高考生物一轮精品复习 专题5 DNA和蛋白质技术学案 新人教版选修1.doc

专题5 dna和蛋白质技术【高考新动向】1、蛋白质的提取和分离2、pcr技术的基本操作和应用【考纲全景透析】一、dna的粗提取与鉴定1、实验原理：(1)dna在不同浓度的nacl溶液中的溶解度不同，在0.14 mol/l的nacl溶液中的溶解度最低。(2)dna不溶于酒精溶液。(3)dna不被蛋白酶所水解。(4)dna在沸水浴条件下可被二苯胺染成蓝色。2dna与蛋白质在不同nacl溶液中溶解度不同 3.dna的析出与鉴定(1)析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液等体积的冷却酒精溶液(体积分数为95%)静置23 min，溶液中会出现白色丝状物(此即粗提取的dna)，用玻璃棒沿一个方向搅拌卷起丝状物。(2)鉴定二、多聚酶链式反应扩增dna片段1、pcr：多聚酶链式反应的简称，是一种体外迅速扩增dna片段的技术。原理：dna的热变性2、pcr反应过程（1）变性：当温度上升到90以上时，双链dna解聚为单链（2）复性：温度下降到50左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链dna结合（3）延伸：温度上升到72左右时，溶液中的4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。3、pcr结果：dna聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的dna序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增。三、血红蛋白的提取和分离实验1、方法及原理方法原理凝胶色谱法根据相对分子质量的大小分离蛋白质电泳法各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同来分离蛋白质2、操作程序：（1）样品处理：红细胞的洗涤血红蛋白的释放分离血红蛋白溶液（2）粗分离透析：除去样品中相对分子质量较小的杂质。（3）纯化：一般采用凝胶色谱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分子量，即对血红蛋白进行纯度鉴定。3、细胞内dna复制与pcr技术的比较细胞内dna复制pcr不同点解旋在解旋酶作用下边解旋边复制80100高温解旋，双链分开酶dna解旋酶、dna聚合酶taqdna聚合酶引物rnadna或rna温度体内温和条件高温相同点（1）需提供dna复制的模板（2）四中脱氧核苷酸作原料（3）子链延伸的方向都是从5端到3端（4）都需要酶的催化【热点难点全析】一、dna和蛋白质的技术1、比较细胞内dna复制与dna扩增（pcr）2.血红蛋白的提取和分离方法(1)凝胶色谱法含义：根据相对分子质量的大小分离蛋白质的方法。原理a.相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢。b.相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。(2)电泳法含义：带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。原理：利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异和分子本身大小、形状不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。(3)缓冲溶液组成：12种缓冲剂溶解于水中配制而成。作用：在一定范围内抵制外界的酸和碱对溶液ph的影响，维持ph基本不变，确保实验室条件下能准确模拟生物体内的代谢过程。【高考零距离】1、（2012江苏高考）下列关于“dna 粗提取与鉴定实验”的叙述，正确的是（ ）a. 洗涤剂能瓦解细胞膜并增加 dna 在 nacl 溶液中的溶解度b. 将 dna 丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝c. 常温下菜花匀浆中有些酶类会影响 dna 的提取d. 用玻棒缓慢搅拌滤液会导致 dna 获得量减少【解析】洗涤剂能够瓦解细胞膜，但不能增加dna的溶解度，a错；将 dna 丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴中变蓝，不需要冷却，b错；常温下菜花匀浆中有些酶类可破坏dna，而影响dna的提取，c正确；用玻棒缓慢搅拌滤液并不影响dna的含量，而在粗提取时，缓慢撑拌有利于dna附着，d错【答案】c2、（2011江苏高考）在利用鸡血进行“dna的粗提取与鉴定”的实验中，相关叙述正确的是()a.用蒸馏水将nacl溶液浓度调至0.14 mol/l，滤去析出物b.调节nacl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质c.将丝状物溶解在2 mol/l nacl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色d.用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同【解析】a项，用蒸馏水将nacl溶液浓度调至0.14 moll,使dna析出。b项，nacl溶液为2moll，过滤除去不溶的杂质，木瓜蛋白酶能够分解蛋白质。c项，在沸水浴的条件下，dna遇二苯胺会被染成蓝色。d项，如果实验材料是植物细胞，需要先用洗涤剂溶解细胞膜。【答案】b3、（2010广东高考）新技术的建立和应用对生物学发展至关重要。下列技术（或仪器）与应用匹配正确的是 a. pcr技术扩增蛋白质 b.杂交瘤技术制备单克隆抗体 c.光学显微镜观察叶绿体的基粒 d.花粉离体培养培育单倍体植物【解析】本题主要考查学生的理解能力。pcr技术只能用来扩增核酸，不能用来扩增蛋白质；利用光学显微镜无法观察到叶绿体。【答案】bd4、（2010江苏高考）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l0 g。剪碎后分成两组，一组置于20、另一组置于一20条件下保存24 h。dna粗提取：第一步：将上述材料分别放人研钵中，各加入l5 ml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只小烧杯中分别注人10ml滤液，再加人20 ml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2 moll nacl溶液溶解上述絮状物。dna检测：在上述试管中各加入4 ml二苯胺试剂。混合均匀后，置于沸水中加热5 min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅,结果如下表。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 。(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i请提出合理的解释： 。(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。【解析】本题考查了dna粗提取技术的原理、操作过程及同学分析、判断能力，从题目实验看出，该实验的课题是探究不同材料和不同保存温度对dna提取量的影响。在试用第二步中，为了防止dna断裂，要缓缓的搅拌，从表中结果看出，由于低温抑制了相关酶的活性，dna降解慢，使得相同材料在低温保存下，dna提取量大，在相同条件先，蒜黄蓝色最深，说明相同条件下从蒜黄中提取的dna量最大，由于氯仿密度比水大，可使蛋白质变性后沉淀，而与水、dna不相溶，这样可将第三步获得的溶液与等量的氯仿混合，静置一段时间，吸取上清液即可得到较纯净的dna。【答案】（1）探究不同材料和不同保存温度对dna提取量的影响（2）dna断裂（3）等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄提取的dna量最多低温抑制了向光酶的活性，dna降解速度慢（4）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【考点提升训练】一、选择题1、下列有关蛋白质提取和分离的说法，错误的是 ()a透析法分离蛋白质的原理是利用蛋白质不能通过半透膜的特性b采用透析法使蛋白质与其他小分子化合物分离开来c离心沉降法通过控制离心速率使分子大小、密度不同的蛋白质分离d蛋白质在电场中可以向与其自身所带电荷相同的电极方向移动【解析】在电场的作用下，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。【答案】d2、对“dna的粗提取和鉴定”实验的叙述，正确的是()a利用dna能溶于酒精溶液，而蛋白质不溶于酒精溶液，可将dna与蛋白质分离b利用高温能使蛋白质变性，却对dna没有影响的特性，可将dna与蛋白质分离c在溶有dna的2 mol/l氯化钠溶液中缓缓加入蒸馏水，轻轻搅拌后过滤，取滤液进行以后的实验d在dna滤液中加入嫩肉粉，通过木瓜蛋白酶的作用，可将dna 与蛋白质分离【解析】利用dna不溶于酒精溶液，蛋白质溶于酒精溶液的特点，可将dna与蛋白质分离；高温能使蛋白质、dna变性，蛋白质在6080可变性，而dna在80以上也会变性，所以高温对dna有影响；在溶有dna的2 mol/l氯化钠溶液中缓缓加入蒸馏水，轻轻搅拌后过滤，得到dna黏稠物，用dna黏稠物进行以后的实验；在dna滤液中加入嫩肉粉，通过木瓜蛋白酶的专一性作用，可将dna与蛋白质分离。【答案】d3、红细胞中含有大量血红蛋白，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。下列对血红蛋白提取和分离的叙述，错误的是 ()a血红蛋白提取和分离一般按照样品处理粗分离纯化纯度鉴定的顺序进行b纯化过程中要用生理盐水充分溶胀凝胶来配制凝胶悬浮液c粗分离时透析的目的是去除相对分子质量较小的杂质d可经sds聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定【解析】蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定，提取和分离血红蛋白时，首先通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操作收集到血红蛋白溶液，即样品处理；再通过透析法除去相对分子质量较小的杂质，即样品的粗分离；然后通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂蛋白除去，即样品纯化，纯化过程中凝胶应用蒸馏水充分溶胀后，配制成凝胶悬浮液，而不是用生理盐水；最后经sds聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。【答案】b4、(2012南京模拟)下列关于dna和血红蛋白的提取与分离实验的叙述中，错误的是()a可用蒸馏水涨破细胞的方法从猪的红细胞中提取到dna和蛋白质b用不同浓度的nacl溶液反复溶解与析出dna可除去部分杂质c透析法分离蛋白质的依据是蛋白质不能通过半透膜d进一步分离与纯化血红蛋白时可用凝胶色谱法、离心法和电泳法等【解析】猪是哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和线粒体，不能从其红细胞中提取出dna。【答案】a5、聚合酶链式反应(pcr技术)是体外酶促合成特异dna片段的一种方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的dna得以迅速扩增，其简要过程如下图所示。下列关于pcr技术叙述不正确的是()apcr技术是在实验室中以少量dna制备大量dna的技术b反应中新合成的dna又可以作为下一轮反应的模板cpcr技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增d应用pcr技术与探针杂交技术可以检测基因突变【解析】pcr技术是人工合成dna的方法，原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸。【答案】c6、蛋白质的提取和分离分为哪几步()a样品处理、凝胶色谱操作、sds聚丙烯酰胺凝胶电泳b样品处理、凝胶色谱操作、纯化c样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定d样品处理、纯化、粗分离、纯度鉴定【解析】蛋白质的提取和分离分为样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定四步。a中凝胶色谱操作及sds聚丙烯酰胺凝胶电泳为实验操作过程的技术。【答案】c7、(2012徐州模拟)pcr是一种体外迅速扩增dna片段的技术，下列有关pcr过程的叙述，不正确的是 ()a变性过程中破坏的是dna分子内碱基对之间的氢键b复性过程中引物与dna模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的c延伸过程中需要dna聚合酶、atp和四种核糖核苷酸dpcr与细胞内dna复制相比所需要酶的最适温度较高【解析】pcr是一种体外迅速扩增dna片段的技术，其延伸过程中需要dna聚合酶、atp和四种脱氧核苷酸。【答案】c8、蛋白质的分离与纯化技术是蛋白质研究的重要技术。下列有关叙述不正确的是()a根据蛋白质分子不能透过半透膜的特性，可将样品中各种不同的蛋白质分离b根据蛋白质所带电荷性质的差异及分子大小等，可通过电泳分离蛋白质c根据蛋白质相对分子质量的大小，可通过凝胶色谱法分离蛋白质d根据蛋白质的分子大小、密度不同，可通过离心沉降法分离蛋白质【解析】蛋白质分子不能透过半透膜，而溶液中的小分子物质则可以透过半透膜，因此可以将蛋白质和溶液中的小分子物质分离。【答案】a9、以下关于血红蛋白提取和分离的过程及原理叙述正确的是()a红细胞洗涤过程中要加入5倍体积的蒸馏水，重复洗涤3次b将血红蛋白溶液放在质量分数为0.9%的nacl溶液中透析12小时c凝胶装填在色谱柱内要均匀，不能有气泡存在d蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较大的移动速度慢【解析】红细胞洗涤过程中要加入5倍体积的生理盐水，重复洗涤3次目的是除去杂蛋白。透析时使用物质的量浓度为20 mmol/l的磷酸缓冲液，而不是用0.9%的nacl溶液。蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较大的在凝胶外部移动，移动速度快。在装填凝胶柱时，不得有气泡存在，气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。【答案】c10、下图是用除去dna的滤液进行血红蛋白的提取和分离实验的装置，下列有关叙述不正确的是 ()a首先用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较大的杂质b图乙装置的试管中收集到的液体中最先得到的是相对分子质量较大的蛋白质c用图乙装置分离血红蛋白时，待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每管收集5 ml，连续收集d图丙装置中电泳法分离提纯血红蛋白的原理是血红蛋白带有一定量的电荷，在电场的作用下向一极移动【解析】用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较小的杂质。图乙装置表示通过凝胶色谱法分离蛋白质的过程。蛋白质的相对分子质量较大，被排阻在凝胶颗粒的外面，在颗粒之间迅速通过。【答案】a11、下列关于dna粗提取与鉴定实验的叙述，正确的是()试剂操作作用a柠檬酸钠溶液与鸡血混合防止血液凝固b蒸馏水与鸡血细胞混合保持细胞形状c蒸馏水加入到溶解有dna的nacl溶液中析出蛋白质d冷却的酒精加入到过滤后含dna的nacl溶液中产生特定的颜色反应【解析】柠檬酸钠溶液有抗凝血的作用。第一次加入蒸馏水是为了让细胞吸水涨破。在浓nacl溶液(2 mol/l)中，dna核蛋白的溶解度很大，而rna核蛋白的溶解度很小，在稀nacl溶液(0.14 mol/l)中dna的溶解度最低，蛋白质的溶解度很高，而出现盐溶现象。用乙醇沉淀法可使其他物质溶于酒精而进一步纯化dna，但不会出现颜色反应。【答案】a12、pcr一般要经过三十多次循环，从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，由引物延伸而成的dna单链做模板时将( )a仍与引物结合进行dna子链的延伸b无需与引物结合，在酶的作用下从头合成子链c同时与引物和引物结合进行子链延伸d与引物结合进行dna子链的延伸【解析】pcr扩增中，从第二轮循环开始由引物延伸而成的dna单链做模板时将与引物结合进行dna子链的延伸；由引物延伸而成的dna单链做模板时将与引物结合进行dna子链的延伸。【答案】d13、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，如图表示合成过程。下列说法错误的是( )a.a过程高温使dna变性解旋，该过程不需要解旋酶的作用b.c过程要用到的酶在高温下失活，因此在pcr扩增时需要再添加c.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25%d.pcr中由碱基错配引起的变异属于基因突变【解析】高温所起的作用类似于解旋酶，使双链dna变为单链。c过程为pcr技术的延伸阶段，当系统温度上升至72左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸在dna聚合酶的作用下合成新的dna链。taq dna聚合酶是耐热的，高温下不变性，所以一次性加入即可。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。基因中的碱基对改变属于基因突变。【答案】b14、在采用鸡血为材料对dna进行粗提取的实验中，如果需要进一步提取杂质较少的dna，可以依据的原理是( )a.在物质的量浓度为0.14 mol/l的氯化钠溶液中dna的溶解度最小b.dna遇二苯胺在沸水浴的条件下会变成蓝色c.dna不溶于酒精而细胞中的一些物质易溶于酒精d.质量浓度为0.1 g/ml的柠檬酸钠溶液具有抗凝血作用【解析】由于dna不溶于酒精，而混杂在dna中的某些细胞中的物质易溶于酒精，所以向含有杂质的dna中加入95%的冷酒精，可以进一步提纯dna。【答案】c15、下图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置。下列相关叙述正确的是()a血红蛋白在红细胞中的作用体现了蛋白质具有调节功能b甲装置中a是蒸馏水，乙装置中c溶液的作用是洗脱血红蛋白c甲装置的目的是去除样品中分子量较大的杂质d乙装置分离时，待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液【解析】血红蛋白在红细胞中的作用体现了蛋白质具有运输功能；甲装置中a应是磷酸缓冲液；甲装置的目的是去除样品中分子量较小杂质。【答案】d二、非选择题16、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，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。请回答下列有关问题：(1)血红蛋白提取和分离的程序可分为四步：_、_、_和_。(2)实验前取新鲜的血液，要切记在采血容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_。在样品处理中包括红细胞的洗涤、_、分离血红蛋白溶液、透析。洗涤红细胞的目的是_，你如何知道红细胞已洗涤干净？_分离红细胞时对离心速度和离心时间的要求是_。若离心速度过高和时间过长结果会怎样？_。(3)收集的血红蛋白溶液在透析袋中透析，这就是样品的粗分离。透析的目的是_。透析的原理是_。(4)然后通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，最后经sds聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。样品纯化的目的是_。血红蛋白有什么特点？_。这一特点对进行蛋白质的分离有什么意义？_。【解析】分离提取血红蛋白的实验流程