專題5DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)

專題6植物有效成分的提取選修一考綱要求三年考情1.從生物材料中提取某些特定的成分Ⅱ2．DNA和蛋白質(zhì)的提取和分離技術(shù)Ⅱ3．PCR技術(shù)的基本操作和應(yīng)用Ⅰ2014江蘇、山東，2013山東、上海，2012新課標(biāo)全國卷、山東、江蘇C2．(2014·北京，5)關(guān)于高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理，敘述不正確的是(

)A．噬菌體須在活菌中增殖培養(yǎng)是因其缺乏獨(dú)立的代謝系統(tǒng)B．提取組織DNA是利用不同化合物在溶劑中溶解度的差異C．成熟植物細(xì)胞在高滲溶液中發(fā)生質(zhì)壁分離是因?yàn)榧?xì)胞壁具有選擇透(過)性D．PCR呈指數(shù)擴(kuò)增DNA片段是因?yàn)樯弦惠喎磻?yīng)的產(chǎn)物可作為下一輪反應(yīng)的模板C3．(2013·江蘇，4)某同學(xué)用洋蔥進(jìn)行了DNA粗提取和鑒定實(shí)驗(yàn)，操作錯誤的是(

)A．加入洗滌劑后用力進(jìn)行快速、充分的研磨B．用蛋白酶純化過濾后的研磨液中的DNAC．加入酒精后用玻璃棒輕緩攪拌D．加二苯胺試劑搖勻后沸水浴加熱

A一、DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)1．DNA的粗提取與鑒定(1)提取原理：DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的NaCl溶液中________不同，在NaCl溶液濃度為__________時(shí)，DNA的溶解度最?。籇NA不溶于________，但是細(xì)胞中某些蛋白質(zhì)則溶于酒精。溶解度0.14mol/L酒精基礎(chǔ)知識DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)DNA與蛋白質(zhì)在不同NaCl溶液中溶解度不同1)DNA溶解度與NaCl濃度的關(guān)系(如圖)。2)兩次用蒸餾水的目的不同：第1次是使紅細(xì)胞吸水漲破。第2次是降低NaCl濃度，析出DNA。(2)具體步驟：①選取實(shí)驗(yàn)材料：選取富含_____的組織，如雞血細(xì)胞、菜花等。②破碎細(xì)胞，________：如用雞血細(xì)胞就置于清水中使之________，并用玻璃棒________攪拌，過濾取濾液。③去除濾液中的雜質(zhì)：高濃度的_________溶解細(xì)胞核內(nèi)的DNA；加蒸餾水降低NaCI溶液濃度，使________析出、過濾；將DNA絲狀物再溶解、過濾。④DNA的初步純化：向?yàn)V液中加入體積分?jǐn)?shù)為95%的________溶液進(jìn)行提純。DNA釋放DNA吸水漲破單向NaCI溶液DNA冷酒精二苯胺沸水浴藍(lán)色DNA模板引物DNA聚合酶(2)結(jié)果：①PCR一般要經(jīng)歷________多次循環(huán)，每次循環(huán)可以分為________、復(fù)性和________三步。②兩引物間固定長度的DNA序列呈________擴(kuò)增(即____________)。三十變性延伸指數(shù)2n.比較細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制與體外DNA擴(kuò)增(PCR)項(xiàng)目DNA復(fù)制PCR擴(kuò)增不同點(diǎn)場所細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞外能量ATP提供能量不需ATP提供能量酶

解旋酶、DNA聚合酶耐高溫的TaqDNA聚合酶是否有轉(zhuǎn)錄伴有轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生引物無轉(zhuǎn)錄，需加入

兩種引物特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制體外迅速擴(kuò)增循環(huán)次數(shù)受生物體自身控制30多次緩沖液不需要需要人為控制設(shè)備

無嚴(yán)格控制溫度變化的溫控設(shè)備相同點(diǎn)原料四種脫氧核苷酸復(fù)制原理嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對原則模板DNA為模板引物都需要與模板相結(jié)合的引物

PCR(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))技術(shù)是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定的DNA片段的核酸合成技術(shù)，下圖表示合成過程，請據(jù)圖分析回答：(1)A過程高溫使DNA變性解旋，對該過程的原理敘述正確的是______。A．該過程用到耐高溫的解旋酶破壞氫鍵B．該過程用到限制酶破壞磷酸二酯鍵C．該過程不需要解旋酶的作用D．該過程與人體細(xì)胞的過程完全相同C(2)C過程要用到的酶是耐高溫的_________________。這種酶在高溫下仍保持活性，因此在PCR擴(kuò)增時(shí)可以______加入，___________(需要/不需要)再添加。PCR反應(yīng)除提供酶外，還需要滿足的基本條件有：___________________________________________。(3)如果把模板DNA的兩條鏈用15N標(biāo)記，游離的脫氧核苷酸不做標(biāo)記，控制“94℃－55℃－72℃”溫度循環(huán)3次，則在形成的子代DNA中含有15N標(biāo)記的DNA占________。TaqDNA聚合酶一次不需要DNA模板、兩種引物、四種脫氧核苷酸，通過控制溫度使DNA復(fù)制在體外反復(fù)進(jìn)行25%3．血紅蛋白的提取和分離實(shí)驗(yàn)(1)常用的分離方法：________法、凝膠電泳法等。(2)基本原理：①凝膠色譜法：也稱____________，是根據(jù)____________________分離蛋白質(zhì)的有效方法。②電泳：利用待分離樣品中各種分子________的差異以及分子本身的大小、________的不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度。凝膠色譜分配色譜法相對分子質(zhì)量的大小帶電性質(zhì)形狀血紅蛋白透析較小凝膠色譜SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳(4)血紅蛋白的分離方法及相關(guān)原理方法原理凝膠色譜法根據(jù)相對分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)電泳法根據(jù)各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子本身大小、形狀的不同進(jìn)行分離3.分離DNA、PCR技術(shù)、分離蛋白質(zhì)三者比較(p299)分離DNAPCR技術(shù)分離蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)原理DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度不同，且不溶于冷酒精利用DNA熱變性原理體外擴(kuò)增DNA依據(jù)相對分子質(zhì)量的大小不同來分離蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)結(jié)果獲得較純凈的DNA獲得大量DNA相對分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)得以分離實(shí)驗(yàn)意義為DNA研究打下基礎(chǔ)解決了DNA研究中材料不足的問題為蛋白質(zhì)的研究和利用提供了原材料選取材料→破碎細(xì)胞釋放DNA→除雜→DNA析出與鑒定變性→復(fù)性→延伸樣品處理→粗分離→純化→純度鑒定【典例】凝膠色譜技術(shù)是一種快速而又簡單的分離技術(shù),對高分子物質(zhì)有很好的分離效果,目前已經(jīng)被多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,不但應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究,而且已經(jīng)大規(guī)模地用于工業(yè)生產(chǎn)。據(jù)圖回答問題:(1)a、b均為蛋白質(zhì)分子,其中先從層析柱中洗脫出來的是

,原因是

。(2)自己制作凝膠色譜柱時(shí),在色譜柱底部d位置相當(dāng)于多孔板的結(jié)構(gòu)可由

替代。(3)裝填凝膠色譜柱時(shí),色譜柱內(nèi)不能有氣泡存在,原因是

。aa相對分子質(zhì)量較大,無法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道,只能在凝膠間隙移動,路程較短,移動速度較快尼龍網(wǎng)和尼龍紗氣泡會攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序，降低分離效果(4)洗脫用的液體應(yīng)盡量與浸泡凝膠所用的液體

(填“相同”或“不同”),洗脫時(shí),對洗脫液的流速要求是

。(5)若選用SephadexG-75,則“G”表示

,75表示

。相同保持穩(wěn)定凝膠的交聯(lián)程度,膨脹程度及分離范圍凝膠得水值,即每克凝膠膨脹時(shí)吸水7.5g2.某生物興趣小組在“蛋白質(zhì)的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中,準(zhǔn)備從豬的血液中初步提取血紅蛋白,設(shè)計(jì)的“血紅蛋白提取、分離流程圖”如下:實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

(配制緩

沖液、血細(xì)

胞懸液)樣品處理

(洗滌、破

碎、離心等)蛋白質(zhì)

粗分離

(透析)純化、純

度鑒定

(凝膠色

譜法、

電泳等)請回答下列有關(guān)問題:(1)樣品處理中紅細(xì)胞的洗滌要用

反復(fù)沖洗、離心。向紅細(xì)胞懸液中加入一定量的低濃度pH=7.0的緩沖液并充分?jǐn)嚢?可以破碎紅細(xì)胞,破碎細(xì)胞的原理是

。(2)血紅蛋白粗分離階段,透析的目的是

,若要盡快達(dá)到理想的透析效果,可以

(寫出一種方法)。(3)電泳利用了待分離樣品中各種分子的

等的差異,而產(chǎn)生不同遷移速度,實(shí)現(xiàn)各種分子的分離。生理鹽水滲透原理除去小分子雜質(zhì)增加緩沖液的量或及時(shí)更換緩沖液帶電性質(zhì)以及分子大小、形狀【互動探究】(1)在血紅蛋白的提取過程中,哪些過程能影響血紅蛋白提取純度?提示:紅細(xì)胞的洗滌次數(shù)少,不能除去血漿蛋白;離心速度過高和時(shí)間過長,會使白細(xì)胞一同沉淀,得不到純凈的紅細(xì)胞。(2)如何檢測血紅蛋白的分離是否成功?提示:看血紅蛋白的紅色區(qū)帶是否均勻、平整地隨著洗滌液緩慢流出。水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾NaCl無水Na2SO41:4冷凝壓榨壓榨過濾石灰水的作用：能夠破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，分解果膠，防止橘皮壓榨時(shí)滑脫，提高出油率，并降低壓榨液的粘稠度，過濾時(shí)不會賭賽篩眼。3．胡蘿卜素的提取(1)胡蘿卜素性質(zhì)：________水，微溶于乙醇，________石油醚等有機(jī)溶劑。(2)提取方法及流程：①方法：________法，________最適宜作萃取劑。②實(shí)驗(yàn)流程：胡蘿卜→粉碎→______→萃取→______→濃縮→胡蘿卜素。(3)鑒定方法：________法。不溶于易溶于萃取石油醚干燥過濾紙層析1.(2015·南京質(zhì)檢)下列關(guān)于DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是(

)A．洗滌劑能瓦解細(xì)胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度B．將DNA絲狀物放入二苯胺試劑中沸水浴后冷卻變藍(lán)C．常溫下菜花勻漿中有些酶類會影響DNA的提取D．用玻棒緩慢攪拌濾液會導(dǎo)致DNA獲得量減少答案C解析洗滌劑可瓦解植物細(xì)胞膜，利于釋放DNA，但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度，A項(xiàng)錯誤；含DNA的絲狀物應(yīng)先溶解在物質(zhì)的量為2mol/L的NaCl溶液中，再加入二苯胺試劑在沸水浴條件下檢測，冷卻后觀察變成藍(lán)色，B項(xiàng)錯誤；用玻璃棒緩慢攪拌濾液可使DNA分子充分溶解，可提高DNA的獲得量，D項(xiàng)錯誤。菜花勻漿中含有多種酶，可影響到DNA的提取，C項(xiàng)正確。2．辣椒素作為一種生物堿廣泛用于食品保健、醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域。辣椒素的獲得途徑如圖。(1)圖中①和②分別表示辣椒組織培養(yǎng)中細(xì)胞的________和________過程。(2)圖中培養(yǎng)外植體的培養(yǎng)基中常用的凝固劑是________。培養(yǎng)基中的生長素和細(xì)胞分裂素用量的比值________(填“高”或“低”)時(shí)，有利于芽的分化。對培養(yǎng)基徹底滅菌時(shí)，應(yīng)采取的滅菌方法是________。脫分化再分化瓊脂低高壓蒸汽滅菌(3)圖中外植體的消毒所需酒精的體積分?jǐn)?shù)是________。用酶解法將愈傷組織分離成單細(xì)胞時(shí)，常用的酶是________和纖維素酶。(4)提取辣椒素過程中，萃取加熱時(shí)需安裝冷凝回流裝置，其目的是________________________。70%果膠酶防止有機(jī)溶劑的揮發(fā)1.DNA的粗提取實(shí)驗(yàn)①哺乳動物成熟的紅細(xì)胞中不含細(xì)胞核，也沒有DNA，不適于作DNA提取的材料，但卻是提取血紅蛋白的理想材料。②實(shí)驗(yàn)過程中兩次用到蒸餾水；第一次目的是使成熟的雞血紅細(xì)胞脹破釋放出DNA；第二次目的是稀釋NaCl溶液。2．PCR技術(shù)反應(yīng)過程中控制不同溫度的意義(1)90℃以上時(shí)變性，雙鏈DNA解旋為單鏈。(2)50℃左右時(shí)復(fù)性，引物與兩條單鏈DNA結(jié)合。(3)72℃左右時(shí)延伸，TaqDNA聚合酶有最大活性，使DNA新鏈由5′端向3′端延伸。A．PCR技術(shù)是在實(shí)驗(yàn)室中以少量DNA制備大量DNA的技術(shù)B．反應(yīng)中新合成的DNA又可以作為下一輪反應(yīng)的模板C．PCR技術(shù)中以核糖核苷酸為原料，以指數(shù)方式擴(kuò)增D．應(yīng)用PCR技術(shù)與探針雜交技術(shù)可以檢測基因突變C(2014·河北衡水一中高三期中)下列關(guān)于物質(zhì)的提取和分離的說法，錯誤的是(

)A．分離纖維素分解菌時(shí)，培養(yǎng)基中的纖維素要用蘇丹紅染色B．提取雞血細(xì)胞DNA時(shí)，需在雞血細(xì)胞液中加入一定量的蒸餾水C．提取和分離血紅蛋白以及血紅蛋白純度鑒定用到的方法有：吸水漲破法、離心法、透析法、凝膠色譜法、電泳法D．分離細(xì)胞中各種細(xì)胞器可用差速離心法；驗(yàn)證DNA半保留復(fù)制時(shí)用同位素標(biāo)記法和密度梯度離心法A植物有效成分的提取

不同的物質(zhì)提取方法不同不同物質(zhì)的提取是根據(jù)