DNA和蛋白质技术

专题5DNA和蛋白质技术,基础自主梳理,一、血红蛋白的提取和分离1凝胶色谱法：也称_，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。2电泳(1)概念：电泳是指_在电场的作用下发生迁移的过程。(2)特点：电泳利用待分离样品中各种分子_的差异以及分子本身的大小、_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。,分配色谱法,带电粒子,带电性质,形状,二、PCR技术扩增DNA片段1PCR技术(1)PCR：_的简称，是一种体外迅速扩增_的技术。(2)扩增方向：总是从子链的5端向_端延伸。(3)引物特点：是一小段_或DNA，能与DNA母链的一段碱基序列互补配对，用于PCR的引物长度通常为_个核苷酸。(4)原理：DNA复制原理。(5)条件：DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种_，四种脱氧核苷酸、耐热的_，同时控制温度。,多聚酶链式反应,DNA片段,3,RNA,2030,引物,DNA聚合酶,高频考点突破,1基本原理(1)血细胞在蒸馏水中易吸水而导致细胞膜和核膜的破裂，据此可得含核DNA的溶液。(2)DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低。(3)DNA不溶于酒精溶液；不被蛋白酶所水解；可被二苯胺染成蓝色。,科目一考试网,金手指驾校网,2方法目的,(1)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，使DNA从溶液中析出。(2)预冷的酒精溶液具有以下优点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。【易误警示】本实验用鸡血细胞作实验材料，不能用哺乳动物的成熟红细胞，原因是哺乳动物的成熟红细胞内无细胞核，但它可以作为血红蛋白提取和制备细胞膜的理想材料。,即时应用(随学随练，轻松夺冠)1在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，将提取获得的DNA的黏稠物(还含有许多杂质)分别处理如下：第一，放入0.14mol/L的NaCl溶液中，搅拌后过滤，得滤液A和黏稠物a。第二，放入2mol/L的NaCl溶液中，搅拌后过滤，得滤液B和黏稠物b。第三，放入冷却的95%的酒精溶液中，搅拌后过滤，得滤液C和黏稠物c。以上过程获得的滤液和黏稠物中，因含DNA少而可以丢弃的是_。,解析：在不同浓度的NaCl溶液中，DNA的溶解度不同。在0.14mol/L的NaCl溶液中DNA溶解度最小，DNA析出，呈丝状物，过滤后存在于黏稠物a中；在2mol/L的NaCl溶液中DNA溶解度最大，所以DNA溶解，过滤后存在于滤液B中；酒精可使DNA分子凝集，因此，在冷却的95%的酒精溶液中DNA凝集，呈丝状物，过滤后存在于黏稠物c中。答案：A、b、C,【拓展深化】引物是指能够与DNA母链的一段碱基序列互补配对的一小段DNA或RNA。DNA聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增。,即时应用(随学随练，轻松夺冠)2PCR利用了DNA热变性的原理，PCR仪实际上也是一种能自动调控温度的仪器。对PCR过程中“温度的控制”的下列说法错误的是()A酶促反应需要高的温度，是为了确保模板的单链B延伸的温度必须大于复性温度，而小于变性温度CDNA聚合酶不能热变性，要用耐高温的聚合酶DDNA解旋酶不能热变性，为了确保模板是单链,解析：选D。PCR是一种体外DNA扩增技术。DNA双链的解开不需要解旋酶，靠高温使其变性，双螺旋结构解体，双链分开；复性前，在耐高温的DNA聚合酶的作用下根据碱基互补配对原则合成新的DNA，因此延伸的温度要大于复性温度，小于变性温度。,1方法及原理,2.实验操作程序(1)样品处理红细胞的洗涤：除去杂蛋白，以利于后续步骤的分离纯化；血红蛋白的释放：使红细胞破裂，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法来测定蛋白质的分子量，即对血红蛋白进行纯度鉴定。【易误警示】相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，而相对分子质量较大的蛋白质只能在凝胶外部移动，因此蛋白质分子彼此分离。,即时应用(随学随练，轻松夺冠)3在血红蛋白的整个提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理的目的是(多选)()A防止血红蛋白被氧气氧化B血红蛋白是一种碱性物质，需要酸中和C防止色谱柱内产生气泡，影响洗脱效果D让血红蛋白处在稳定的pH范围内，维持其结构和功能解析：选CD。在血红蛋白的提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理的目的是防止色谱柱内产生气泡，影响洗脱效果，同时为了让血红蛋白保持在体内所处的环境，以维持其结构和功能。,命题视角剖析,PCR原理及过程PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的方法，用于放大特定的DNA片段，数小时内可使目的基因片段扩增到数百万个拷贝的分子生物学技术。PCR需要模板DNA、引物、脱氧核糖核苷酸和DNA聚合酶等条件。下图为模板DNA分子及2种引物，请回答相关问题：,(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中先用95高温处理的目的是_；而这一过程中在细胞内是通过_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_。,【尝试解答】(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，见右图(3)(2112)(4)5到3DNA聚合酶只能从引物的3端拼接单个脱氧核苷酸分子,【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，符合高考对选修内容考查的特点。PCR技术又称多聚酶链式反应，在PCR中先用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5到3。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(22102)(2112)个。,DNA的粗提取(2010年高考江苏卷)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。,【尝试解答】(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和，静置一段时间，吸取上清液,【解析】根据步骤中选择了不同的材料，在不同条件下的处理，可判断出本实验的目的是探究不同材料和不同条件对DNA提取量的影响，是DNA粗提取与鉴定实验的应用；缓缓搅拌能够有效防止因DNA断裂而影响实验结果；结论可以从表格得到的提取量得出，低温下获得的DNA含量较多是因为低温抑制了相关酶的活性，使DNA降解速度减慢；依据氯仿的特性，可以在第三步获得的溶液中加入等量氯仿，静置并吸取蛋白质含量较少的DNA上清液，获得纯度更高的DNA。,对DNA粗提取与血红蛋白提取易于混淆,自我挑战(2011年江苏高三调研)下列关于DNA和血红蛋白的提取与分离实验的叙述中，正确的有(多选)()A提取动物细胞中的DNA和蛋白质可以采用蒸馏水胀破细胞的方法B采用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA的方法可去除蛋白质等杂质C蛋白质纯化过程中采用透析法可去除溶液中的小分子杂质D血红蛋白只能采用凝胶色谱法纯化，DNA则可采用电泳、盐析等方法纯化【尝试解答】_ABC_,【解析】将动物细胞放在蒸馏水中，由于渗透吸水，可使细胞膜破裂，从而释放出细胞中的蛋白质和DNA，因此A选项