高三生物一轮复习 专题5 DNA和蛋白质技术精品学案 新人教版选修1

1、主题5脱氧核糖核酸和蛋白质技术高考目标导航1.蛋白质提取和分离2.聚合酶链反应技术的基本操作和应用基础知识梳理1.脱氧核糖核酸的粗提取和鉴定1.实验原理：脱氧核糖核酸和杂质的溶解度不同，脱氧核糖核酸和杂质对酶、高温和洗涤剂的耐受性也不同2.实验设计：实验材料的选择：所有含有DNA的生物材料都可以考虑，但DNA含量较高的生物组织更有可能成功，如鸡血、花椰菜和洋葱。破碎细胞：动物细胞容易破碎。以鸡血细胞为例，在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水，用玻璃棒搅拌，用纱布过滤，收集滤液。去除滤液中的杂质：利用DNA在不同浓度氯化钠溶液中的不同溶解度，控制氯化钠溶液的浓度来去除杂质。脱氧核糖核酸沉淀：过滤处理

2、后的溶液，加入与滤液相同体积的冷却乙醇溶液，静置2 3分钟。白色细丝将出现在溶液中，这是粗提取的脱氧核糖核酸。用玻璃棒向一个方向搅拌，卷起丝绸，用滤纸吸收上面的水分。脱氧核糖核酸鉴定：取两根20毫升的试管，向每根试管中加入5毫升浓度为2毫升/升的氯化钠溶液，将丝放入其中一根试管中，用玻璃棒搅拌使丝溶解。然后，将4毫升二苯胺试剂加入两个试管中。混合均匀后，将试管放入沸水中加热5分钟。试管冷却后，比较两个试管溶液的颜色变化，看溶解有脱氧核糖核酸的溶液是否变蓝。第二，聚合酶链反应扩增DNA片段1.聚合酶链反应原理：脱氧核糖核酸的热变性2.聚合酶链反应过程(1)变性：当温度升至90以上时，双链脱氧核糖

3、核酸解聚为单链(2)复性：当温度降至50左右时，两条引物通过碱基互补配对与两条单链脱氧核糖核酸结合(3)延伸：当温度升至72左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸(甲、乙、丙、庚)在脱氧核糖核酸聚合酶的作用下，根据碱基互补配对的原理合成新的脱氧核糖核酸链。三、血红蛋白的提取和分离实验1.方法和原则方法原则凝胶色谱根据相对分子质量分离蛋白质电泳方法不同分子带电性质的不同以及分子本身大小和形状的不同可以用来分离蛋白质2.操作程序：(1)样品处理：红细胞洗涤血红蛋白释放血红蛋白溶液分离(2)粗分离透析：去除样品中相对分子量小的杂质。(3)纯化：通常，凝胶色谱法用于分离和纯化血红蛋白。(4)纯度鉴定：SDS-

4、聚丙烯酰胺凝胶电泳一般用于测定蛋白质的分子量，即鉴定血红蛋白的纯度。3.细胞内基因复制与聚合酶链反应技术的比较细胞内脱氧核糖核酸复制聚合酶链反应差异非wirl解旋时在解旋酶作用下的复制在80100拧松并分离双链酶脱氧核糖核酸解旋酶，脱氧核糖核酸聚合酶thermusaquaticus底漆核糖核酸脱氧核糖核酸或核糖核酸温度体内条件温和高温相同点(1)应提供用于DNA复制的模板(2)以4-脱氧核苷酸为原料(3)子链的延伸方向是从5端到3端(4)都需要酶催化关键教师分析一、脱氧核糖核酸和蛋白质技术1.比较细胞内复制和扩增2.血红蛋白的提取和分离方法(1)凝胶色谱法含义：根据相对分子质量分离蛋白质的方法

5、。原则A.分子量相对较小的蛋白质可以很容易地进入凝胶内部的通道，距离长，移动速度慢。B.分子量较大的蛋白质不能进入凝胶内部的通道，只能向凝胶外部移动，距离短，移动速度快。(2)电泳(1)含义：带电粒子在电场作用下的迁移过程。原理：利用待分离样品中各种分子带电性质的不同以及分子大小和形状的不同，带电分子具有不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。(3)缓冲溶液(1)功能：在一定范围内抵抗外界酸碱对溶液酸碱度的影响，保持酸碱度基本不变，确保在实验室条件下能够准确模拟生物体内的代谢过程。感受高考的真实问题1.(2011江苏高考)在用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，相关叙述是正确的()

6、A.用蒸馏水将氯化钠溶液的浓度调节至0.14摩尔/升，并滤出沉淀物B.调节氯化钠溶液的浓度或加入木瓜蛋白酶可以去除一些杂质将蚕丝溶解在2摩尔/升的氯化钠溶液中，加入二苯胺试剂，得到蓝色D.用花椰菜代替鸡血作为实验材料，实验操作步骤相同解析在a项中，用蒸馏水将氯化钠溶液的浓度调节至0.14摩尔/升，以沉淀出脱氧核糖核酸。第二项，氯化钠溶液为2摩尔/升，不溶性杂质通过过滤去除，木瓜蛋白酶可以分解蛋白质。第三项，在沸水浴条件下，脱氧核糖核酸遇到二苯胺时会被染成蓝色。第四项，如果实验材料是植物细胞，必须先用去污剂溶解细胞膜。回答乙2.新技术的建立和应用对生物学的发展非常重要。以下技术(或仪器)正确匹配

7、应用A.聚合酶链反应技术扩增蛋白B.杂交瘤技术制备单克隆抗体C.用光学显微镜观察叶绿体基粒D.花粉离体培养培养单倍体植株【分析】本课题主要考查学生的理解能力。聚合酶链反应技术只能用于扩增核酸，而不能用于蛋白质。光学显微镜无法观察到叶绿体。回答 BD3.(2010年江苏高考)一个生物兴趣小组开展了DNA粗提的相关探索活动。具体步骤如下：材料处理：称取新鲜花椰菜、辣椒和大蒜各10克，切割后分成两组，一组在20下储存，另一组在20下储存24小时。粗脱氧核糖核酸提取：第一步：将上述材料分别放入研钵中，加入15毫升研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤。取滤液备用。第二步：首先将10毫升滤液注入6个小烧杯中，

8、然后加入20毫升体积分数为95%的冷乙醇溶液，然后用玻璃棒向一个方向缓慢搅拌絮状体，使其缠绕在玻璃棒上。第三步：取6个试管，加入等量的2摩尔/升氯化钠溶液溶解絮状物。脱氧核糖核酸检测：在上述试管中加入4毫升二苯胺试剂。混合均匀后，放入沸水中加热5分钟。试管冷却后，比较溶液的颜色深度。结果如下表所示。分析以上实验过程，回答以下问题：(1)探究实验的题目是。(2)在第二步中“慢慢搅拌”以减少。(3)根据实验结果，得出结论并进行分析。结论1:与20相比，相同的实验材料在-20保存时，可以提取更多的DNA。结论2: 。鉴于结论一，请给出合理解释：。(4)氯仿比水密度大，能使蛋白质变性沉淀，与水和脱氧核

9、糖核酸不混溶，对脱氧核糖核酸影响小。为了进一步提高脱氧核糖核酸的纯度，根据氯仿的特点，在脱氧核糖核酸粗提的第三步基础上，继续进行以下步骤：。然后，用95%冷乙醇溶液沉淀脱氧核糖核酸。【解析】本课程考查了DNA粗提技术的原理、操作过程以及学生的分析判断能力。从主题实验可以看出，本实验的主题是探索不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响。在试验的第二步，为了防止脱氧核糖核酸断裂，有必要慢慢搅拌。从表中的结果来看，因为低温抑制了相关酶的活性，所以DNA降解缓慢，这使得相同的材料在低温下储存时具有大量的DNA提取。在相同条件下，蒜黄色最深的蓝色显示了在相同条件下从蒜黄色中提取的最大量的DNA。由于氯

10、仿的密度比水高，蛋白质会变性沉淀(3) (1)相同质量的不同实验材料，在相同的贮藏温度下，从蒜黄色中提取的DNA量最大低温抑制趋光酶的活性，DNA降解速度缓慢(4)将第三步得到的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液4.(2009年江苏高考)以下关于DNA和蛋白质提取分离实验的陈述是正确的A.为了从细胞中提取DNA和蛋白质，需要蒸馏水来破坏细胞B.可以通过用不同浓度的氯化钠溶液反复溶解和沉淀脱氧核糖核酸来去除蛋白质C.在蛋白质提取和分离过程中，溶液中的脱氧核糖核酸可以通过透析除去D.蛋白质和脱氧核糖核酸可以通过电泳分离和纯化分析选项一，提取脱氧核糖核酸时，如果你使用动物细胞，你需要

11、用蒸馏来打破水。如果你用植物细胞，你不需要它，但是用洗涤剂溶解细胞膜；用2摩尔/升的氯化钠溶液溶解脱氧核糖核酸，然后过滤出蛋白质，然后降低氯化钠溶液的浓度以沉淀脱氧核糖核酸。脱氧核糖核酸和蛋白质样品都带负电荷，从负电极移动到正电极，移动距离与样品的分子量有关。C中的透析用于去除小分子物质，DNA是大分子物质，D是常规方法，如十二烷基硫酸钠，可根据其分子大小和带电性质进行分离和纯化回答 BD试验场地模拟练习首先，选择题1、下面是关于血红蛋白提取和分离的相关操作，这是正确的()A.可以收集猪血作为实验材料B.用蒸馏水反复洗涤红细胞C.血红蛋白释放后，应进行短时间低速离心d .当洗脱液接近色谱柱底端

12、时，收集流出液【分析】为了防止细胞吸水和破裂，洗涤时应使用生理盐水；释放血红蛋白后，以2 000转/分钟的高速离心。分离时，等到红色蛋白质接近柱底部，开始收集流出液。回答答2.“DNA的粗提取和鉴定”实验的描述是正确的()A.脱氧核糖核酸可以溶解在酒精溶液中，而蛋白质不溶于酒精溶液，所以脱氧核糖核酸可以从蛋白质中分离出来B.利用高温可以使蛋白质变性但对脱氧核糖核酸没有影响的特性，可以将脱氧核糖核酸从蛋白质中分离出来将蒸馏水缓慢加入到溶解有脱氧核糖核酸的2摩尔/升氯化钠溶液中，轻轻搅拌，过滤，取滤液备用将嫩肉粉加入到脱氧核糖核酸滤液中，用木瓜蛋白酶将脱氧核糖核酸从蛋白质中分离出来解析利用DNA不

13、溶于乙醇溶液，蛋白质溶于乙醇溶液的特性，可以将DNA从蛋白质中分离出来；高温会使蛋白质和脱氧核糖核酸变性。蛋白质在60 80时是可变的，而脱氧核糖核酸在80以上变性，因此高温对脱氧核糖核酸有影响。向溶有脱氧核糖核酸的2摩尔/升氯化钠溶液中缓慢加入蒸馏水，轻轻搅拌，过滤，得到脱氧核糖核酸粘性物质，用该粘性物质进行后续实验；在脱氧核糖核酸滤液中加入嫩肉粉，可以通过木瓜蛋白酶的特殊作用将脱氧核糖核酸从蛋白质中分离出来。答案 D3.(镇江模拟，2011)以下对相关实验的描述不正确()A.交联葡聚糖凝胶G75用于血红蛋白提取和分离实验，其中“75”表示每克凝胶膨胀时吸收7.5克水。B.在色素提取分离实验

14、中，叶绿素B在色谱溶液中溶解度最低，扩散速度最慢C.洋葱作为实验材料进行DNA粗提和鉴定实验时，添加一定量的盐的目的是帮助溶解DNAd .以鸡血细胞为实验材料，制备细胞膜，提取分离血红蛋白分析血红蛋白的提取和分离以鸡血细胞为实验材料；鸡血细胞不能用来制备细胞膜，细胞膜有核膜和其他细胞器膜。答案 D4、关于“血红蛋白提取和分离”的相关叙述，是不正确的()A.血红蛋白的纯度可用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳来鉴定B.血红蛋白溶液被透析以除去相对小的m的杂质分析血红蛋白的纯度可用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳来鉴定。血红蛋白溶液被透析以除去相对小分子量的杂质。血红蛋白释放后，加入有机溶剂溶解细胞膜。整个过程用磷

15、酸盐缓冲液连续处理，以保持血红蛋白的结构。答案 C5.聚合酶链反应是一种体外酶促合成特定基因片段的方法。它由几个反应组成，如高温变性、低温退火和在合适温度下延伸，这些反应在一个循环中进行，以快速扩增靶基因。下图显示了简单的过程。以下关于聚合酶链反应技术的陈述不正确()A.聚合酶链反应技术是一种在实验室从少量的脱氧核糖核酸中制备大量的脱氧核糖核酸的技术B.反应中新合成的脱氧核糖核酸可以作为下一轮反应的模板C.在聚合酶链反应技术中，核糖核苷酸被用作原料，并以指数方式扩增基因突变可以通过聚合酶链反应和探针杂交来检测【解析】聚合酶链反应技术是一种人工合成脱氧核糖核酸的方法，其原料是脱氧核苷酸而不是核糖

16、核苷酸。答案 C6.蛋白质提取和分离的步骤是什么A.样品处理、凝胶色谱操作和SDS -聚丙烯酰胺凝胶电泳样品处理、凝胶色谱操作和纯化C.样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定d、样品处理、纯化、粗分离和纯度鉴定分析蛋白质的提取和分离分为四个步骤：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。实验技术包括凝胶色谱法和聚丙烯酰胺凝胶电泳。答案 C7、以下关于脱氧核糖核酸粗提实验和血红蛋白提取实验，叙述正确的是()A.前者选择鸡血细胞作为材料，而后者选择成熟的哺乳动物红细胞作为实验材料b .样品预处理时，将样品静置1天，去除上清液；后者需要加入清水，并以低速反复离心一段时间，直到上清液呈黄色。C.在脱氧核糖核酸粗提实

17、验中，当向2摩尔/升氯化钠溶液中加入蒸馏水以分离出脱氧核糖核酸时，应缓慢加入，直至出现粘性物质D.洗涤红细胞的目的是从血浆中去除葡萄糖和无机盐【分析】鸡血细胞有细胞核，适合提取脱氧核糖核酸；哺乳动物成熟红细胞无细胞核，细胞器众多，适合提取血红蛋白。在提取血红蛋白的实验中，洗涤红细胞时，应加入生理盐水而不是清水，否则细胞会过早释放血红蛋白并混入杂质，增加提取的难度。当脱氧核糖核酸第一次沉淀时，加入蒸馏水，直到粘度不再增加。洗涤红细胞的目的是去除杂质蛋白，这有利于血红蛋白的分离和纯化。回答答8.(广州仿真2011)蛋白质分离纯化技术是蛋白质研究中的一项重要技术。以下相关陈述不正确()A.根据蛋白质分子不