2017届高中生物必修1(课件)选修1第4讲DNA和蛋白质技术植物有效成分的提取

新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书第4讲DNA和蛋白质技术、植物有效成分的提取考纲要求：1.DNA的粗提取与鉴定2.PCR技术的基本操作和应用3.蛋白质的提取和分离4．从生物组织中提取某些特定成分新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书1．基本原理新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书2．DNA粗提取实验材料和方法的选择(1)不同生物的组织中DNA含量不同在选取材料时，应遵循、材料易得、便于提取的原则。(2)材料不同所采用的提取方法不同①植物组织：取材→研磨→过滤→沉淀。②鸡血：制备鸡血细胞液→提取核DNA→溶解细胞核内DNA→析出并滤取DNA→DNA再溶解→提取较纯净的DNA。DNA含量高新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书3．操作流程新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书[注意](1)选材时注意选用细胞易破碎、DNA含量相对较高的生物组织。(2)鉴定DNA的二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定效果。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书4．DNA的粗提取与鉴定加蒸馏水2次①加到鸡血细胞液中，使血细胞吸收水破裂；②加到含DNA的2mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14mol/L，使DNA析出用纱布过滤3次①过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；②滤取0.14mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)；③过滤溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液用NaCl溶液4次①加2mol/L的NaCl溶液，溶解提取的细胞核物质；②用0.14mol/L的NaCl溶液使DNA析出；③用2mol/L的NaCl溶液，溶解滤取的DNA黏稠物；④用2mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于鉴定DNA新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书1．如图表示以鸡血为实验材料进行DNA的粗提取与鉴定的操作程序，请分析回答下列问题：(1)步骤一中，向鸡血细胞液中加入________并搅拌，可使鸡血细胞破裂。(2)步骤二中，过滤后收集含有DNA的________。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书(3)步骤三、四的操作原理是_________________，步骤四通过向溶液中加入________调节NaCl溶液的物质的量浓度为________mol/L时，DNA将会析出，过滤去除溶液中的杂质。(4)步骤七：向步骤六过滤后的________中，加入等体积的、冷却的________，静置2～3min，溶液中会出现________色丝状物，这就是粗提取的DNA。(5)步骤七：DNA遇________试剂，沸水浴5min，冷却后，溶液呈________色。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书解析：破碎红细胞应用蒸馏水，使之吸水涨破。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，在2mol/L的NaCl溶液中DNA溶解，在0.14mol/L的NaCl溶液中，DNA析出。可通过加入蒸馏水将2mol/LNaCl溶液稀释为0.14mol/L的NaCl溶液。DNA不溶于冷酒精，遇二苯胺试剂加热呈蓝色反应。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书答案：(1)蒸馏水(2)滤液(3)DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质蒸馏水0.14(4)滤液酒精白(5)二苯胺蓝新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书2．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：(1)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。(2)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。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书第三步：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。材料保存温度花菜辣椒蒜黄20℃＋＋＋＋＋＋－20℃＋＋＋＋＋＋＋＋＋注：“＋”越多表示蓝色越深。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书分析上述实验过程，回答下列问题：(1)该探究性实验的课题名称是_________。(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。①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：__________________。②针对结论1，请提出合理的解释：__________。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书(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。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书解析：如果DNA断裂，就不容易被提取出来；温度主要是通过影响酶的活性来影响生理过程。粗提取得到的DNA中含有少量的蛋白质，可以通过氯仿的特殊功能来去除蛋白质，提高DNA纯度。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书答案：(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)①等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄中提取的DNA量最多②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合，静置一段时间，吸取上清液新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书1．PCR原理DNA原理，即：热变性新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书2．PCR反应的过程(1)：当温度上升到以上时，双链DNA解聚为，如下图：(2)：温度下降到左右，两种通过与两条单链DNA结合，如下图：变性90℃复性引物碱基互补配对50℃单链新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书(3)：温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，如下图：延伸DNA聚合酶新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书3．血红蛋白的提取和分离的原理及方法(1)原理：蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和、所带电荷的性质和多少、、吸附性质和对其他分子的亲和力等，可以用来分离不同种类的蛋白质。(2)分离方法①凝胶色谱法(分配色谱法)a．原理：根据的大小分离蛋白质的有效方法。大小溶解度相对分子质量新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书b．实验过程：凝胶的预处理(用沸水浴法不但节约时间，而且除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气)、色谱柱的装填(装填时尽量紧密，减少颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流)、色谱柱成功的标志(红色区带均匀一致地移动)。②电泳法a．原理：带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。b．种类：和。琼脂糖凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书4．血红蛋白的提取和分离过程新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书[注意](1)红细胞的洗涤要注意以下问题——洗涤次数不能过少，否则无法除去血浆蛋白。(2)要低速、短时离心，否则会使白细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书1．如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的一些重要操作示意图，据图回答下列有关该实验的问题：(1)正确的操作顺序是________________________。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书(2)图中C、E步骤都加入了蒸馏水，但其目的不同，分别是__________和_______________。(3)图中A步骤中所用酒精必须是经过________才能使用，该步骤的目的是_______________。(4)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，如果出现________，则该丝状物的主要成分为DNA。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书解析：两次加入蒸馏水的作用不同，第一次是使鸡血细胞吸水涨破，DNA从细胞中释放出来进入滤液；第二次是使溶解于物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液中的DNA析出，与杂质分离。本题还涉及DNA的鉴定，DNA可在沸水浴条件下与二苯胺试剂作用，被染成蓝色。答案：(1)C→B→E→D→A(2)加速血细胞的破裂降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出(3)充分冷却提取含杂质较少的DNA(4)二苯胺蓝色新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书2．PCR是一种体外快速扩增DNA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。PCR技术需要模板DNA、引物、四种脱氧核苷酸和耐热的DNA聚合酶等条件。如图为模板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技术中先用95℃高温处理的目的是______，而这一过程在细胞内是通过_______实现的。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书(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_________________________。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书解析：PCR又称多聚酶链式反应。在PCR技术中，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聚合酶提供结合位点，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子链复制的方向是从5′端到3′端。在DNA分子扩增时，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2×210－2＝211－2(个)。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书答案：(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分子如图所示(3)211－2(4)从5′端到3′端DNA聚合酶只能从引物的3′端开始连接单个脱氧核苷酸分子新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书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_________________。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书(3)同学甲利用琼脂糖凝胶电泳技术将得到的蛋白质进行分离，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)，他在操作中加样的正确顺序是______，在执行图中②所示操作时，色谱柱下端连接的尼龙管应该_____(填“打开”或“关闭”)。新课标高考总复习·生物创新方案系列丛书解析：(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、