高考生物一轮总复习 生物技术实践 专题4、5 DNA和蛋白质技术、植物有效成分的提取课件 选修1.ppt

专题4 5 dna和蛋白质技术 植物有效成分的提取 考纲导读 一 dna和蛋白质技术1 dna的粗提取与鉴定 1 实验原理 0 14mol l dna在不同浓度的nacl溶液中的溶解度不同 浓度为 时其溶解度最小 dna不溶于酒精溶液 蓝色 杂质 dna与二苯胺在沸水浴中呈 2 实验步骤 选材 制备鸡血细胞液 破碎细胞 获取含dna的滤液 去除滤液中的 dna的析出与鉴定 2 多聚酶链式反应扩增dna片段 1 pcr原理 在一定的缓冲溶液中提供 分别与两条模板链结合的两种引物 耐热的dna聚合酶 同时控制温度使dna复制在 反复进行 2 pcr的反应过程 变性 延伸 dna模板 四种脱氧核苷酸 体外 复性 3 血红蛋白的提取和分离 相对分子质 1 凝胶色谱法 也称分配色谱法 是根据 分离蛋白质的有效方法 相对分子质量较小的移动速度较慢 而相对分子质量较大的无法 移动速度较快 进入凝胶内部 2 缓冲溶液 能够抵制外界的 对溶液ph 的影响 维持ph基本不变 酸和碱 电场 3 电泳 带电粒子在 的作用下发生迁移的过程 量的大小 4 实验操作 凝胶色谱柱的装填 样品处理及粗分离 红细胞的洗涤 血红蛋白的释放 分离血红蛋白溶液 透析 凝胶色谱柱操作 凝胶色谱柱的制作 样品的加入和洗脱 纯度鉴定 用sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳 二 植物有效成分的提取 判断正误 1 蒸馏法的实验原理是利用水蒸气将芳香油溶解下来 再 把水蒸发掉 剩余的就是芳香油 2 提炼玫瑰精油的玫瑰花应在花开的初期采取 因为此阶 段的花含油量最高 3 油水混合物中加入无水na2so4 有利于分离油层 4 乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取 5 萃取的效率主要取决于萃取时的温度和时间 答案 1 2 3 4 5 考点一 dna的粗提取与鉴定 考点梳理 1 实验流程 续表 续表 续表 2 实验关键 1 取材不能用哺乳动物的血细胞 原因是其成熟红细胞无 细胞核 2 获取dna时要向鸡血细胞液中加入足量的蒸馏水 以 使细胞膜和核膜破裂 把核内物质释放出来 3 实验中有6次搅拌 除最后一次搅拌外 前5次搅拌均要朝一个方向 并且在析出dna dna再溶解和提取dna中 各步骤搅拌都要轻缓 玻璃棒不要直插烧杯底部 防止dna分子断裂 4 两次加蒸馏水的目的 第一次加蒸馏水是为了使血细胞吸水膨胀破裂 注 植物 细胞是用洗涤剂溶解细胞膜 第二次加蒸馏水是为了稀释nacl溶液 析出dna 5 用纱布过滤3次的目的 过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液 提取细胞核物质 滤 液 滤取0 14mol l 1nacl溶液中析出的dna 黏稠物 过滤溶有dna的2mol l 1nacl溶液 滤液 6 4次用nacl溶液的目的 7 dna易吸附在玻璃容器上 所以实验中最好使用塑料烧 杯 试管 容器 以减少dna的损失 加2mol l 1nacl溶液 溶解提取的细胞核物质 加蒸馏水 0 14mol l 1nacl溶液使dna析出 加2mol l 1nacl溶液 溶解滤取的dna黏稠物 用2mol l 1nacl溶液 溶解丝状物用于鉴定dna 3 去除滤液中杂质的其他方案 1 方案一 用嫩肉粉 蛋白酶 它能水解蛋白质 但对dna 没有影响 2 方案二 加热至60 75 大多数蛋白质不能忍受 60 75 的高温而变性 但dna不变性 高考探究 考向 dna的粗提取与鉴定 典例1 某实验小组以洋葱组织为实验材料 进行 dna粗提取与鉴定 的实验 实验主要过程如下图所示 请回答下列问题 1 步骤一中需加入一定量的洗涤剂和 对洋葱组织进行处理 加入前者是为了瓦解细胞膜结构 加入后者的目的是 将搅拌和研磨后的物质进行过滤 即可得到含有dna的滤液 2 步骤二是dna纯化过程中的关键步骤 可以采用以下 几种不同的方法 滤液中nacl浓度在0 14mol l时可分离出dna 若要再次提纯 需要将其溶解在 mol l的nacl溶液中 通常会向dna粗提取物中加入嫩肉粉 其目的是 将得到的dna粗提取物放在60 75 水浴中保温10 15min 蛋白质被破坏 但仍能得到纯度较高的dna 说明了dna 3 步骤三中向滤液中加入体积分数为95 的酒精的目的是 依据的原理是 得到纯净的dna后 可利用dna与 在沸水浴条件下发生显色反应来对其进行鉴定 答案 1 食盐 氯化钠 溶解dna 分解其中的蛋白质 具有较高的稳定性 或耐 2 2较高温度 3 析出dna性并与dna分离 dna不溶于酒精 但酒精可以使蛋白质变二苯胺 考向预测 1 自1973年博耶和科恩成功地使外源基因在原核细胞中表达开始 基因工程正式问世了 人们对dna的关注也越来越多 分析并回答下列问题 1 从生物组织中提取dna时 若要获取含有dna的滤液 需破碎细胞 若为鸡的成熟红细胞 可以加入一定量的蒸馏水 原因是细胞 而涨破 若为植物细胞可以加入一定量的洗涤剂 2 利用dna和rna 蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异 可以将它们分离 如dna的溶解度在nacl溶液浓度为 时最小 可以使dna与其他杂质初步分离 3 为了纯化提取的dna 可以用体积分数为95 的酒精去除滤液中的杂质 其原理是dna不溶于酒精溶液 但细胞中的某些物质却可以溶于酒精溶液 可以推测溶于酒精中的物质可能有 4 一般dna的鉴定试剂为 沸水浴后溶液中有 dna则颜色为 解析 1 常采用吸水的方法使动物细胞涨破 2 当nacl溶液浓度为0 14mol l时 dna溶解度最低 3 dna不溶于酒精 而蛋白质 脂质等杂质溶于酒精 4 dna在沸水浴条件下与二苯胺反应呈蓝色 答案 1 吸水 2 0 14mol l 3 蛋白质 脂质 4 二苯胺 蓝色 2 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 结果如下表 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 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 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 1 从表格可以看出 该实验有两个自变量 材料和保存温度 所以该探究性实验课题名称为探究不同材料和不同保存温度对dna提取量的影响 低温抑制了相关酶的活性 dna降解速度慢 提取的dna较多 2 第二步中用玻璃棒搅拌的目的是获取dna絮状物 所以若速度快 易造成dna断裂 3 本实验的结论可从两个方面来考虑 相同材料在不同温度下的结论 不同材料在相同温度下的结论 4 氯仿能使蛋白质变性 而对dna影响极小 所以可将第三步获得的溶液与氯仿混合 又因为氯仿密度大于水 所以蛋白质沉淀位于溶液下部 dna位于上清液中 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 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 考点二 蛋白质的提取和分离 以血红蛋白的提取和分离为 例 pcr反应的过程及结果 考点梳理 1 蛋白质的提取和分离 1 样品处理 红细胞的洗涤 目的是去除杂蛋白 分离时采用低速短时间离心 直至上清液不再呈现黄色 表明红细胞已洗涤干净 血红蛋白的释放 在蒸馏水和甲苯 溶解细胞膜 的作用下 红细胞破裂 释放出血红蛋白 2 粗分离 分离血红蛋白溶液 将搅拌好的混合溶液离心后 将试管中的液体用滤纸过滤 除去脂溶性沉淀层 于分液漏斗中静置片刻后 分出下层的红色透明液体 透析 取1ml的血红蛋白溶液装入透析袋中 将透析袋放入盛有300ml的物质的量浓度为20mmol l的磷酸缓冲液中 透析12h 去除样品中相对分子质量较小的杂质 3 纯化 利用凝胶色谱柱可对血红蛋白进行纯化 凝胶色 谱法分离蛋白质的原理 见下表 4 纯度鉴定 使用最多的是sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳 可 测定蛋白质的相对分子质量 dna与血红蛋白的提取和分离过程的比较 2 pcr反应的过程及结果 1 过程 变性 当温度上升到90 以上时 双链dna解聚为单 链 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 延伸 温度上升到72 左右 溶液中的四种脱氧核苷酸 a t g c 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 2 结果 pcr一般要经历三十多次循环 每次循环都包括变性 复性 延伸三步 两引物之间的固定长度的dna序列呈指数扩增 3 细胞内dna复制与pcr技术的比较 高考探究 考向 蛋白质的提取和分离 pcr反应的过程及结果 典例2 随着人类基因组计划的推进和多种生物基因组测序工作的完成 人类跨入了后基因组和蛋白质组时代 对蛋白质进行研究时 首先要获得纯度较高的蛋白质 下图是某生物兴趣小组在 蛋白质的提取和分离 实验中 准备从猪的血液中初步提取血红蛋白 设计的 血红蛋白提取 分离流程图 请回答下列有关问题 1 样品处理中红细胞的洗涤要用 反复冲洗 离心 向红细胞悬液中加入一定量的低浓度ph7 0的缓冲液并充分搅拌 可以破碎红细胞 破碎细胞的原理是 2 血红蛋白粗分离阶段 透析的目的是 若要尽快达到理想的透析效果 可以 写出一种方法 3 血红蛋白的纯化是通过 法将相对分子质 量大的杂质蛋白除去 4 电泳利用了待分离样品中各种分子的 等的差异产生不同迁移速度 实现各种分子的分离 5 一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳 观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如下图所示 由图可知携带者有 种血红蛋白 从分子遗传学的角度作出的解释是 解析 1 洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水 根据渗透作用原理 将红细胞置于低渗溶液中 红细胞会吸水涨破 释放出血红蛋白 2 血红蛋白粗分离阶段 透析的目的是除去样品中的小分子杂质 可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法缩短透析时间 能尽快达到理想的透析效果 3 样品纯化是通过凝胶色谱法去掉分子量较大的杂质 凝胶色谱法是根据相对分子质量大小分离蛋白质的有效方法 相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道 路程长 移动的速度慢 相对分子质量较大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道 路程短 移动的速度快 4 由于各种分子带电性质以及分子大小 形状等的差异 在电泳过程中会产生不同的迁移速度 从而实现各种分子的分离 5 根据图示可知 镰刀型细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白 原因是携带者具有 控制血红蛋白的 一对等位基因 分别控制合成两种不同的蛋白质 答案 1 生理盐水 2 除去小分子杂质 渗透 作用 原理增加缓冲液的量或及时更换缓冲液 3 凝胶色谱法 4 带电性质以及分子大小 形状 携带者具有一对等位基因 可以控制合成两种不同 5 2的蛋白质 考向预测 3 红细胞中含有大量的血红蛋白 红细胞的功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和co2 可选用猪 牛 羊或其他哺乳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 以上所述的过程即是样品处理 它包括 收集血红蛋白溶液 3 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法进行纯度鉴定 样品纯化的目的是 4 电泳法利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及 形状的不同 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 解析 血红蛋白提取和分离的程序可分为四步 分别是 样品处理 粗分离 纯化 纯度鉴定 在实验中加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固 样品处理包括红细胞的洗涤 血红蛋白的释放 收集血红蛋白溶液 样品纯化的目的是通过凝胶色谱法将相对分子量大的杂蛋白除去 电泳法利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子的大小 形状的不同 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 答案 1 样品处理 粗分离 纯化 纯度鉴定 2 防止血液凝固 红细胞的洗涤 血红蛋白的释放 3 通过凝胶色谱法将相对分子量大的杂蛋白除去 4 分子的大小 考点三 植物有效成分的提取 考点梳理 1 植物有效成分提取的三种方法的比较 续表 1 水蒸气蒸馏法要适当延长蒸馏时间 温度不能太高 2 压榨法必须在常温条件下进行 否则会影响产物的产量和质量 压榨时原料必须要浸透 这样压榨时不会滑脱 出油率高 不堵塞筛眼 使用石灰水充分浸泡原料的目的是破坏细胞结构 分解果胶 防止橘皮压榨时滑脱 提高出油率 高考探究 考向 植物有效成分的提取方法和过程 典例3 2015年新课标 卷 回答与胡萝卜素有关的问题 1 胡萝卜含有的胡萝卜素中 最主要的是 填 胡萝卜素 胡萝卜素 或 胡萝卜素 该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子 后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症 该疾病称为 胡萝卜素是 填 挥发性 或 非挥发性 物质 2 工业生产上 用养殖的盐藻作为原料提取胡萝卜素时 填 需要 或 不需要 将鲜活的盐藻干燥 3 现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂 应选用其中的 作为胡萝卜素的萃取剂 不选用另外一种的理由是 答案 1 胡萝卜素 维生素a夜盲症 非挥发性 2 需要 3 乙酸乙酯 萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与 水混溶 而乙醇为水溶性有机溶剂 考向预测 4 2017年新课标 卷 绿色植物甲含有物质w 该物质为无色针状晶体 易溶于极性有机溶剂 难溶于水 且受热 受潮易分解 其提取流程为 植物甲 粉碎 加溶剂 振荡 收集提取液 活性炭处理 过滤去除活性炭 蒸馏 含回收溶剂 重结晶 成品 回答下列问题 1 在提取物质w时 最好应选用的一种原料是 填 高温烘干 晾干 或 新鲜 的植物甲 不宜选用其他两种的原因是 2 提取物质w时 振荡的作用是 3 活性炭具有很强的吸附能力 在提取过程中 用活性炭 处理提取液的目的是 4 现有丙酮 沸点56 乙醇 沸点约78 两种溶剂 在提取物质w时 应选用丙酮作用提取剂 理由是 5 该实验操作过程中应注意的事项是 答出两点即可 解析 1 依据题干信息 受热 受潮易分解 进行推断即可得知 2 振荡易于溶解 是基本实验知识 3 根据题干信息可知 活性炭具有吸附能力 杂质色素易被吸附 4 根据题干信息 受热易分解 所以选择沸点低的丙酮 5 根据题干信息 受热易分解 所以注意温度控制 丙酮易挥发 对人体有害 所以操作时注意通风 因为要减少物质w的分解 所以操作要快 答案 1 晾干 高温烘干过程中 植物甲中的物质w易被 破坏 新鲜的植物甲含水量高 用于提取的极性有机溶剂会被稀释 进而降低对物质w的提取效果 2 使原料和溶剂充分混匀 3 去除提取液中的色素 4 丙酮沸点低于乙醇 蒸馏时物质w分解较少 5 在温度较低的情况下操作 注意通风 5 2016年吉林长春质检 玫瑰在人们生活中具有多种用途 某同学进行玫瑰的组织培养和玫瑰精油的提取实验 请回答下列问题 1 在进行玫瑰组织培养时 可以选取生长旺盛的嫩枝作 并要进行 处理 2 玫瑰组织培养接种操作前 用体积分数为70 的 将工作台擦拭一遍 接种后 还要经过 和栽培才能得到开花的玫瑰 3 某同学用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油 简便易行的是 填 水中 水上 或 水气 蒸馏的方法 蒸馏过程中需要监控蒸馏温度和时间 原因是 4 使收集的乳浊液水油分层 需向其中加入 要除去分液得到的油层中的水分 需向其中加入无水 解析 1 植物组织培养时 应选取生长旺盛的嫩枝作外植体 并对外植体进行消毒处理 2 在接种操作前要用体积分数为70 的酒精擦拭工作台 接种完成后还要经过培养 移栽和栽培等过程 3 用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油时 最简便易行的是水中蒸馏的方法 在蒸馏过程中 如果蒸馏温度太高 时间太短 产品品质就较差 因此要控制好蒸馏温度和时间 4 向收集的乳浊液中加入nacl 可以增加水层的密度 利于油水分层 向分离出的油层中加入无水na2so4可以除去油层中的水分 答案 1 外植体 消毒 2 酒精 培养 移栽 3 水中 如果温度太高 时间太短 产品质量就比较差 4 naclna2so4 6 2017年广西桂林考前模拟 根据相关知识 回答胡萝卜 素提取和酶应用方面的问题 1 从胡萝卜中提取胡萝卜素时 通常在萃取前要将胡萝卜粉碎和 以提高萃取效率 水蒸气蒸馏法 填 适合 或 不适合 胡萝卜素的提取 原因是 鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时 通常可采用 法 并以 样品作为对照 2 用萃取法提取薄荷油时 采用的溶剂是 原理是 用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时 在油水混合物中加入nacl的作用是 常用于分离油层和水层的器皿是 分离出的油层中加入无水na2so4的作用是 解析 1 从胡萝卜中提取胡萝卜素时 通常在萃取前将胡萝卜粉碎和干燥 粉碎是为了增加胡萝卜与萃取剂的接触面积 干燥是为了去掉水分 以提高萃取效率 水蒸气蒸馏法不适合胡萝卜素的提取 因为水蒸气蒸馏法适用于分离挥发性物