选修1第五讲DNA和蛋白质技术(教材专题5)

1、选修1,高考成功方案第1步,高考成功方案第2步,高考成功方案第3步,第五讲,一、DNA的粗提取和鉴定1DNA的粗提取原理(1)根据DNA的溶解性，DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同。如图表示DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl溶液浓度变化而变化的曲线。(2)根据DNA，可用95%的冷酒精析出DNA。(3)根据DNA对的耐受性。,不溶于酒精溶液,酶、高温和洗涤剂,2DNA的提纯(1)方案一：利用DNA在不同的原理，通过控制NaCl溶液的浓度除去杂质。(2)方案二：直接在DNA滤液中加入，其中的能够分解蛋白质。(3)方案三：将DNA滤液放在的恒温水浴箱中保温1015

2、min。,木瓜蛋白酶,嫩肉粉,不同浓度的NaCl溶液中溶解度,6075,3DNA的鉴定(1)所用试剂：。(2)处理方法：将试剂与DNA溶液混合后5min。(3)现象：溶液颜色变。,二苯胺试剂,沸水加热,蓝,二、多聚酶链式反应扩增DNA片段(1)PCR原理：。,DNA的热变性,DNA缓慢，分离的DNA链又重新结合成双链DNA,冷却,(2)PCR的反应过程：变性：当温度上升到以上时，双链DNA解聚为。复性：温度下降到50左右时，两种通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。延伸：温度上升到左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸(A，T，C，G)在的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。,90,单链,引

3、物,72,DNA聚合酶,PCR反应的结果：DNA聚合酶只能特异地复制的DNA序列，使这段固定长度的序列呈扩增。,处于两个引物之间,指数,三、血红蛋白的提取和分离实验1凝胶色谱法的原理凝胶色谱法(也称分配色谱法)是根据将不同分子分离开来，即：的蛋白质容易进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度；而蛋白质不能进入凝胶内部，则移动速度，从而使相对分子质量不同的蛋白质得以分离。,相对分子质量大小,大分子,较慢,相对分子质量较小,较快,2血红蛋白分离实验操作,做一题例1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()ADNA在NaCl溶液中的溶

4、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DNACDNA是大分子有机物，不溶于水而易溶于有机溶剂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CNaCl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

5、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右图所示。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，涨破后过滤用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CBEDA。,答案(1)B(2)B(3)CBEDA加速血细胞的破裂降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出充

6、分预冷提取含杂质较少(或较纯净)的DNA(4)二苯胺(或甲基绿)蓝色(绿色),链一串1DNA粗提取与鉴定中不同试剂的用途及原理比较,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,关键一点(1)鸡血经济且易制得，鸡血中的红细胞、白细胞都具有细胞核，含大量DNA。(2)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。(3)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。,通一类1DNA粗提取的实验材料中有三次过滤：(1

7、)过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液；(2)过滤含黏稠物的0.14mol/LNaCl溶液；(3)过滤溶解有DNA的2mol/LNaCl溶液。以上三次过滤分别为了获得()A含核物质的滤液、纱布上的黏稠物、含DNA的滤液B含核物质的滤液、滤液中DNA黏稠物、含DNA的滤液,C含核物质的滤液、滤液中DNA黏稠物、纱布上的DNAD含较纯的DNA滤液、纱布上的黏稠物、含DNA的滤液,解析：用蒸馏水稀释鸡血细胞液，使血细胞的细胞膜、核膜破裂，释放出核物质，此时过滤只能得到含DNA和其他物质如蛋白质的滤液，这种滤液必须经过实验中其他步骤相继处理，方能得到较纯的DNA。DNA在0.14mol/LNaCl溶液中溶解

8、度最低，成丝状黏稠物，可经过滤留在纱布上。答案：A,做一题例2PCR(多聚酶链式反应)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，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

9、标记，控制“945572”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(1)高温所起的作用类似于解旋酶，使双链DNA变为单链。(2)C过程是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。,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%,链一串1PCR过程(

10、1)变性：当温度上升到90以上时，双链DNA解聚为单链。,(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。,(3)延伸：温度上升到72左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)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。,2PCR扩增技术和DNA复制的比较,关键一点若没有PCR仪，可进行水浴扩增DNA，设置3个恒温水浴锅，温度分别为94、55和72，在3个水浴锅中依据PCR仪的处理时间来回转移PCR反应的微量离心管即可。,通一类2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()A92、50、72B72、50、92C

11、50、92、72D80、50、72,解析：当温度上升到90(9096)以上时，双链DNA解聚为单链，称之为变性；当温度下降到50(4060)左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合；当温度上升到72(7075)左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)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,3下图是哪次循环的产物(),A第一次循环B第三次循环C第二次循环D第四次循环,解析：在PCR反应中，以引物为标记，第一次循环时，以加入的DNA为模板，两条DNA链可分别由引物和引物与其结合并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以形成的每个子DNA中

12、只有一种引物；从第二次循环开始，上次产生的DNA分子又可作为模板参与反应，所以会形成DNA分子两端均含引物的情况。答案：A,做一题例3红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成的，血红蛋白的主要功能是携带O2或CO2。我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白。根据材料回答下列问题：(1)实验前取新鲜血液，要在采血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。加入柠檬酸钠的目的是_。,(2)在对样品进行处理时，主要包括_、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析等步骤。其中透析技术的原理是_。(3)同学甲利用琼脂糖凝胶电泳技术将得到的

13、蛋白质进行分离，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速率的因素包括蛋白质分子的_、_以及分子的形状等。(4)同学乙利用凝胶色谱法进行血红蛋白的分离(如图一)，他在操作中加样的正确顺序是_，在执行图一中所示操作时，色谱柱下端连接的尼龙管应该_(打开或关闭)。,(5)图二、图三分别是同学甲、乙利用同一种样品分离得到的结果，则图三中与图二中蛋白质P对应的是_。,解析(1)加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固。(2)对样品的处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析等步骤。其中透析的原理是小分子可以自由进出透析袋(半透膜)，而大分子不能通过。(3)电泳时，影响蛋白质迁移速率的因素有蛋白质分子大小

14、、带电性质及分子的形状等。(4)正确的加样顺序可依据样品在色谱柱及凝胶层中的渗入量进行分析，可以得出是；同时进行所示环绕加样时，应打开下出口。(5)SDS凝胶电,泳装置是垂直的装置，此种电泳方法主要取决于蛋白质分子量的大小，与电荷无关，同时加样在“”极，通电后，样品蛋白质向“”极移动，分子量相对小的，移动距离大，因此从图二的电泳结果分析，P比N、M移向“”距离大，说明P的分子量相对比较小，因此洗脱出来的时间比较长，符合图三中的丙。,答案(1)防止血液凝固(2)红细胞的洗涤小分子可以自由进出透析袋(半透膜)，而大分子不能通过(3)大小带电性质(4)打开(5)丙,链一串1DNA与蛋白质提取的比较,

15、2实验结果的分析与评价,关键一点(1)调节缓冲剂的使用比例可以制得不同pH范围的缓冲液。它是模拟生物体内各种生化反应的一个基本保障。(2)与DNA提取不同，哺乳动物的红细胞无核，为提取血红蛋白提供了方便。(3)血红蛋白是有色蛋白，因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液。这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。,通一类4(双选）下列关于血红蛋白提取和分离实验中样品处理步骤的描述，正确的是()A红细胞的洗涤：加入蒸馏水，缓慢搅拌，低速短时间离心B血红蛋白的释放：加入生理盐水和甲苯，置于磁力搅拌器上充分搅拌,C分离血红蛋白：将搅拌好的混合液离心、过滤后，用分液漏

16、斗分离D透析：将血红蛋白溶液装入透析袋，置于pH为7.0的磷酸缓冲液中透析12h,解析：对红细胞进行洗涤时，应加入生理盐水，防止细胞破裂；将血红蛋白从红细胞中释放时，需要加入蒸馏水，以便使红细胞破裂释放出血红蛋白。答案：CD,5已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子，其分子大小、电荷的性质和数量情况如下图所示，下列有关蛋白质分离的叙述正确的是(),A将样品装入透析袋中透析12h，若分子乙保留在袋内，则分子丙也保留在袋内B若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子甲移动速度最快C若将样品以2000r/min的速度离心10min，分子戊存在于沉淀中，则分子甲也存在于沉淀中D若用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质分子，则分子甲和分子戊形成的电泳带相距最远,解析：由图可以得出，相对分子质量由大