高考生物一轮复习 第3讲 DNA和蛋白质技术课件 新人教版选修1.pptVIP

物理 化学 化学 物理 rna 蛋白质 脂质 物理 化学 nacl溶液 dna 杂质 杂质 dna 蛋白质 dna 蛋白质 dna 蛋白酶 60 80 80 60 80 细胞核 dna dna dna 蒸馏水 过滤 洗涤剂 食盐 充分搅拌和研磨 nacl 嫩肉粉 60 75 10 15 冷却 酒精 白色丝状物 问题探究1 在dna的提取过程中 dna的哪种理化性质是提取 提纯的重要依据 提示 dna在不同浓度nacl溶液中的溶解度 热变 80 100 冷却 90 单链 50 左右 引物 72 左右 dna聚合酶 三 血红蛋白的提取与分离 相对分子质量的大小 相对分子 质量较小 凝胶内部的通道 较长 较慢 相对分子质量较大 在凝胶外部 较短 较快 多孔 多糖 酸 碱 ph ph 缓冲溶液 ph 电场 蛋白质 电场 带电性质 大小 形状 迁移速度 琼脂糖凝胶 聚丙烯酰胺 问题探究2 人和哺乳动物的红细胞为什么是提取血红蛋白的理想材料 提示 人的哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核 也没有dna 不适于作dna提取的材料 但却是提取血红蛋白的理想材料 1 使用凝胶色谱法分离蛋白质实验中 相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程可表示为图中 解析 该方法中大分子蛋白质不进入凝胶内部最先流出 小分子进入凝胶内部路径长后流出 答案 b 2 下列关于dna的粗提取实验和血红蛋白的提取实验 叙述正确的是 a 前者选择鸡血细胞作为材料较好 后者选择哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料较好b 样品预处理时 前者静置1天处理除去上清液 后者需要加入清水 反复低速短时间离心洗涤 至上清液无黄色c 在dna粗提取实验中 往2mol l氯化钠溶液中加入蒸馏水析出dna时 应该缓慢加入 直到出现黏稠物为止d 洗涤红细胞的目的是去除血浆中的葡萄糖 无机盐等 解析 鸡血细胞有细胞核 适于提取dna 哺乳动物成熟红细胞无细胞核和众多细胞器 适用于提取血红蛋白 提取血红蛋白的实验中 洗涤红细胞时 不能加清水 应该加入生理盐水 否则细胞提早释放出血红蛋白与杂质混合 加大提取难度 dna初次析出时 加蒸馏水至黏稠物不再增加为止 洗涤红细胞的目的是去除杂质蛋白 以利于血红蛋白的分离和纯化 答案 a 3 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 95 55 72 b 72 50 92 c 50 92 72 d 80 50 72 解析 当温度上升到90 以上 90 95 时 双链dna解旋为单链 称为变性 当温度下降到50 左右 40 60 时 两种引物通过碱基互补配对与两条单链dna结合 称为复性 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 答案 a 4 现代生物已向两个方面发展 宏观研究的水平为生态系统水平 微观研究的水平为分子水平 对于分子的研究 其物质的提取和分离显得尤为重要 下面是物质提取和分离的相关问题 请回答 一 dna分子的提取和分离 1 在提取菜花细胞中的dna时 采用的是研磨法 为什么不能像用鸡血那样 用蒸馏水使其破裂 2 在提取实验过程中用到两种浓度的nacl溶液 说明其作用 2mol lnacl溶液 0 14mol lnacl溶液 3 在整个操作过程中 每100ml血液中加入3g柠檬酸钠的作用是 4 鉴定dna所用的试剂 二 血红蛋白的提取和分离 1 在血红蛋白的提取和分离过程中 粗分离 纯化和纯度鉴定时 都会用到缓冲溶液 其作用是 2 在洗脱过程中 对洗脱液的流速要求稳定的目的是 三 不同的化学物质 其理化特性不同 提取方法也有所差异 如胡萝卜素不溶于水 易溶于 因此可以用 方法进行提取 解析 一 1 dna分子提取中理想的材料为富含dna的细胞 动物中鸡血细胞核 放入蒸馏水中会使细胞涨破释放出dna 而植物细胞含有细胞壁不能因吸水而涨破 2 实验过程中两次用到nacl溶液 初次为2mol l的nacl溶液 用于溶解dna 而0 14mol l的nacl溶液会使dna析出 3 为了防止凝血现象的发生应加入柠檬酸钠 4 鉴定dna所用的试剂为二苯胺试剂 二 1 为保持蛋白质的生理活性 防止变性从而用缓冲液保持ph的恒定 2 洗脱液的液速变化过快 导致分离纯化不充分 三 胡萝卜素的化学性质比较稳定 不溶于水 易溶于有机溶剂 因此可以用有机溶剂作萃取剂 以萃取的方法来提取 答案 一 1 植物细胞具有细胞壁 不会吸水涨破 只有通过研磨 才能释放出dna 2 溶解dna分子 过滤并除去不溶于nacl溶液的杂质 使dna分子析出 过滤并除去溶于nacl溶液中的杂质 3 防止出现凝血 4 二苯胺试剂 二 1 维持血红蛋白环境中ph的稳定 2 维持洗脱液加在色谱柱上的压力稳定 三 有机溶剂有机溶剂萃取 1 原理 方法和目的 3 实验步骤 1 步骤 提取血细胞核物质 蒸馏水涨破 溶解 2mol l的nacl 过滤 除杂质 析出 滴蒸馏水 降nacl浓度至0 14mol l 过滤 再溶解 2mol l的nacl 过滤 进一步提纯 体积分数为95 的冷却酒精 鉴定 2 鉴定 解析 本题考查dna粗提取与鉴定实验的基本知识 洗涤剂能瓦解细胞膜 但对dna在nacl溶液中的溶解度无影响 故a错误 dna丝状物需先溶解在适宜浓度的nacl溶液中 然后加入二苯胺试剂 混合均匀后沸水浴 待冷却后溶液变蓝 故b错误 常温下菜花匀浆中有些水解酶可能会使dna水解而影响dna的提取 故c正确 用玻璃棒朝一个方向缓慢搅拌可减轻对dna分子的破坏 有利于dna分子的提取 故d错误 答案 c 1 实验步骤中3次加入nacl溶液的浓度和作用 浓度均为2mol l 作用均为溶解dna 2 实验步骤中2次加入蒸馏水的目的 第一次加入是使鸡血细胞吸水涨破 第二次是稀释nacl溶液至0 14mol l 从而析出dna 3 实验中4次过滤的比较 4 其他注意事项 1 甲基绿可将dna染成绿色且不需水浴加热 二苯胺鉴定dna属于颜色反应 需要沸水浴加热5min 可使dna呈蓝色 2 二苯胺试剂要现配现用 否则二苯胺会变成浅蓝色 影响鉴定效果 3 dna进一步提纯 第四次过滤的滤液 时要选用预冷的95 的酒精 作用如下 抑制核酸水解酶活性 防止dna降解 降低分子运动 易于形成沉淀析出 低温有利于增加dna分子柔韧性 减少断裂 1 2012 蚌埠期末 在蛋白质的提取和分离中 关于对样品处理过程中的分析正确的是 a 洗涤红细胞的目的是去除血浆中的葡萄糖 无机盐b 洗涤时离心速度过低 时间过短 白细胞等会沉淀 达不到分离的效果c 洗涤过程选用0 1 的生理盐水d 透析的目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质 解析 透析的目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质和更换样品的缓冲液 答案 d 2 2012 南京质检 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 带电离子或分子在电场中向着与其所带电荷相反的电极移动 答案 d 3 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 该探究性实验课题的名称是 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 本题考查dna的粗提取和鉴定的相关知识 分析题意可知自变量是材料不同和材料保存温度不同 因变量是dna提取量不同 实验目的则是探究不同保存温度和不同材料对dna提取量的影响 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降解速率慢 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 1 pcr的反应过程 1 变性 当温度上升到90 以上时 双链dna解旋为单链 如下图 2 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 如下图 3 延伸 温度上升到72 左右 溶液中的四种脱氧核苷酸在dna聚合酶的作用下 根据碱基互补配对原则合成新的dna链 如下图 2 pcr扩增技术和dna复制的比较 1 pcr的全称是 pcr与体内dna复制的不同之处主要表现在温度环境的不同 在pcr技术中先用95 高温处理的目的是 而这一过程在细胞内是通过 实现的 2 在pcr技术中所需要的引物实质上是一种 请在图中绘出引物结合的位置 3 若将1个dna分子拷贝10次 则需要在缓冲液中至少加入 个引物 4 dna子链复制的方向是 这是由于 解析 本题考查考生对pcr技术的理解 属于知识识记和理解层次的考查 pcr技术又称多聚酶链式反应 在pcr技术中 用95 高温处理的目的是使dna分子中的氢键断裂 两条链解开 即使dna分子变性 引物是一种单链dna或rna分子 它能与解开的dna母链的3 端结合 为dna聚合酶提供吸附位点 使dna聚合酶从引物的3 端开始连接脱氧核苷酸 从而决定了dna子链复制的方向是从5 端到3 端 在dna分子扩增时 需要2种引物 由于新合成的子链都需要引物作为复制的起点 故所需的引物数目等于新合成的dna子链数目 即2 210 2 211 2 个 答案 1 多聚酶链式反应使dna变性 使dna的两条链解开 解旋酶的催化 2 单链dna或rna分子如图所示 3 211 2 4 从5 端到3 端dna聚合酶只能从引物的3 端开始连接单个脱氧核苷酸分子 1 2012 湖北联考 下列关于pcr的描述 不正确的是 a pcr技术的原理是dna的半保留复制b 是一个酶促反应 需耐高温的解旋酶和聚合酶c 一个dna片段经pcr扩增 可形成2n个dna片段 n表示循环次数 d pcr利用了dna的热变性来控制解旋与重螺旋 解析 pcr以极少数的dna为模板 以四种脱氧核苷酸为原料 在引物的作用下使dna聚合酶从引物的3 端连接脱氧核苷酸 短时间内迅速复制百万份dna拷贝 pcr利用dna在不同温度下变性解聚或复性的特性来解旋并结合引物 不需要解旋酶来解旋 答案 b 2 2012 湘潭一模 下列有关pcr实验操作的叙述 不正确的是 a 在微量离心管中添加各种试剂时 只需一个枪头b 离心的目的是使反应液集中在离心管底 提高反应效果c 用手轻弹离心管管壁的目的是使反应液充分混合d 离心管的盖子一定要盖严 防止液体外溢 解析 添加各种试剂时需要用到微量离心管 每吸取一种试剂后 都需更换离心管枪头 答案 a 3 pcr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 请据图分析回答 1 a过程高温使dna变性解旋 对该过程的原理叙述 正确的是 a 该过程用耐高温的解旋酶破坏氢键b 该过程用限制酶破坏磷酸二酯键c 该过程不需要解旋酶的作用d 该过程与人体细胞的过程完全相同 2 c过程要用到的酶是 这种酶在高温下仍保持活性 因此在pcr扩增时可以加入 次 需要 不需要 再添加 pcr反应除提供酶外 还需要满足的基本条件有 3 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 95 55 72 温度循环3次 则在形成的子代dna中含有15n标记的dna占 解析 本题考查pcr的过程和条件 在熟知细胞内dna复制过程和pcr过程异同点的前提下 会运用dna复制的有关原理是解答本题的关键 1 高温所起的作用类似于解旋酶 使双链dna变为单链 因此a过程不需要解旋酶的参与 2 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taqdna聚合酶的作用下合成新的dna链 taqdna聚合酶是耐热的 高温下不变性 所以一次性加入即可 3 pcr技术遵循半保留复制的特点 经过3次循环 共产生23个dna分子 其中有2个dna分子含有15n标记 答案 1 c 2 taqdna聚合酶一不需要dna模板 分别与两条模板链相结合的两种引物 四种脱氧核苷酸 同时通过控制温度使dna复制在体外反复进行 3 25 1 蛋白质分离的依据蛋白质各种特性的差异 如分子的形状和大小 所带电荷的性质和多少 溶解度 吸附性质和对其他分子的亲和力等 可以用来提取和分离不同种类的蛋白质 2 方法及原理 1 凝胶色谱法原理 凝胶色谱柱的直径大小不影响分离效果 但直径过大造成洗脱液体积大 样品稀释度大 凝胶色谱柱的高度与分离度有关 2 凝胶电泳法原理凝胶电泳法的原理是不同蛋白质的带电性质 电量 形状和大小不同 在电场中受到的作用力大小 方向 阻力不同 导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同 如下表 3 实验操作流程 1 血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分 其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有 功能 我们通常选用猪 牛 羊等动物的血液 进行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 其中加入柠檬酸钠的目的是 2 甲装置中 b是血红蛋白溶液 则a是 乙装置中 c溶液的作用是 3 甲装置用于 目的是 用乙装置分离蛋白质的方法叫 是根据 分离蛋白质的有效方法 在操作中加样 下图 的正确顺序是 4 最后经sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳进行 解析 血红蛋白的提取与分离过程中 在使红细胞破裂释放出血红蛋白后 先进行透析去除小分子杂质 然后再利用凝胶色谱法利用分子大小的差异对血红蛋白分子进行分离 答案 1 运输防止血液凝固 2 磷酸缓冲液洗脱血红蛋白 3 透析 粗分离 去除样品中分子量较小的杂质凝胶色谱法相对分子质量的大小 4 纯度鉴定 1 红细胞洗涤过程中 洗涤三次后 上清液仍有黄色 可增加洗涤次数 否则无法除去血浆蛋白 离心时转速要低 时间要短 否则白细胞等会一同沉淀 达不到分离效果 2 血红蛋白释放过程中 蒸馏水的作用是涨破红细胞 甲苯的作用主要是溶解细胞膜 3 为了加快干凝胶的膨胀 可将加入洗脱液的湿凝胶用沸水浴加热 逐渐升温至接近沸腾 通常只需1 2h 这种方法不但节约时间 而且可以除去凝胶中可能带有的微生物 排除胶粒内的空气 4 滴加样品时 吸管管口要贴着管壁环绕移动 防止破坏凝胶面 1 分离血红蛋白时 将搅拌好的混合液转移到离心管中 以2000r min的速度离心10min后 可以明显看到试管中的溶液分为4层 下列描述中 正确的是 a 第1层为无色透明的甲苯层b 第2层为红色透明层 含血红蛋白c 第4层为白色薄层固体 是脂溶性沉淀物d 第3层为暗红色沉淀物 含破裂的细胞 解析 采集的血样先经处理分离出红细胞 然后在蒸馏水和甲苯的作用下 使红细胞破裂释放出血红蛋白 分离血红蛋白时 将搅拌好的混合液转移到离心管中 以2000r min速度离心10min后 可以明显看到试管中的溶液分为4层 第1层为无色透明的甲苯层 第2层为白色薄层固体 是脂溶性物质的沉淀层 第3层是红色透明液体 是血红蛋白的水溶液 第4层是杂质的暗红色沉淀物 将试管中的液体用滤纸过滤 除去脂溶性杂质沉淀层 于分液漏斗静置片刻后 分出下层的红色透明液体即血红蛋白水溶液 答案 a 2 2011 广东卷 以下关于猪血红蛋白提纯的描述 不正确的是 a 洗涤红细胞时 使用生理盐水可防止红细胞破裂b 猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核 提纯时杂蛋白较少c 血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测d 在凝胶色谱法分离过程中 血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢 解析 d项考查凝胶色谱法分离蛋白质的原理 相对分子质量越大的通过凝胶色谱柱的速度越快 故d错误 a正确 洗涤的目的是去除杂蛋白以利于后续步骤的分离纯化 加入的是生理盐水 缓慢搅拌10min 低速短时间离心 重复洗涤三次 直至上清液不再呈现黄色 表明红细胞已洗涤干净 b正确 哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核与众多的细胞器 提纯时杂蛋白较少 c正确 血红蛋白是有色蛋白 因此在凝胶色谱法分离过程中可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液 如果操作都正确 能清