生物 五 DNA和蛋白质技术 新人教版选修1.ppt
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1、专题专题5 DNA5 DNA和蛋白质技术和蛋白质技术考纲要求:考纲要求:1 1、蛋白质的提取和分离、蛋白质的提取和分离2 2、PCRPCR技术的基本操作和应用技术的基本操作和应用课题课题1 DNA1 DNA的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定(一)提取(一)提取DNADNA的方法的方法DNADNA提取的原理提取的原理一、基础知识一、基础知识DNADNA在在NaCLNaCL溶液中的溶解度曲线溶液中的溶解度曲线(1 1)DNADNA在不同浓度在不同浓度NaCLNaCL中的中的溶溶 解度解度不同,不同,0.140.14mol/Lmol/L最小,最小,2 2mol/Lmol/L的的NaClNaCl溶解溶解DN
2、ADNA。加水。加水 稀释降至稀释降至0.140.14molmolL L时析出。时析出。DNA DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性对酶、高温和洗涤剂的耐受性某些某些蛋白质蛋白质溶于酒精,溶于酒精,DNADNA析出析出蛋白酶:蛋白酶:高高 温:温:洗涤剂:洗涤剂:DNA DNA不溶于不溶于酒精酒精溶液溶液水解水解蛋白质蛋白质多数蛋白质不能忍受多数蛋白质不能忍受60608080,DNADNA在在8080以上才会变性以上才会变性瓦解瓦解细胞膜细胞膜,对,对DNADNA无影响。无影响。(二)(二)DNADNA鉴定的原理鉴定的原理沸水浴沸水浴条件下,条件下,DNADNA遇遇二苯胺二苯胺被染成被染成蓝蓝色色
3、二、实验设计二、实验设计(一)实验材料的选取(一)实验材料的选取(二)破碎细胞,获取含(二)破碎细胞,获取含DNADNA的滤液的滤液选取选取DNADNA含量较高含量较高的生物材料的生物材料注意安全,环境保护,不用珍稀濒危生物注意安全,环境保护,不用珍稀濒危生物动物细胞动物细胞蒸馏水蒸馏水植物细胞植物细胞洗涤剂洗涤剂食盐食盐所用溶液所用溶液目的目的细胞吸水胀破细胞吸水胀破溶解细胞膜溶解细胞膜溶解溶解DNADNA(都要搅拌)(都要搅拌)提取的提取的DNADNA少少,看不到,看不到丝状物丝状物,鉴定,鉴定无无蓝色蓝色植物材料研磨不充分,结果会怎样?植物材料研磨不充分,结果会怎样?滤液中可能含有哪些成
4、分?滤液中可能含有哪些成分?核蛋白、多糖核蛋白、多糖和和RNARNA等杂质等杂质(三)除去滤液中的杂质(三)除去滤液中的杂质、方案一为什么反复地溶解与析出、方案一为什么反复地溶解与析出DNADNA,能够去除,能够去除 杂质?杂质?高盐溶液高盐溶液溶解溶解DNADNA除除高盐不溶高盐不溶的杂质的杂质除除溶于低盐溶于低盐的杂质的杂质低盐溶液低盐溶液析出析出DNADNA、方案二与方案三的原理有什么不同?、方案二与方案三的原理有什么不同?方案三:用方案三:用DNADNA和蛋白质对和蛋白质对高温高温耐受性不同,耐受性不同,蛋白质变性,与蛋白质变性,与DNADNA分离。分离。(四)(四)DNADNA的析出
5、与鉴定的析出与鉴定析出析出加与滤液加与滤液等体积的冷等体积的冷酒精酒精(体积分数体积分数9595),静置,静置2 23min3min,出现,出现白色丝状物白色丝状物。用。用玻璃棒玻璃棒沿一个方向沿一个方向搅拌,卷搅拌,卷起丝状物,用滤纸吸干水分。起丝状物,用滤纸吸干水分。将处理后的溶液过滤将处理后的溶液过滤方案二:方案二:蛋白酶蛋白酶分解杂质蛋白分解杂质蛋白鉴定鉴定二苯胺、沸水浴、设置对照二苯胺、沸水浴、设置对照2 2、加入洗涤剂后,动作、加入洗涤剂后,动作轻缓轻缓、柔和柔和,否则产生大量的泡,否则产生大量的泡 沫。加入酒精和玻璃棒搅沫。加入酒精和玻璃棒搅 拌时,动作拌时,动作轻缓轻缓,以免加
6、,以免加 剧剧DNADNA分子的断裂。分子的断裂。三、操作提示三、操作提示1 1、以血液为实验材料时,加、以血液为实验材料时,加 柠檬酸钠柠檬酸钠,防止血液凝固。,防止血液凝固。3 3、二苯胺试剂要、二苯胺试剂要现配现用现配现用。四、结果分析与评价四、结果分析与评价2 2、如果不呈现蓝色,或实验结果不明显,可能的、如果不呈现蓝色,或实验结果不明显,可能的 原因有哪些?原因有哪些?1 1、观察你提取的、观察你提取的DNADNA颜色,如果不是白色丝状物,颜色,如果不是白色丝状物,说明什么?说明什么?杂质较多杂质较多核物质没充分释放,如核物质没充分释放,如研磨研磨不充分或不充分或蒸馏水蒸馏水少少多次
7、搅拌,目的、操作方法不同,要注意区分多次搅拌,目的、操作方法不同,要注意区分二苯胺二苯胺现配现用现配现用加入酒精时摇动或搅拌时过猛,加入酒精时摇动或搅拌时过猛,DNADNA被破坏;被破坏;蛋白质蛋白质难度大。因易失活;空间结构、理化性质难度大。因易失活;空间结构、理化性质不同,无统一方法。不同,无统一方法。3 3、你认为从细胞中提取某种特定的蛋白质与提取、你认为从细胞中提取某种特定的蛋白质与提取DNADNA一样容易吗?一样容易吗?课题课题2 多聚酶链式反应扩增多聚酶链式反应扩增DNA片断片断体外迅速扩增体外迅速扩增DNADNA片段的技术片段的技术1 1、什么是多聚酶链式反应、什么是多聚酶链式反
8、应(PCRPCR)?2 2、PCRPCR技术有何意义?技术有何意义?3 3、PCRPCR技术有哪些应用?技术有哪些应用?解决样品中解决样品中DNADNA含量太低含量太低而难以分析研究的问题而难以分析研究的问题遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆、基因克隆、DNADNA序列测定等。序列测定等。课题背景课题背景一、基础知识一、基础知识(一)(一)PCRPCR原理原理条件条件 组分组分 作用作用模板模板原料原料酶酶能量能量DNADNA两条单链两条单链四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸 解旋酶解旋酶DNADNA聚合酶聚合酶ATPATP一小段一小段DNADNA或或R
9、NARNA提供复制模板提供复制模板合成子链的原料合成子链的原料打开打开DNADNA双螺旋双螺旋催化合成催化合成DNADNA子链子链为解旋和合成子链供能为解旋和合成子链供能使使DNADNA聚合酶能够从引物的聚合酶能够从引物的33端开始连接脱氧核苷酸端开始连接脱氧核苷酸1 1、DNADNA分子复制需要哪些基本条件?有何作用?分子复制需要哪些基本条件?有何作用?引物引物2 2、DNADNA复制为什么需要引物?复制为什么需要引物?DNADNA聚合酶不能够从头开始合成聚合酶不能够从头开始合成DNADNA,而只能从,而只能从33端延伸端延伸DNADNA链。链。A AA AA AT TT TT TG GG
10、GG GG GC CC CC CC C55端:端:33端:端:55端端33端端反向平行反向平行DNADNA的羟基(的羟基(OHOH)末端)末端磷酸基团的末端磷酸基团的末端当引物与当引物与DNADNA母链通过碱基互补配对结合后,母链通过碱基互补配对结合后,DNADNA聚合聚合酶就能从酶就能从 开始延伸开始延伸DNADNA链,链,DNADNA的合成方的合成方向总是从向总是从 向向 延伸。延伸。引物的引物的33端端子链的子链的55端端33端端引物引物母链的母链的33端端缓慢冷却复性(缓慢冷却复性(55 55)加热变性(加热变性(8080100100)3 3、双链的解开是、双链的解开是DNADNA复制
11、的前提,在体外如何打开复制的前提,在体外如何打开DNADNA 的双螺旋结构的双螺旋结构?利用利用DNADNA的热变性原理,通过控制温度来实现。的热变性原理,通过控制温度来实现。PCRPCR仪仪4 4、PCRPCR技术中如何解决高温使酶失活的问题?技术中如何解决高温使酶失活的问题?用耐高温的用耐高温的TaqDNATaqDNA聚合酶。聚合酶。5 5、PCRPCR反应需要哪些条件?反应需要哪些条件?缓冲溶液、缓冲溶液、DNADNA模板、两种引物、四种脱氧核苷酸、模板、两种引物、四种脱氧核苷酸、耐热的耐热的TaqDNATaqDNA聚合酶聚合酶,通过控制,通过控制温度温度使使DNADNA复制在复制在体外
12、反复进行。(体外反复进行。(PCRPCR仪实质上是一台能够自动调仪实质上是一台能够自动调控温度的仪器)控温度的仪器)(二)(二)PCRPCR的反应过程的反应过程1 1、PCRPCR的每次循环可以分为哪几步?的每次循环可以分为哪几步?变性变性:9595DNADNA解旋解旋复性复性:温度下降到:温度下降到5555,引物与,引物与DNADNA单链结合单链结合延伸延伸:7272左右,合成左右,合成DNADNA子链子链5 53 3G GG GT TC C3 35 5A AG GC CC C5 53 3A AG G引物引物5 53 3G GG G引物引物变性变性9595复性复性5555延伸延伸72722
13、2、预变性有什么作用?、预变性有什么作用?进行一次预变性,以便增加大分子模板进行一次预变性,以便增加大分子模板DNADNA彻底彻底变性的概率。变性的概率。一般要经历三十多次循环,从第二轮循环开始,一般要经历三十多次循环,从第二轮循环开始,上一次循环的产物作为模板参与反应,且引物上一次循环的产物作为模板参与反应,且引物延伸而成的延伸而成的DNADNA单链会与引物单链会与引物结合,进行结合,进行DNADNA的的延伸。这样,延伸。这样,DNADNA聚合酶只能特异地复制处于两聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的个引物之间的DNADNA序列,使这段固定长度的序列序列,使这段固定长度的序列呈指数扩增。呈
14、指数扩增。二、实验操作:二、实验操作:用用3 3个个恒温水浴锅恒温水浴锅,温度分别为,温度分别为9494、5555和和7272,按要求,在按要求,在3 3个水浴锅中来回转移个水浴锅中来回转移PCRPCR反应的微量离心反应的微量离心管即可。管即可。1 1、微量离心管、微量离心管薄壁塑料管薄壁塑料管2 2、微量移液器、微量移液器3 3、如果没有、如果没有PCRPCR仪,如何怎样来控制温度?仪,如何怎样来控制温度?(反应场所)(反应场所)添加药品的工具添加药品的工具三、操作提示:三、操作提示:1 1、避免、避免外源外源DNADNA污染污染:所用仪器、缓冲液、蒸馏水等:所用仪器、缓冲液、蒸馏水等 高压
15、灭菌。高压灭菌。2 2、缓冲液和酶分装成小份,、缓冲液和酶分装成小份,2020低温低温保存。使用保存。使用 前,取出放在冰块上缓慢融化。前,取出放在冰块上缓慢融化。3 3、每添加一种反应成分,更换一个移液器的枪头。、每添加一种反应成分,更换一个移液器的枪头。所有的成分都加入后,盖严离心管的盖子,用手所有的成分都加入后,盖严离心管的盖子,用手 指轻轻弹击管的侧壁,使反应液混合均匀。混匀指轻轻弹击管的侧壁,使反应液混合均匀。混匀 后离心处理,使反应液集中在离心管底部。后离心处理,使反应液集中在离心管底部。(一)理论上(一)理论上DNADNA扩增数目的计算扩增数目的计算四、结果分析与评价:四、结果分
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