选修1专题五DNA和蛋白质技术.doc

专题五 DNA和蛋白质技术课题1 DNA的粗提取课标要求（一）、能力要求1. 掌握DNA粗提取与鉴定的原理2. 能够掌握提取DNA的实验操作中的主要步骤3. 熟练进行实验操作，掌握实验方法4. 根据实验目的和要求进行实验设计（二）、内容要求1. 了解DNA的物理化学性质，DNA的溶解性2. 二苯胺法鉴定DNA的方法和原理。重难热点归纳课题重点：DNA的粗提取和鉴定方法。课题难点：DNA的粗提取和鉴定方法。复习策略1. 了解DNA的物理化学性质，DNA的溶解性2. 二苯胺法鉴定DNA的方法和原理3. 说明实验原理；明确每一步操作的道理；能够设计实验装置；学会控制实验条件；分析和评价实验方案、实验装置、实验成败的原因经典例题剖析例1 在DNA分子的粗提取实验中，两次向烧杯中加入蒸馏水的作用是（ ）A. 稀释血液、冲洗样品B. 使血细胞破裂，降低NaCl浓度使DNA析出C. 使血细胞破裂，增大DNA溶解度D. 使血细胞破裂，提取含杂质较少的DNA解析：在该实验过程中，第一次加入蒸馏水的目的是使血细胞过度吸水而破裂，以便核物质溶解。第二次加入蒸馏水是为了降低NaCl浓度至0.14mol/l，因为此时的DNA溶解度最小，可使DNA析出。例2 在制备鸡血细胞液的过程中，加入柠檬酸钠的目的是（ ）A. 防止凝血 B. 加快DNA析出 C. 加快DNA溶解 D. 加速凝血解析：柠檬酸钠的作用是利用柠檬酸根离子与血浆中Ca2+离子结合成柠檬酸钠，降低Ca2+离子浓度，使有关凝血酶活性降低。因此柠檬酸钠是抗凝血物质，防止凝血，有利于鸡血细胞液的制备。答案：A例3 去除DNA杂质时，可直接在滤液中加入（ ），反应1015minA. 嫩肉粉 B. 蒸馏水 C. 2mol/lNaCl D. 酒精解析：嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能够分解蛋白质答案： A例4 DNA在NaCl溶液中溶解度有二重性，随着NaCl溶液的变化而变化。（1）请在下列NaCl溶液中选出溶解度能使DNA析出最彻底的一种（ ）和溶解度最高的一种（ ）A. 0.14mol/l B. 2mol/l C. 0.15mol/l D. 0.3mol/l（2）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，利用这一原理可以_，可以推测溶于酒精中的物质可能有_。（3）利用DNA与_变蓝色的特性，将该物质作为鉴定_的试剂。其实验过程要点是向放有_的试管中加热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。解析：根据实验原理可知DNA在0.14mol/l的NaCl溶液中溶解度最低，在高浓度2mol/l中，溶解度最高。DNA存在于染色体上，为了把DNA和其他物质分开，采取DNA不溶于酒精的方法，目的是除去杂质；利用DNA与二苯胺（沸水浴）成蓝色的特性，可以鉴定提取的DNA。答案：（1）A；B （2）除去杂质；某些脂类、蛋白质、糖类或其他大分子物质 （3）二苯胺；DNA；DNA；二苯胺试剂；沸水中水浴加热；冷却后；高例5 关于DNA在NaCl溶液中的溶解度，下面叙述中正确的时（ ）A. 随着NaCl溶液浓度的增大，DNA在NaCl溶液中的溶解度也增大B. 随着NaCl溶液浓度的减少，DNA在NaCl溶液中的溶解度也减少C. DNA在NaCl溶液中的溶解度与NaCl溶液的浓度无关D. 当NaCl溶液的浓度为0.14mol/l时，DNA的溶解度最低答案：D例6 在“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，将提取获得的含有DNA的粘稠物（还含有较多杂质）分别处理如下：第一， 放入0.14mol/l的NaCl溶液，搅拌后过滤，得滤液A和粘稠物a第二， 放入2mol/l的NaCl溶液，搅拌后过滤，得滤液B和粘稠物b第三， 放入冷却的95%的酒精溶液中，搅拌后过滤，得滤液C和粘稠物c 以上过程获得的滤液和粘稠物中因含DNA少而可以放弃的是_。解析：在不同浓度的NaCl溶液中DNA的溶解度是不同的。在0.14mol/l的NaCl溶液中DNA的溶解度最小，呈丝状物析出。在2mol/l的NaCl溶液中DNA的溶解度最大，所以DNA呈溶解状态，过滤后存在于滤液中。酒精溶液可使DNA分子凝集，呈丝状物，过滤后存在于粘稠物中。答案：A、b、C基础试题训练1. 下列关于DNA粗提取与鉴定的说法正确的是（ ） A、氯化钠的浓度越低，对DNA的溶解度越大 B、人血也可代替鸡血进行实验 C、柠檬酸钠的主要作用是加速血细胞破裂D、DNA不能溶于酒精2. 在破碎鸡血细胞时，要先加入20ml的蒸馏水，其作用是（ ）A. DNA溶解于水B. 血细胞破裂，DNA释放C. 稀释血液，防止凝固D. 有利于搅拌3. 在DNA的粗提取过程中，为了提取鸡血细胞中的核物质，需向鸡血细胞液中注入适量的液体，既使条件很不充分的条件下，所注液体也不能用（ ）A、未灭菌处理的但无污染的池水 B、未长期静置的自来水C、灭菌后的蒸馏水 D、灭菌后的生理盐水4. 在DNA粗提取实验中，向在溶解DNA的NaCl溶液中，不断加入蒸馏水的目的是（ ） A、有利于溶解DNAB、有利于溶解杂质C、减少DNA的溶解度D、减少杂质的溶解度5. 下列关于DNA粗提取与鉴定的说法正确的是 （ ）A、氯化钠的浓度越低，对DNA的溶解度越大B、人体的血液不可代替鸡血进行该实验C、柠檬酸钠的主要作用是加速血细胞破裂D、利用DNA易溶于酒精的特点可除去DNA中的部分杂质6. 下列操作中，对DNA的提取量影响较小的是（ ）A. 使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，发出DNA等核物质B. 搅拌时，要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动C. 在析出DNA粘稠物时，要缓缓加蒸馏水，直至溶液中粘稠物不再增多D. 在用酒精沉淀DNA时，要使用冷酒精，甚至再将混合液放入冰箱中冷却7. 有关DNA粗提取的描述中，正确的是（ ）A. NaCl溶液的浓度越大，DNA的溶解度越大B. DNA易溶于酒精C. 在破裂的鸡血细胞中加入蒸馏水，可使其破裂，放出DNA D. 在破裂的鸡血细胞溶液中，加入2mol/l的NaCl溶液，可使DNA大量析出8. 若选择的实验材料为植物细胞，破碎细胞时要加入一定量的洗涤剂和食盐，加入食盐的目的是（ ）A. 利于DNA的溶解B. 分离DNA和蛋白质C. 溶解细胞膜D. 溶解蛋白质9. 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. 盐酸10. DNA不溶于（ ） A. NaCl溶液 B. KCl溶液 C. C2H5OH溶液 D. MgCl溶液11. 提取含杂质较少的DNA所用的溶液是（ ）A. NaCl溶液B. 冷却的酒精体积分数为90的溶液C. 加热的酒精体积分数为90的溶液D. 冷却的酒精体积分数为90的溶液12. 如果在除去杂质时选择方案三，为什么要将滤液放在6075的恒温水浴箱中保温1015min（ ）A. 使DNA变性B. 使蛋白质变性C. 使DNA和蛋白质变性D. 分解蛋白质13. 在研究DNA的基因样本前，采集来的血样需用蛋白水解酶处理，然后用有机溶剂除去蛋白质。请问：用蛋白质水解酶处理血样的目的（ ）A. 除去血浆中的蛋白质B. 除去染色体上的蛋白质C. 除去血细胞表面的蛋白质D. 除去血细胞中的所有蛋白质，使DNA释放，便于进一步提纯14. 回答下列关于DNA粗提取实验的问题：（1）实验中，在鸡血细胞液中加入20ml蒸馏水的目的是_，当过滤取得滤液后，再向溶液中加入2mol/l的NaCl溶液的目的是_。接着向NaCl溶液中加蒸馏水的目的是_。（2）DNA在NaCl溶液中的溶解度是变化的，当丝状物不再增加时，NaCl溶液的浓度相当于_。创新应用训练以花椰菜为实验材料进行DNA的粗提取实验： （1） 准备材料：将新鲜的花椰菜和体积分数为95的酒精溶液放入冰箱冷却24h。（2） 研磨细胞，获取含DNA的滤液：将花椰菜中加入一定的洗涤剂和食盐，进行成分的搅拌和研磨，过滤后收集滤液 加入洗涤剂的作用是什么？ 加入食盐的作用是什么？ 这一步是实验成功与否的关键，如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？ 此步骤获得的滤液中可能会有哪些细胞成分？（3） 去除溶液中的杂质，也就是DNA的纯化 DNA的纯化利用了DNA的哪些特性？ 根据实际情况，写出你去除杂质的设计方案并写出方案依据的原理？（4） DNA的析出与鉴定 常温下的酒精溶液也可使DNA析出，可实验一般要求采用预冷的体积分数为95的酒精溶液，从理论上分析，冷却的酒精溶液有什么特点？ DNA鉴定的方法有哪些？ 参考答案：1.D 2.B 3.A 4.C 5.B 6.B 7.C 8.A 9.B 10.C 11.D 12.B 13.D 14.(1) 稀释鸡血细胞，使细胞破裂，放出DNA；溶解DNA；降低NaCl溶液的浓度，使更多的DNA析出。 （2）0.14mol/l 课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段课标要求（一）、能力要求1. 掌握PCR技术的基本原理2. 能够掌握PCR实验操作中的主要步骤3. 了解PCR实验中每个步骤所发生的变化4. 熟练进行实验操作，掌握实验方法（二）、内容要求1. PCR的反应过程2. DNA的合成方向3. PCR反应所需的实验条件4. PCR反应缓冲液的组成成分5. Taq DNA聚合酶的应用6. PCR实验中的具体操作步骤和实验操作中的注意事项7. PCR产物检测的方法重难热点归纳课题重点：PCR的原理和PCR的基本操作 课题难点：PCR的原理复习策略4. PCR技术的基本原理5. PCR技术的反应过程、实验条件、反应物的各种组成成分6. PCR实验中具体操作步骤和实验操作中的注意事项 7. PCR产物的检测方法经典例题剖析例1 在（ ）的温度范围内，DNA的双螺旋结构解开 A. 1020 B. 80100 C. 2030 D. 4060解析：蛋白质大多不能忍受6080的高温，而DNA在80以上才会变性。答案：B例2 关于DNA的复制，下列叙述正确的是（ ）A. DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从5端延伸DNA链B. DNA复制不需要引物C. 引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合D. DNA的合成方向总是从子链的3端向5端延伸解析：由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3端即复制方向由3端向5端延伸；由于DNA分子是反向平行的，子链是依据碱基互补配对原则，在DNA聚合酶作用下合成的，其合成方向是从子链5端向3端延伸。答案：C例3 下列有关PCR描述，不正确的是（ ）A. 是一种酶促反应B. 引物决定了扩增的特异性C. 扩增产量按y（1X）nD. 扩增对象是氨基酸序列E. 扩增对象是DNA序列解析：PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，它以极少量的DNA为模板，以四种脱氧核苷酸为原理，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，短时间内迅速复制上百万份的DNA拷贝，其扩增产量为y（1X）n，y代表DNA片段扩增后的拷贝数，x表示平均每次的扩增效率，n代表循环次数，因此答案选D。答案：D例4：（1）PCR反应需要的条件：缓冲溶液、DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶，为什么？（2）在PCR反应中与解旋酶作用相同的操作是：_。解析：生物体外，利用DNA的热变性原理：80100时DNA的双螺旋结构将解体，双链分开。答案：（1）PCR 反应的本质是DNA复制，其需要条件类似于生物体内DNA的复制 （2）95变性例5 空难之后对面目全非的航天员遗体残骸辨认可借助DNA杂交技术。该技术是从尸体和死者家属提供的死者生前的生活用品中分别提取DNA，在一定温度下水浴共热，使DNA的氢键断裂，双链打开。若两份DNA样本来自同一个体，在温度降低时，两份样本中的DNA单链会通过氢键连接在一起；反之，则不能互补。已知某DNA单链碱基组成为ATCCGAT，则与它互补的另一条单链组成为_，为保证准确性，需用较多的DNA样品，这可以通过一定的技术使DNA分子大量复制，若一个DNA分子中，腺嘌呤含量为15，复制所用的原料均为3H标记的脱氧核苷酸，经四次复制后，不含3H的DNA单链占全部单链的_，子代DNA分子中胞嘧啶的比例为_。解析：在DNA中，两条链上的碱基是互补的，即：A和T，G和C相互配对。答案：TAGGCTA；1/16；35基础试题训练1. 引物的作用是（ ） A. 打开DNA双链 B. 催化合成DNA子链 C. 使DNA聚合酶能够从引物的3端开始复制 D. 提供模板2. DNA复制过程中的前提是（ ） A. 获得引物 B. 催化合成DNA子链 C. 解旋 D. 4种脱氧核苷酸3. PCR操作中，从第二轮循环开始扩增的DNA片段（ ） A. 固定长度 B. 一端固定 C. 都不固定 D. 不能确定4. 从第二次循环开始，复制的DNA片段呈（ ）扩增。 A. 直线 B. 指数 C. 对数 D. 不变5. 有关PCR的叙述中正确的是（ ） A. PCR反应所需要的引物只是RNA B. PCR反应所需要的材料是核糖核苷酸 C. PCR反应所需要的酶在60会变性 D. PCR反应需要在一定的缓冲溶液中进行6. 下列操作过程的叙述中错误的是（ ） A. PCR实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌 B. PCR所用缓冲液和酶从冰箱拿出之后，迅速融化 C. PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在20储存 D. 在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换7. PCR利用了DNA的（ ）原理，来控制DNA的解聚和结合 A. 特异性 B. 稳定性 C. 热变性 D. 多样性8. 假设PCR反应中，只有一个DNA的片段作为模板，在5次循环后，反应物中大约有（ ）个这样的DNA片段。 A. 8 B. 16 C. 32 D. 649. 解旋酶的作用是（ ） A. 打开DNA双链 B. 提供DNA复制的模板 C. 催化合成DNA子链 D. 增加PCR的效率10. 在PCR反应中，只有一个DNA的片段作为模板，经过一次循环后，含引物I的DNA单链占DNA总链数的（ ） A. 1/2 B. 1/4 C. 1 D. 1/811. TaqDNA聚合酶的特点是（ ） A. 耐高温 B. 耐盐酸 C. 耐强碱 D. 不耐热12. PCR的每次循环都可以分为三步，按循环的顺序排列是（ ） A. 变性、延伸、复性 B. 变性、复性、延伸 C. 复性、变性、延伸 D. 延伸、变性、复制13. DNA复制时，合成DNA新链之前必须合成（ ） A. DNA引物 B. RNA引物 C. 新的脱氧核苷酸 D. 核苷酸14. （1）PCR与生物体内的DNA复制有何区别？ （2）PCR每次循环都可分为_、_和_三步。（3）_的发现和使用大大增加了PCR的效率，使PCR技术趋向_。（4）PCR通过控制_来控制双链的_与_。（5）PCR反应需要一定的缓冲溶液中提供_分别与两条模板结合的_、_种脱氧核苷酸、_的DNA聚合酶。（6）从第二轮循环开始，DNA聚合酶只能特异的复制_的DNA序列，使这段_的序列呈指数扩增。15. 在试管中合成DNA的实验过程是：先把高能磷酸键基因接到四种脱氧核糖上，然后将这四种磷酸脱氧核苷酸放入一支试管中，还要加入从某种生物内提取的DNA聚合酶等酶系，最后放入少量的15N标记的人体DNA分子，将试管放在适宜的温度环境中，根据下列实验结果回答问题：（1）生化分析得知：新合成的DNA分子中，A=T, G=C，这个事实说明DNA的合成遵循_，新合成DNA分子中（A+T）/(G+C)的比率与15N标记的DNA一样，这说明新的DNA分子是_。生化分析还得知，新合成的DNA分子中带有15N标记的DNA链占50，这个事实说明_。（2）如果以不同生物的DNA为模板合成的各个新DNA分子之间，（A+T）/(G+C)的比值是否相同，为什么？_。（3）分别以不同生物的DNA为模板合成的各个新DNA分子之间存在着差异，这些差异是什么？_。（4）在一个新合成的DNA分子中，（A+T）/(G+C)的值是否与它的模板DNA的另一条单链相同？_。参考答案：1. D 2. D 3. D 4. B 5. D 6. B 7. B 8. C 9. A 10. B 11. A 12. A 13. B 14. （1）PCR反应不需要解旋酶，而生物体内DNA复制时需要解旋酶；PCR需要耐热的DNA聚合酶，而生物体内DNA聚合酶在高温的时候会变性。PCR一般要经历三十多次循环，而生物体内DNA复制需要生物体自身的控制。 （2）变性；复性；延伸 （3）Taq聚合酶；自动化 （4）温度；解聚；结合 （5）DNA模板；两种引物；四；耐热 （6）处于两个引物之间；固定长度 15. （1）碱基互补配对原则；以DNA分子为模板的复制产物；DNA复制是半保留复制 （2）相同；因为所有DNA双链中，A与T数目相同，C与G数目相同 （3）碱基的数目、比例和排列序列不同 （4）相同课题3 血红蛋白的提取和分离课标要求（一）、能力要求1. 血红蛋白提取和分离的基本原理2. 血红蛋白提取和分离的实验操作步骤3. 电泳分离样品的原理4. 熟练进行实验操作，掌握实验方法（二）、内容要求1. 了解凝胶色谱法的用途2. 掌握凝胶色谱法分离蛋白质的原理。3.了解缓冲溶液的组成和作用机理4. 熟悉一般缓冲溶液的配制方法5. 电泳的基本原理6. 了解不同类型的电泳。重难热点归纳课题重点：凝胶色谱法的原理和方法。课题难点：样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填。复习策略8. 血红蛋白提取和分离的基本原理和实验操作步骤9. 凝胶色谱法的原理和方法。10. 样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填。11. 熟悉一般缓冲溶液的配制方法12. 了解电泳的基本原理和不同类型的电泳经典例题剖析例1 利用凝胶色谱法，什么样的蛋白质先洗脱出来（ ）A. 相对分子质量大的B. 溶解度高的C. 相对分子量小的D. 所代电荷多的解析：凝集色谱法使根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量大的蛋白质，路程较短，移动速度较快，首先洗脱出来。答案：A例2 蛋白质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中的技术答案：C例3 在电场作用下，带电分子会如何移动？解析：生物大分子中有些可解离的基因，在一定PH作用下，这些基因会带上正电或负电，在电场作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。答案：这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。例4 本课题中需要用缓冲液，缓冲溶液在一定范围内能抵制外界酸、碱对溶液PH值的影响，维持PH基本不变。那么在其他的科学实验中，我们会用到哪些缓冲实验呢？解析：注意联系化学知识来综合解答答案：在PCR技术进行DNA扩增时也用到了缓冲溶液；取人体的血液做体外实验，仍要维持人体血液7.357.45的PH范围，而血浆中本来就存在缓冲对H2CO3/NaHCO3。可以抵抗外来酸、碱对PH造成的变化；在研究光合作用时，一般用NaHCO3溶液作为CO2的缓冲液等。基础试题训练1. 凝胶色谱法分离蛋白质的依据是（ ） A. 对其他分子的亲和力 B. 溶解度 C. 所带电荷多少 D. 相对分子质量的大小2. 凝胶色谱法中所用的凝胶化学本质大多是（ ） A. 糖类化合物 B. 脂质 C. 蛋白质 D. 核酸3. 选用红细胞作为分离蛋白质的实验材料，有何好处（ ） A. 血红蛋白是有色蛋白 B. 红细胞无细胞核 C. 红细胞蛋白质含量高 D. 红细胞DNA含量高4. 将搅拌好的混合液离心来分离血红蛋白溶液时，第二层是（ ） A. 甲苯 B. 血红蛋白水溶液 C. 脂溶性物质的沉淀层 D. 其他杂质的沉淀5. 血红蛋白因含有（ ）而呈红色 A. O2 B. CO C. CO2 D.血红素6. 下列操作正确的是（ ） A. 分离红细胞时采用低速长时间离心 B. 红细胞释放出血红蛋白只需要加入蒸馏水就可 C. 分离血红蛋白溶液是低速短时间离心 D. 透析时要用20mmol/l的磷酸缓冲液，透析12h7. 样品的加入和洗脱的叙述正确的是（ ） A. 先加入1ml透析后的样品 B. 加样前要使缓冲液缓慢下降全部流出 C. 如果红色带均匀一致的移动，说明色谱柱制作成功 D. 洗脱时可以用缓冲液也可以用清水8. 下列有关提取和分离血红蛋白的程度叙述错误的是（ ） A. 样品的处理就是通过一系列操作收集到血红蛋白溶液 B. 通过透析可以去除样品中分子质量较大的杂质，此为样品的粗提取 C. 可通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去，即样品的纯化 D. 可通过SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血红蛋白的纯度9. 凝胶色谱法操作正确的是（ ） A. 将橡皮塞上部用刀切出锅底状的凹穴 B. 将橡皮塞下部切出凹穴 C. 插入的玻璃管的上部要超出橡皮塞的凹穴底面 D. 将尼龙网剪成与橡皮塞下部一样大小的圆片10. 样品的加入和洗脱的操作不正确的是（ ） A. 加样前