高考生物一轮复习 专题5DNA和蛋白质技术精品课件 新人教版选修1.ppt

一 dna的粗提取与鉴定1 提取原理 dna与杂质的不同 dna与杂质对酶 高温 洗涤剂的耐受性不同 2 实验设计 1 材料的选取 选用dna含量相对的生物组织 如鸡血 菜花 洋葱等 2 破碎细胞 以鸡血为例 鸡血细胞 加蒸馏水 用玻璃棒搅拌 用过滤 收集滤液 3 去除杂质 利用dna在不同浓度的溶液中溶解度不同 通过控制溶液的浓度去除杂质 溶解度 较高 纱布 nacl nacl 4 dna析出 将处理后的溶液过滤 加入与滤液体积相等的 冷却的 体积分数为95 使dna析出 3 dna的鉴定 dna溶解在2mol l的nacl溶液中 加入4ml的 沸水中加热5min 溶液变成 酒精溶液 二苯胺试剂 蓝色 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单链与引物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 变性 复性 引物的3 端 2 pcr的条件缓冲溶液 两种引物 四种脱氧核苷酸 耐热的dna聚合酶 同时要控制温度 3 pcr的反应过程 1 变性 90 以上时 双链dna解旋为 2 复性 温度下降到左右 两种引物通过碱基互补配对与两条单链dna结合 3 延伸 温度上升到左右 溶液中四种脱氧核苷酸在的作用下 根据碱基互补配对原则合成新的dna链 dna模板 55 72 dna聚合酶 单链 4 pcr反应的结果dna聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的序列 使这段固定长度的序列呈指数扩增 三 分离蛋白质的常用方法和原理1 凝胶色谱法 1 概念 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 2 原理 的蛋白质容易进入凝胶内部通道 路程较长 移动速度较慢 而大分子不能进入凝胶内部 则移动速度较快 从而使相对分子质量不同的蛋白质得以分离 dna 相对分子质 量的大小 相对分子质量较小 2 实验操作 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 透析 2 凝胶色谱的制作 凝胶色谱柱的制作 凝胶色谱柱的装填 样品的加入和洗脱 3 蛋白质纯度的鉴定原理 sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳 利用了待分离样品中各种蛋白质的差异以及蛋白质本身的大小 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蛋白质的分离 带电性质 示例1 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 dna与蛋白质提取的比较 1 蛋白酶能将蛋白质水解而使染色质中的dna分离出来 下列药品可达到上述同一目的的是 a 蒸馏水b nacl溶液c naoh溶液d dna酶 解析 染色质中的主要成分是dna和蛋白质 我们可以利用蛋白酶水解杂质蛋白质 从而使提取的dna与蛋白质分开 也可以利用dna和蛋白质在nacl溶液中的溶解度不同 dna在2mol lnacl溶液中溶解度高 而蛋白质则不能溶解在2mol lnacl溶液中 通过过滤能除去不能溶解的杂质蛋白质 由此可看出两种方法虽然原理不同 但目的是一样的 答案 b 2 在血红蛋白的提取和分离实验中 下列操作正确的是 a 分离红细胞时需去除上层透明的黄色血浆b 红细胞释放出血红蛋白时只需加入蒸馏水c 分离血红蛋白溶液时低速短时间离心d 洗脱时 待红色蛋白质下移即开始收集流出液 解析 分离红细胞时要及时除去血浆蛋白 红细胞释放血红蛋白时需要加入蒸馏水和甲苯 分离血细胞时 要短时低速离心 即一般为500r min 离心2min 否则白细胞会一同沉淀 达不到分离效果 分离血红蛋白时要高速长时间离心 以2000r min的速度离心10min 洗脱时待红色的蛋白质接近色谱柱底端用试管收集流出液 答案 a 示例2 pcr 多聚酶链式反应 技术是一项在生物体外复制特定的dna片版的核酸合成技术 下图表示合成过程 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 该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键b 该过程用到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过程要用到的酶是耐高温的 这种酶在高温下仍保持活性 因此在pcr扩增时可以 加入 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 94 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 4 如果模板dna分子共有a个碱基对 其中胞嘧啶m个 则该dna复制10次 需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸 个 5 pcr中由碱基错配引起的变异属于 假设对一个dna进行扩增 第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配 则扩增若干次后检测所有dna的扩增片段 与dna相应片段相同的占 解析 1 高温所起的作用类似于解旋酶 使双链dna变为单链 2 c过程中pcr技术的延伸阶段 当系统温度上升到72 左右 溶液中的四种脱氧核苷酸在耐高温的dna聚合酶的作用下合成新的dna链 这种dna聚合酶在高温下不变性 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 4 在一个双链dna分子中 c t占碱基总数的一半 故t的数目为 a m 复制10次 相当于新增加了 210 1 个dna分子 故需补充t的数目为 210 1 a m 5 基因中的碱基对改变属于基因突变 对一个 dna进行扩增 第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配 以后按正常配对方式进行扩增 错配链作为模板扩增都是错误的dna分子 原正常链扩增得到的dna分子都是正常dna分子 故若干次后检测所有dna的扩增片段 与原dna相应片段相同的占1 2 答案 1 c 2 dna聚合酶一次不需要dna模板 两种引物 四种脱氧核苷酸 通过控制温度使dna复制在体外反复进行 3 25 4 210 1 a m 5 基因突变50 pcr扩增技术和dna复制的比较 3 多聚酶链式反应 pcr 是一种体外迅速扩增dna片段的技术 请回答下列有关pcr技术的基本原理及应用问题 1 dna的两条链是反向平行的 通常将 的末端称为5 端 当引物与dna母链通过碱基互补配对结合后 dna聚合酶就能从引物的 开始延伸dna链 2 pcr利用dna的热变性原理解决了打开dna双链的问题 但又导致了dna聚合酶失活的新问题 到20世纪80年代 科学家从一种taq细胞中分离到 它的发现和应用解决了上述问题 要将taq细菌从其他普通的微生物中分离出来 所用的培养基叫 3 pcr的每次循环可以分为 三步 假设在pcr反应中 只有一个dna片段作为模板 请计算在5次循环后 反应物中大约有 个这样的dna片段 解析 1 dna聚合酶作用时必须要有一个引物 它只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3 羟基上 与dna母链结合的rna引物就提供这个羟基 2 因pcr利用了dna的热变性原理解决了打开dna双链的问题 所以用于催化dna复制过程的dna聚合酶要具有耐高温的特性 用选择培养基可将taq细菌从其他普通的微生物中分离出来 3 dna复制两条链均作为模板 进行半保留式复制 所以复制5次后得到的子代dna分子数为25 32个 答案 1 磷酸基团3 端 2 耐高温的taqdna聚合酶选择培养基 3 变性 复性和延伸32 示例 回答下列有关 dna的粗提取与鉴定 实验的问题 1 下列有关 dna的粗提取与鉴定 实验原理的叙述正确的是 a dna在nacl溶液中的溶解度 随nacl溶液浓度的降低而减小b 利用dna不溶于酒精的性质 可除去细胞中溶于酒精的物质而得到较纯的dnac dna是大分子有机物 不溶于水而溶于某些有机溶剂d 在沸水中 dna遇二苯胺会出现紫色反应 2 由于鸡血较难找到 某学生试图用人血代替 结果没有成功 其原因最可能是 a 操作方法不对b 人血含dna太少c naci溶液浓度太高d 加二苯胺太少 3 下图为该实验过程中的一些重要操作示意图 正确的操作顺序是 上图c e步骤都加入蒸馏水 但其目的不同 分别是 和 上图a步骤中所用酒精必须是经过 才能使用 该步骤的目的是 为鉴定a中所得到的丝状物的主要成分为dna 可滴加 试剂 沸水浴 如果出现 则该丝状物的主要成分为dna 解析 1 dna在nacl溶液中的溶解规律如图 dna不溶于酒精等有机溶剂 在沸水浴条件下 dna遇二苯胺后呈现蓝色 2 由于人属于哺乳动物 成熟的红细胞中不含细胞核 线粒体 所以几乎不含dna 很难提取到dna 3 dna粗提取的过程为 红细胞加蒸馏水 胀破后过滤 用2mol lnacl溶解 过滤除去不溶杂质加蒸馏水 析出含dna的黏稠物 过滤 黏稠物溶解在2mol lnacl中 过滤 溶于95 酒精进一步提纯 所以根据图示及以上分析 正确操作顺序为c b e d a 答案 1 b 2 b 3 c b e d a 加速血细胞的破裂降低nacl溶液的浓度 使dna析出 充分预冷提取含杂质较少 或较纯净 的dna 二苯胺 或甲基绿 蓝色 蓝绿色 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