2013届高考生物一轮复习课件《dna和蛋白质技术》植物有效成分的提取人教版 选修一

共64页 1 专题五DNA和蛋白质技术专题六植物有效成分的提取 共64页 2 共64页 3 知识排查 共64页 4 共64页 5 共64页 6 共64页 7 考点诠解一 DNA的粗提取与鉴定1 基本原理 1 DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同 在0 14mol 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可被二苯胺染成蓝色 共64页 8 2 方法目的 共64页 9 续表 共64页 10 特点提醒 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 实验过程中两次用到蒸馏水 第一次目的是使成熟的鸡血细胞涨破释放出DNA 第二次目的是稀释NaCl溶液 共64页 11 二 多聚酶链式反应 PCR 扩增DNA片段1 实验原理DNA分子复制 2 实验材料引物 PCR仪 自动调控温度 TaqDNA聚合酶 DNA模板 原料 四种脱氧核苷酸 共64页 12 1 模板DNA的变性 模板DNA经加热至94 左右一定时间后 使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离 使之成为单链 以便它与引物结合 为下轮反应作准备 2 模板DNA与引物的复性 模板DNA经加热变性成单链后 温度降至55 左右 引物与模板DNA单链的互补序列配对结合 3 引物的延伸 DNA模板 引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下 以4种脱氧核苷酸为反应原料 靶序列为模板 按碱基互补配对与半保留复制原则 合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链 共64页 13 重复循环变性 复性 延伸过程 就可获得更多的半保留复制链 而且这种新链又成为下次循环的模板 每完成一个循环需2 4min 2 3h就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍 其具体实验操作步骤如下 1 按照PCR反应体系的配方将所需试剂摆放在实验桌上 2 用微量移液器按照配方在微量试管中依次加入各组分 3 盖严离心管口的盖子 用手指轻轻弹击管壁 4 将微量离心管放在离心机上 离心约10s 5 将离心管放入PCR仪上 设置好PCR仪的循环程序 以上过程可概括为准备 移液 混合 离心 反应五步 共64页 14 特别提示 共64页 15 三 血红蛋白的提取和分离1 方法及原理 共64页 16 2 实验操作程序 1 样品处理 红细胞的洗涤 除去血浆蛋白等杂质 有利于后续步骤的分离纯化 血红蛋白的释放 使红细胞涨破 血红蛋白释放出来 分离血红蛋白溶液 经过离心使血红蛋白和其他杂质分离开来 便于下一步对血红蛋白的纯化 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方法 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 共64页 17 四 植物芳香油的基本知识1 植物芳香油的基本知识 1 成分 组成较复杂主要包括萜类化合物及其衍生物 2 特点 具有很强的挥发性 易溶于有机溶剂 3 应用 玫瑰精油是制作高级香水的主要成分 能使人产生愉快感 橘皮精油的主要成分是柠檬烯 具有诱人的橘香味 是食品 化妆品和香水配料的优质原料 共64页 18 共64页 19 4 水中蒸馏 水上蒸馏 水气蒸馏的区别 1 这三种方法的基本原理相同 但原料放置位置不同 水中蒸馏 原料放在蒸馏容器的水中 水要完全浸没原料 水上蒸馏 容器中水的上方有筛板 原料放在筛板上 水量以沸腾时不浸湿原料为宜 水气蒸馏 蒸馏容器下方有一排气孔 连接外源水蒸气 上方有筛板 上面放原料 2 各自特点 水中蒸馏设备简单 成本低 易操作 而水上蒸馏和水气蒸馏时间短 出油率高 共64页 20 5 植物芳香油的提取方法的比较 共64页 21 6 玫瑰精油的提取操作关键 1 安装装置顺序 从左到右 自下而上 2 温度计位置 温度计水银球的上限与蒸馏瓶侧管的下限处在同一水平线上 3 冷凝管中的水流向 从下方进水 上方出水 与蒸气流向相反 4 加热时防暴沸 垫石棉网 向液体中加入几粒沸石或瓷片 5 烧瓶内液体量 烧瓶容积的1 3 2 3 6 除水 加入无水Na2SO4后 放置时间可适当延长些 7 温度及时间 为提高产品质量 要严格控制蒸馏温度 可适当延长蒸馏时间 共64页 22 7 橘皮精油提取操作的关键 1 橘皮的处理 干燥后一定要用石灰水浸透 时间至少10h以上 2 压榨液的处理 可在压榨液中加入明矾 使其沉淀变清 分离离心液的油层 用分液漏斗 经静置 过滤 离心后得到的油澄清而透明 但仍有少量水分和蜡质等杂质 应在5 10 条件下静置5 7d 使水分与杂质下沉 然后用吸管吸出上层澄清的油层 再通过垫有滤纸或石棉纸的漏斗进行减压抽滤 得到黄色油状的橘皮精油 共64页 23 五 胡萝卜素的提取1 胡萝卜素的基本知识 1 分类 胡萝卜素的化学分子式中包含多个碳碳双键 根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为 三类 胡萝卜素是其中最主要的组成成分 2 性质 胡萝卜素是橘黄色结晶 化学性质比较稳定 不溶于水 微溶于乙醇 易溶于石油醚等有机溶剂 3 用途 治疗因缺乏维生物A而导致的各种疾病 是常用的食品色素 还具有使癌变细胞恢复为正常细胞的作用 4 提取天然 胡萝卜素的方法 从植物中提取 从大面积养殖的岩藻中获得 利用微生物的发酵生产 共64页 24 2 胡萝卜素的提取方法根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点 可以考虑有机溶剂萃取的方法 有机溶剂分为水溶性和水不溶性两种 乙醇和丙酮能够与水混溶 是水溶性有机溶剂 石油醚 乙酸乙酯 乙醚 苯 四氯化碳等不能与水混溶 称为水不溶性有机溶剂 萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点 能够充分溶解胡萝卜素 并且不与水混溶 因此最佳萃取剂为石油醚 共64页 25 共64页 26 5 萃取过程注意事项 1 由于有机溶剂都是易燃物 直接使用明火加热容易引起燃烧 爆炸 因此萃取过程中应避免使用明火加热 采用水浴加热 2 为防止加热时有机溶剂挥发 还要在加热瓶口安装回流冷凝装置 共64页 27 6 用纸层析法鉴定时应注意的问题 1 选择干净的滤纸 为防止操作时污染滤纸 应尽量避免用手直接接触滤纸 可以戴手套进行操作 2 点样时注意样斑不能太大 如用吹风机吹干 温度不宜过高 否则斑点会变黄 3 点好样的滤纸卷成筒状 卷纸时注意两边不能相互接触 以免因毛细管现象而导致溶剂沿滤纸两边的移动加快 溶剂前沿不齐 影响结果 共64页 28 热点突破题型一DNA的粗提取与鉴定典例1DNA在NaCl溶液中的溶解度有两重性 随着NaCl溶液浓度的变化而变化 1 请在下列浓度的NaCl溶液中 选出能使DNA析出最彻底的一种和溶解度最高的一种 A 0 14mol LB 2mol LC 0 15mol LD 0 3mol L 共64页 29 2 欲使溶有DNA的2mol L的NaCl溶液中的DNA析出 需要降低NaCl溶液的浓度 最有效的方法是 A 加蒸馏水B 加矿泉水C 加清水D 加生理盐水 3 DNA不溶于酒精 但细胞中的某些物质却可以溶于酒精溶液 利用这一原理可以 可以推测溶于酒精中的可能有 共64页 30 4 利用DNA遇 呈蓝色的特性 将该物质作为鉴定 的试剂 其实验过程要点是向放有 的试管中加入4mL的 混合均匀后 将试管置于 5min 待试管 观察试管中溶液颜色的变化 这个实验也说明DNA耐 温 前次温度有利于 后次温度有利于DNA 共64页 31 解析 根据课本中DNA在NaCl溶液中的溶解曲线可知 DNA在0 14mol L的NaCl溶液中溶解度最低 在2 0mol L的NaCl溶液中溶解度最高 溶解度低时 DNA析出较彻底 染色体由DNA和蛋白质组成 为了把DNA和蛋白质分开 采取DNA不溶于酒精的办法可将DNA和蛋白质分开 利用DNA遇二苯胺 沸水浴 变蓝的特性可鉴定DNA 答案 1 A B 2 A 3 去除杂质某些盐类 蛋白质 糖类或其他大分子物质 4 二苯胺DNADNA二苯胺试剂沸水浴加热冷却后高加速染色的反应速度析出 共64页 32 题型二血红蛋白的提取和分离典例2凝胶色谱技术是20世纪60年代初发展起来的一种快速而又简单的分离技术 由于设备简单 操作方便 不需要有机溶剂 对高分子物质有很高的分离效果 目前已经被生物化学 分子生物学 生物工程学 分子免疫学以及医学等有关领域广泛应用 不但应用于科学实验研究 而且已经大规模地用于工业生产 据图回答问题 共64页 33 1 a b均为蛋白质分子 其中先从层析柱中洗脱出来的是 原因是 2 自己制作凝胶色谱柱时 在色谱柱底部d位置相当于多孔板的结构可由 替代 3 装填凝胶色谱柱时 色谱柱内不能有气泡存在 原因是 4 若选用SephadexG 100 则 G 表示 100表示 5 洗脱用的液体应尽量与浸泡凝胶所用的液体 填 相同 或 不同 洗脱时 对洗脱液的流速要求是 共64页 34 解析 本题主要考查蛋白质分离的方法 凝胶色谱法的原理及操作时的注意事项 1 由于不同蛋白质其相对分子质量可能不同 相对分子质量较大的蛋白质不能进入凝胶内部通道 只能在凝胶外部移动 路程较短 移动速度较快 可先洗脱下来 从而将a b分离 2 色谱柱底部橡皮塞的凹穴上覆盖尼龙网和尼龙纱 相当于多孔板 3 凝胶色谱柱的装填是蛋白质分离的一个关键 装填时尽量紧密 不得有气泡存在 因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序 降低分离效果 也不能发生洗脱液流干的现象 一旦发生上述两种情况 色谱柱需要重新装填 4 洗脱时和浸泡凝胶所用的液体都是20mmol L的磷酸缓冲液 洗脱时 对洗脱液的流速要求保持稳定 共64页 35 答案 1 aa相对分子质量大 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 尼龙网和尼龙纱 3 气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序 降低分离效果 4 凝胶的交联程度 膨胀程度及分离范围凝胶得水值 即每克凝胶膨胀时吸水10g 5 相同保持稳定 共64页 36 题型三PCR扩增DNA片段典例3美国科学家莫里斯发明了PCR技术 PCR技术是一种DNA 复印机 它可以在数小时内将一个DNA分子复制出一千亿个 解决了检测样本扩增的难题 在人类基因组计划实施中 PCR技术使每个核苷酸的识别成本降低至5 10美元 莫里斯因发明PCR技术而荣获了诺贝尔奖 请回答下列问题 共64页 37 1 DNA复制时需要大量的 作原料 在DNA聚合酶的催化下以解旋后的DNA单链为 进行生物合成 2 在DNA分子解旋时必须加热 普通的酶容易 莫里斯从温泉中找到了耐95 高温的 解决了酶重复使用的难题 使链式反应成为可能 每次循环中分为 三步 3 高温酶的发现及应用说明了地球生物 的重要 大自然的 库是人类的宝贵财富 共64页 38 解析 考查了PCR技术的有关基础知识 内容比较简单 可根据课本基本知识答题 答案 1 脱氧核苷酸模板 2 变性 失活 TaqDNA聚合酶变性复性延伸 3 多样性基因 共64页 39 题型四植物芳香油的提取典例4阅读以下材料 完成相关问题 从玫瑰花中提取出的玫瑰精油称为 液体黄金 是世界香料工业不可取代的原料 多用于制造高级香水 化妆品等 提取出的玫瑰精油不含有任何添加剂或化学原料 是纯天然的护肤品 具有极好的抗衰老和止痒作用 能够促进细胞再生 防止肌肤老化 抚平肌肤细纹 还具有使人放松 愉悦心情的功效 玫瑰精油的化学性质稳定 难溶于水 易溶于有机溶剂 挥发性较强 共64页 40 1 根据材料中介绍的玫瑰精油的性质 要提取玫瑰精油可以用水中蒸馏和 法提取 但一般采用水中蒸馏的方法 其原因是该法具有 的优点 2 某同学在实验中设计了如图所示装置提取玫瑰精油 指出该装置中的两个错误 并予以改正 共64页 41 错误1 改正 错误2 改正 共64页 42 共64页 43 解析 1 应根据原料特点来选择提取方法 根据玫瑰精油挥发性强 化学性质稳定 可以用蒸馏法 而玫瑰精油还不溶于水 易溶于有机溶剂 故对于玫瑰精油还可以用有机溶剂萃取的方法 2 蒸馏装置中 温度计测的是蒸气温度 应使水银球与支管口下沿相平 冷凝管进水口在下 出水口在上 与蒸气流向相反 3 蒸馏得到乳浊液 为促进其分层 可加入NaCl 然后用分液漏斗将其分开 得到的油层中还含有少量的水分 可以用无水Na2SO4吸去 然后过滤即可 4 要提高产品品质 应严格控制蒸馏温度 适当延长蒸馏时间 共64页 44 答案 1 萃取设备简单 成本低 易操作 2 温度计位置太靠下温度计的水银球与蒸馏烧瓶的支管口下沿保持水平 冷凝器进水口 出水口接错冷凝管进水口在下 出水口在上 与蒸气流向相反 3 NaCl无水Na2SO4分液漏斗吸去油层中少量水分 4 严格控制蒸馏温度适当延长蒸馏时间 共64页 45 题型五胡萝卜素的提取典例5阅读下列材料 完成相关问题 从胡萝卜中提取出的橘黄色物质 包括多种结构类似物 统称为胡萝卜素 胡萝卜素通常是橘黄色结晶 化学性质比较稳定 不溶于水 微溶于乙醇 易溶于石油醚等有机溶剂 它的化学分子式中包含多个碳碳双键 根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为 三类 胡萝卜素是其中最主要的成分 胡萝卜素具有非常重要的作用 1 可作为优良的食用保键品 2 可作为禽畜饲料添加剂 3 可作为营养和着色两用的食品添加剂等 因此胡萝卜素的提取及鉴定引起人们很大的兴趣 共64页 46 1 胡萝卜素的萃取实验流程为 胡萝卜 粉碎 干燥 萃取 过滤 浓缩 胡萝卜素 萃取过程中采用水浴加热的原因是什么 2 萃取的效率主要取决于 共64页 47 3 如下图为胡萝卜素粗品鉴定装置示意图 请据图回答下列问题 胡萝卜素粗品鉴定的方法名称是 图中b的名称是 a的作用是 e为 对于e实验时应注意 f为 常用 如果层析液没及e会导致 共64页 48 解析 1 萃取过程应该避免明火加热 采用水浴加热 这是因为有机溶剂都是易燃物 直接使用明火加热 容易引起燃烧 爆炸 2 萃取的效率与萃取剂和原料有密切的关系 但其主要取决于萃取剂的性质和使用量 其次还受到原料颗粒的大小 紧密程度 含水量 萃取的温度和时间等条件的影响 3 对胡萝卜素提取的粗品进行鉴定采用的是纸层析法 其原理是滤纸对各有机成分的吸附力不同而导致随层析液在滤纸上的运动速度不同 从而使各成分分开 因层析液易挥发 故应在色谱器上方用玻璃盖严 在进行点样时 应注意点样要快速细致 并保持滤纸干燥 层析液的深度不得超过滤纸基线 否则点样处的有机成分会溶于层析液中 使实验失败 共64页 49 答案 1 有机溶剂遇明火易燃烧爆炸 2 萃取剂的性质和使用量 3 纸层析法 色谱容器防止层析液挥发 样品原点点样应该快速细致并保持滤纸干燥 溶剂石油醚 胡萝卜素溶解在层析液中 使实验失败 共64页 50 随堂演练1 以花椰菜为实验材料进行DNA的粗提取实验 步骤如下 准备材料 将新鲜花椰菜和体积分数为95 的酒精溶液放入冰箱冷冻24h 研磨细胞 获取含DNA的滤液 向碎花椰菜中加入一定的洗涤剂和食盐 进行充分的搅拌和研磨 过滤后收集滤液 去除溶液中的杂质 也就是DNA的纯化 DNA的析出与鉴定 共64页 51 据课本有关知识回答下列问题 1 加入洗涤剂的作用是什么 2 加入食盐的作用是什么 3 如果研磨不充分 会对实验结果产生怎样的影响 4 第二步结束后 获得的滤液中可能会有哪些细胞成分 5 常温下酒精溶液也可使DNA析出 可实验中一般要求采用体积分数为95 的冷却的酒精 从理论上分析 预冷的酒精有什么特点 6 DNA鉴定的方法有哪些 共64页 52 解析 本题大多考查了课本旁栏思考题 属于理解记忆内容 5 6 两小题考查学生的知识面和分析问题能力 共64页 53 答案 1 洗涤剂是一些离子去污剂 它能溶解细胞膜 有利于DNA的释放 2 食盐的主要成分是NaCl 适度的食盐溶液有利于DNA的溶解 3 研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全 提取的DNA量变少 影响实验结果 导致看不到丝状沉淀物 用二苯胺鉴定不显示蓝色 4 可能含有核蛋白 多糖和RNA等杂质 5 一是抑制DNA水解酶活性 防止DNA降解 二是降低分子运动 易于形成沉淀析出 三是低温有利于增加DNA分子柔韧性 减少断裂 6 二苯胺法 紫外灯照射法 电泳法 共64页 54 2 蛋白质是生命活动不可缺少的物质 人类要对蛋白质进行研究和应用 首先要获得纯度较高的蛋白质 回答下列有关问题 1 蛋白质各种特性的差异 如 溶解度 和对其他分子的亲和力等等 可以用来分离不同的蛋白质 2 和 是两种常用的电泳方法 在 时通常运用SDS一聚丙烯酰胺凝胶电泳 3 分离血红蛋白溶液时 将混合液离心后可看到试管中的溶液分为4层 第1层为 的 第2层为 固体 是 的沉淀层 第3层是 液体 是 的水溶液 第4层是其他杂质的 沉淀物 共64页 55 4 在装填凝胶色谱柱时应注意哪些问题 5 如何判断血红蛋白分离是否成功 共64页 56 解析 本题是对蛋白质提取和分离的考查 属于识记范畴 可从课本上找到答案 共64页 57 答案 1 分子的形状和大小所带电荷的性质和多少吸附性质 2 琼脂糖凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质相对分子质量 3 无色透明甲苯层白色薄层脂溶性物质红色透明血红蛋白暗红色 4 在色谱柱中装填凝胶的时候要尽量紧密 以减小凝胶颗粒之间的空隙 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 共64页 58 5 如果凝胶色谱柱装填得成功 分离操作也正确的话 能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀 狭窄 平整 随着洗脱液缓慢流出 如果红色区带歪曲 散乱 变宽 说明分离的效果不好 这与凝胶色谱柱的装填有关 共64页 59 共64页 60 B 准备要拷贝的DNA 如果要拷贝自己的DNA 可以用一牙签轻刮口腔内壁 将牙签放入蒸馏水中摇动 加热蒸馏水至沸腾 使细胞破碎放出DNA 用离心机离心后 去除蒸馏水中较大的细胞碎片 这时上清液中就有了较纯的DNA 共64页 61 第 步 聚合酶链式反应 1 将DNA B 放入汤 A 中 2 水浴加热 首先加热至94 使DNA双螺旋解旋 历时1min 然后降至55 使引物结合到DNA上 历时90s 最后升温至72 与聚合酶共同作用使DNA拷贝 历时90s 3 重复步骤 2 每重复一次 即完成一次拷贝 共64页 62 回答下列问题 以上材料可以说明 A DNA的复制必须在活细胞内才能完成B DNA能指导蛋白质的合成C 在合适的条件下 非细胞环境也能进行DNA的复制D PCR技术是一种无性生殖技术 共64页 63 若用人体细胞内的遗传物质作PCR扩增 则扩增后的几百亿条DNA起码可分为46种 要将之分开 可用电泳 染色的技术 用的试剂有溴化ethidium等 有些试剂毒性较强 因此应戴上化学实验用手套作为防护措施 以免皮肤接触 溴化ethidium是一种强烈的诱变物 若接触皮肤活细胞 很可能会引起 A 该个体产生变异较大的后代B 基因重组C 癌变D 皮肤外层是死细胞 该物质接触皮肤后对人体不会有影响 共64页 64 PCR技术中用到的DNA聚合酶 取自生长在温泉中的一种细菌 就PCR技术来讲 你认为使用这种细菌中提取的酶较普通的动植物体内提取的DNA聚合酶的优势是 多聚酶链反应汤中 DNA单元 是指 A DNTPB DNA片段C 基因D NTPE RNA片段F 染色体G 引物H 矿物油I DNA聚合酶J 缓冲液K 汤的所有组合 共64页 65 解析 本题考查PCR技术的具体操作程序 PCR技术与DNA细胞内复制的区别是在细胞外进行 解旋过程是利用DNA热变性原理 所以DNA聚合酶要用在较高温度中不变性的DNA聚合酶 从反应汤的配方组成可以看出 DNTP是DNA的原料 即 DNA单元 答案 3 C C 耐高温 在较高温度中不变性 A 共64页 66 4 请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题 1 植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法 和 2 芳香油溶解性的特点是不溶于 易溶于 因此可用 作为提取剂来提取芳香油 3 橘子果实含有芳香油 通常可用 作为材料提取芳香油 而且提取时往往选用新鲜的材料 理由是 4 对材料压榨后可得到糊状液体 为除去其中的固体物获得乳状液可采用的方法是 共64页 67 5 得到的乳状液加入氯化钠并放置一段时间后 芳香油将分布于液体的 层 原因是 加入氯化钠的作用是 6 从乳状液中分离得到的芳香油中要加入无水硫酸钠 此试剂的作用是 共64页 68