优化方案高考生物一轮复习 第十一单元 第40讲 生物技术在其他方面的应用课件.ppt

第40讲生物技术在其他方面的应用 第十一单元生物技术实践 考纲考频 1 dna的粗提取与鉴定 3年3考 2 pcr技术的基本操作和应用 3年4考 3 蛋白质的提取和分离 3年2考 4 从生物组织中提取某些特定的成分 3年5考 第十一单元生物技术实践 一 dna的粗提取与鉴定1 原理 利用dna与rna 蛋白质等在 性质方面的差异 提取dna 去除其他成分 2 实验设计 1 材料的选取 选用 相对较高的生物组织 物理和化学 dna含量 蒸馏水 滤液 nacl 蛋白质 蛋白质 4 dna的析出 将处理后的溶液过滤 加入与滤液体积相等的 溶液可使dna析出 5 dna的鉴定 将析出的dna溶于物质的量浓度为2mol l的nacl溶液中 加入二苯胺试剂 沸水浴加热 溶液变蓝 二 多聚酶链式反应扩增dna片段1 pcr原理在80 100 的温度范围内 dna发生 双螺旋结构解体 在温度缓慢降低后 dna发生 dna单链与 通过碱基互补配对结合 耐高温的dna聚合酶从 开始延伸dna链 冷却的酒精 变性 复性 引物 引物的3 端 2 pcr的条件缓冲溶液 dna模板 2种 4种脱氧核苷酸 耐热的dna聚合酶 同时要控制温度 三 血红蛋白的提取和分离实验1 常用的分离方法 法 凝胶电泳法等 2 基本原理 1 凝胶色谱法的原理 相对分子质量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙 路程 流动 相对分子质量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部 路程 流动 引物 凝胶色谱 短 快 长 慢 2 凝胶电泳法的原理 不同蛋白质的带电性质 形状和 不同 在电场中受到的作用力大小 阻力不同 导致不同蛋白质在电场中的运动 和运动 不同 3 血红蛋白的提取和分离程序 1 样品处理红细胞的洗涤 的释放 分离血红蛋白溶液 2 粗分离 除去样品中相对分子质量较 的杂质 3 纯化 一般采用 法对血红蛋白进行分离和纯化 4 纯度鉴定 一般用sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳法来测定蛋白质的相对分子质量 即对血红蛋白进行纯度鉴定 电量 大小 方向 血红蛋白 速率 透析 方向 小 凝胶色谱 四 植物有效成分的提取1 植物芳香油的提取 1 植物芳香油的主要化学成分 萜类化合物及其衍生物 具有很强的 性 提取方法有蒸馏 和萃取等 挥发 压榨 水蒸气蒸馏法 nacl 无水na2so4 过滤 压榨 压榨 过滤 水 萃取 纸层析法 石油醚 1 2014 高考江苏卷 下列关于 dna的粗提取与鉴定 实验叙述 错误的是 a 酵母和菜花均可作为提取dna的材料b dna既溶于2mol lnacl溶液也溶于蒸馏水c 向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌 可见玻棒上有白色絮状物d dna溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热 冷却后变蓝 c 解析 酵母菌和菜花细胞的细胞核都含有dna 可作为提取dna的材料 dna能溶解在不同浓度的nacl溶液中 且溶解度随着nacl浓度的变化而改变 在利用渗透作用原理向生物材料中加入蒸馏水时 一方面促使细胞吸水涨破 另一方面释放出的dna也就溶解在蒸馏水中 向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌 目的是加快细胞吸水涨破 释放其中的dna 而dna则溶解在蒸馏水中 因此玻棒上不可能有白色絮状物 dna溶液与二苯胺试剂经沸水浴加热会变蓝 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 94 55 72 b 72 55 94 c 55 94 72 d 80 55 72 解析 当温度上升到90 以上 90 96 时 双链dna解旋为单链 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 时 溶液中的四种脱氧核苷酸在taqdna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 a 3 下列有关 血红蛋白提取和分离 的叙述中 正确的是 a 用蒸馏水进行红细胞的洗涤 其目的是涨破红细胞b 将血红蛋白溶液进行透析 其目的是去除相对分子质量较大的杂质c 血红蛋白释放时加入有机溶剂 其目的是使血红蛋白溶于有机溶剂d 整个过程不断用磷酸缓冲液处理 是为了维持血红蛋白的结构和活性解析 a项应用生理盐水洗涤 目的是去除杂蛋白 以利于后续步骤的分离纯化 b项中的血红蛋白为大分子 透析的目的是为了除去小分子物质 c项中血红蛋白释放时加入有机溶剂 其目的是溶解磷脂 加速血红蛋白的释放 d 4 在玫瑰精油的提取和胡萝卜素的提取过程中共有的操作是 a 纸层析b 水浴加热c 过滤d 加入nacl解析 纸层析法用于胡萝卜素的鉴定 水浴加热用于胡萝卜素的萃取 在玫瑰精油的提取和胡萝卜素的提取过程中都要用到过滤 在玫瑰精油的提取中加入nacl使油水分层 c 考点一dna和蛋白质的提取 考点二pcr技术的基本操作和应用 考点三植物有效成分的提取 1 dna的粗提取 1 dna与蛋白质在不同nacl溶液中溶解度不同 考点一dna和蛋白质的提取 析出 溶解 增大 2 dna的析出与鉴定 析出 将处理后的溶液过滤 加入与滤液等体积的冷却的 溶液 体积分数为95 静置2 3min 溶液中会出现白色丝状物 此即粗提取的dna 用玻璃棒沿 卷起丝状物 酒精 一个方向搅拌 鉴定 二苯胺试剂 变蓝 不变蓝 2 蛋白质的提取和分离 以血红蛋白为例 1 常用的蛋白质分离方法 凝胶色谱法 扩散运动 电泳法原理 a 在一定ph下 一些生物大分子 如多肽 核酸等 可解离的基团会带上正电或负电 在电场的作用下 这些带电分子会向着与其所带 的电极移动 b 由于分离样品中各种分子带电性质的差异以及 使带电分子产生不同的迁移速率 从而实现样品中各种分子的分离 电荷相反 分子本身的大小 形状不同 红细胞的洗涤 释放血红蛋白 凝胶色谱法进行分离和纯化 相对分子质量 深度思考1 粗提取dna时不能用哺乳动物成熟红细胞作实验材料的原因是什么 2 dna粗提取实验中两次使用蒸馏水 其目的分别是什么 3 在血红蛋白的提取过程中 哪些过程能影响血红蛋白提取纯度 4 如何检测血红蛋白的分离是否成功 提示 1 哺乳动物成熟红细胞无细胞核 2 第一次的目的是使成熟的鸡血细胞涨破放出dna 第二次的目的是稀释nacl溶液 使dna从溶液中析出 3 红细胞的洗涤次数少 不能除去血浆蛋白 离心速度过高和时间过长 会使白细胞一同沉淀 得不到纯净的红细胞 4 看血红蛋白的红色区带是否均匀 平整地随着洗涤液缓慢流出 1 2015 南京市质检 某生物兴趣小组开展dna粗提取的相关探究活动 具体步骤如下 材料处理 称取新鲜的花菜 辣椒和蒜黄各2份 每份10g 剪碎后分成两组 一组置于20 另一组置于 20 条件下保存24h dna粗提取 第一步 将上述材料分别放入研钵中 各加入15ml研磨液 充分研磨 用两层纱布过滤 取滤液备用 第二步 先向6只小烧杯中分别注入10ml滤液 再加入20ml体积分数为95 的冷酒精溶液 然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌 使絮状物缠绕在玻璃棒上 第三步 取6支试管 分别加入等量的2mol lnacl溶液溶解上述絮状物 dna检测 在上述试管中各加入4ml二苯胺试剂 混合均匀后 置于沸水中加热5min 待试管冷却后比较溶液的颜色深浅 结果如表 注 越多表示蓝色越深 分析上述实验过程 回答下列问题 1 该探究性实验课题名称是 2 第二步中 缓缓地 搅拌 这是为了减少 探究不同材料和不同保存温度对dna提取量的影响 dna断裂 3 根据实验结果 得出结论并分析 结论1 与20 相比 相同实验材料在 20 条件下保存 dna的提取量较多 结论2 针对结论1 请提出合理的解释 等质量的不同实验材料 在相同的保存温度下 从蒜黄中提取的dna量最多 低温抑制了相关酶的活性 dna降解速度慢 4 氯仿密度大于水 能使蛋白质变性沉淀 与水和dna均不相溶 且对dna影响极小 为了进一步提高dna纯度 依据氯仿的特性 在dna粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是 然后用体积分数为95 的冷酒精溶液使dna析出 将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合 静置一段时间 吸取上清液 解析 1 该实验中把不同的材料在不同条件 温度 下处理 目的是探究不同材料和不同保存温度对dna提取量的影响 2 缓缓地 搅拌是为了减少dna断裂 3 分析表格可得出结论 相同材料在 20 条件下保存 dna的提取量较多 原因可能是低温抑制了dna酶的活性 dna降解速度慢 等质量的不同实验材料 在相同保存温度下 从蒜黄中提取的dna最多 4 依据氯仿的特性 可在第三步得到的溶液中加入氯仿 使蛋白质变性 1 pcr相关技术原理与条件 1 pcr 多聚酶链式反应的简称 是一种体外迅速扩增 的技术 2 引物 是一小段rna或单链dna 它能与 的一段碱基序列互补配对 3 扩增方向 dna的合成方向总是从子链的 延伸 考点二pcr技术的基本操作和应用 dna片段 dna母链 5 端向3 端 dna的热变性 不会失活 两种引物 2 pcr的反应过程 双链dna解旋为单链 碱基互补配对 5 端向3 端 3 结果 上述三步反应完成后 一个dna分子就变成了两个dna分子 随着重复次数的增多 dna分子就以 的形式增加 pcr的反应过程都是在pcr扩增仪中完成的 4 细胞内dna复制与pcr技术比较 2n 解旋 taqdna聚合酶 高温 模板 四种脱氧核苷酸 深度思考下图为利用pcr技术扩增目的基因的过程 图中引物为单链dna片段 它是子链合成延伸的基础 1 从理论上推测 第四轮循环产物中含有引物a的dna片段所占的比例为多少 2 在第几轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的dna片段 提示 1 15 16 2 第三轮 2 2015 河北冀州中学高三仿真 在遗传病及刑侦破案中常需要对样品dna进行分析 pcr技术能快速扩增dna片段 在几个小时内复制出上百万份的dna拷贝 有效地解决了因为样品中dna含量太低而难以对样品进行分析研究的问题 据图回答相关问题 1 在相应的横线上写出引物 并在复性这一步骤中将引物 置于合适的位置 2 在相应的横线上写出循环一次后生成的dna分子 3 若将作为原料的四种脱氧核苷酸用32p标记 请分析循环一次后生成的dna分子的特点 循环n次后生成的dna分子中不含放射性的单链占总单链的比例为 每个dna分子各有一条链含32p 答案 1 5 g a ohho a g 5 5 g g t c 3 2 3 c c a g 5 5 g g t c 3 5 g g t c 3 3 c c a g 5 1 2n 4 pcr反应过程的前提条件是 pcr技术利用dna的 原理解决了这个问题 5 在对样品dna进行分析的过程中发现 dna掺杂着一些组蛋白 要去除这些组蛋白可加入的物质是 dna解旋 热变性 蛋白酶 解析 1 dna聚合酶不能从头开始合成dna 只能从3 端延伸dna链 所以引物就提供了3 端 子链延伸方向为5 3 引物 与b链部分碱基互补 引物 则与a链部分碱基互补 且连接到a链的3 端 故引物 的结构为5 g a oh 2 经过一次循环后 产生的两个dna分子分别含有引物 和引物 3 由于作为原料的四种脱氧核苷酸被32p标记 所以新合成的子链均含有放射性 一次循环后的两个dna各有一条链含32p 若复制n次 共产生子链2n 2条 其中只有2条dna母链不含32p 则其所占比例为2 2n 2 1 2n 4 dna复制是以两条母链为模板 按照碱基互补配对原则进行的 因此 首先要解旋 使两条母链碱基暴露出来 才能按照碱基互补配对的原则把相应的核苷酸一个个地连接起来 dna分子在80 100 的温度范围内变性 双链解开成单链 当温度慢慢降低时 又能重新结合形成双链 5 本题考查了dna中杂质蛋白质的去除 利用酶的专一性 应加入蛋白酶 考点三植物有效成分的提取 水蒸气 油水混合物 水蒸气蒸馏 除水 高考警示 1 加入nacl的目的是增大盐水的浓度 有利于玫瑰精油与水的分层 2 加入无水na2so4的目的是吸收精油中残留的水分 2 橘皮精油的提取 1 实验原理 橘皮精油的有效成分是柠檬烯 其在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解 同时使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题 故一般采用 2 实验流程 石灰水浸泡 漂洗 过滤 静置 橘皮油 压榨法 压榨 再次过滤 3 胡萝卜素的提取 1 实验原理 根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点 可用 的方法提取 即将提取物溶解在有机溶剂中 将有机溶剂蒸发后得到提取物 2 实验流程 胡萝卜 粉碎 干燥 过滤 胡萝卜素 有机溶剂萃取 萃取 浓缩 深度思考1 蒸馏时收集的蒸馏液是否是纯的玫瑰精油 2 怎样保存密封不严的瓶装玫瑰精油 3 萃取过程为何避免明火加热 采取水浴加热 4 如图是某同学设计的纸层析法鉴定胡萝卜素粗品的实验装置图 该装置一个明显的错误是什么 提示 1 不是 玫瑰精油将和水蒸气一同蒸馏出来 故不是纯的玫瑰精油 2 玫瑰精油易挥发 应保存在温度较低的地方 3 这是因为有机溶剂都是易燃物 直接用明火加热容易引起燃烧 爆炸 4 没有盖玻璃盖 将导致溶剂大量挥发 3 2015 河北衡水中学月考 请分析回答橘皮精油提取过程的有关问题 1 提取橘皮精油 常采用 法而不用蒸馏法 原因是水中蒸馏会导致 2 为了提高出油率 首先将橘皮 并用石灰水浸泡 石灰水的作用是 3 压榨过程中为了使橘皮油易于与水分离 常加入相当于橘皮质量一定百分比的 并调节ph至 压榨 原料焦糊或有效成分水解等问题 干燥去水 破坏细胞结构 分解果胶 防止橘皮压榨时滑脱 nahco3和na2so4 7 8 4 将压榨液过滤除去固体物和残渣后 用 法进一步除去质量较小的残留固体物 并分离出上层的橘皮油 将分离出的橘皮油在5 10 下静置5 7天 使 用吸管吸出上层澄清橘皮油 其余部分再次过滤 离心 杂质沉淀 解析 1 植物芳香油的提取方法有蒸馏 压榨和萃取等 由于水中蒸馏会导致原料焦糊或有效成分水解等问题 所以提取橘皮精油 常采用压榨法而不用蒸馏法 2 为了提高出油率 首先将橘皮干燥去水 并用石灰水浸泡 石灰水浸泡的目的是破坏细胞结构 分解果胶 防止橘皮压榨时滑脱 3 压榨过程还要分别加入相当于橘皮质量一定百分比的nahco3和na2so4 并调节ph至7 8 目的是使橘皮油易于与水分离 4 将压榨液过滤除去固体物和残渣后 用离心法进一步除去质量较小的残留固