透析袋(半透膜)，而大分子不能通过(3)大小带电性质(4)打开(5)丙返回 链一串1DNA 与蛋白质提取的比较提取物质提取方法提取原理 步骤DNA盐析法在不同浓度的NaCl 溶液中溶解度不同；不溶于酒精，但某些化合物溶于酒精溶解在2 mol/L 的NaCl的溶液中；NaCl 溶液加水稀释0.14 mol/L，使DNA 析出、过滤；加入冷酒精析出返回提取物质提取方法 提取原理 步骤血红蛋白凝胶色谱法、电泳法根据相对分子量的大小；各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、性状的不同样品处理；粗提取；纯化；纯度鉴定返回2实验结果的分析与评价返回项目 分析凝胶色谱柱的装填放一支与凝胶柱垂直的日光灯直接检查加入大分子有色物质如蓝色葡聚糖2 000或红色葡聚糖，若色带均匀、狭窄、平整装填成功血红蛋白的分离血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随洗脱液缓慢流出分离成功返回 关键一点(1)调节缓冲剂的使用比例可以制得不同pH 范围的缓冲液。它是模拟生物体内各种生化反应的一个基本保障。(2)与DNA 提取不同，哺乳动物的红细胞无核，为提取血红 蛋白提供了方便。(3)血红蛋白是有色蛋白，因此在凝胶色谱分离时可以通过 观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液。这使血红蛋 白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。返回 通一类4(双选）下列关于血红蛋白提取和分离实验中样品处理步骤的描述，正确的是()A 红细胞的洗涤：加入蒸馏水，缓慢搅拌，低速短时间离心B 血红蛋白的释放：加入生理盐水和甲苯，置于磁力搅拌器上充分搅拌返回C 分离血红蛋白：将搅拌好的混合液离心、过滤后，用分液漏斗分离D 透析：将血红蛋白溶液装入透析袋，置于pH 为7.0的磷酸缓冲液中透析12 h返回解析：对红细胞进行洗涤时，应加入生理盐水，防止细胞破裂；将血红蛋白从红细胞中释放时，需要加入蒸馏水，以便使红细胞破裂释放出血红蛋白。答案：CD返回5已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子，其分子大小、电荷的性质和数量情况如下图所示，下列有关蛋白质分离的叙述正确的是()返回A 将样品装入透析袋中透析12 h，若分子乙保留在袋内，则分子丙也保留在袋内B 若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子甲移动速度最快C 若将样品以2 000 r/min 的速度离心10 min，分子戊存在于沉淀中，则分子甲也存在于沉淀中D 若用SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质分子，则分子甲和分子戊形成的电泳带相距最远返回解析：由图可以得出，相对分子质量由大到小的顺序是丙、丁、乙、戊、甲。凝胶色谱法分离蛋白质原理是根据蛋白质分子质量大小不同而进行分离的，相对分子质量越大，向下移动的速度越快，所以分子丙的移动速度最快。对蛋白质离心时，相对分子质量大的会沉淀在底部。在C 选项所述的条件下，分子戊存在于沉淀，则丙、丁、乙应该也在沉淀中，甲比戊相对分子质量小，返回不一定会在沉淀中。聚丙烯酰胺凝胶电泳中，SDS 所带负电荷的量远远超过了蛋白质分子间的电荷差别，使电泳迁移速率完全取决于分子大小，因此甲和戊形成的电泳带距离较近。答案：A返回点击进入高考成功方案第3步（含课时卷）