2016届高三生物一轮复习第4讲DNA和蛋白质技术植物有效成分的提取课件新人教版选修1.

[考纲考频]1.DNA的粗提取与鉴定(3年2考)2.PCR技术的基本操作和应用(3年3考)3．蛋白质的提取和分离(3年3考)4.从生物组织中提取某些特定成分(3年6考)1．基本原理2．操作流程1．DNA与蛋白质的五项理化性质比较比较项目DNA蛋白质2mol/L溶解盐析0.14mol/L析出溶解在NaCl溶液中的溶解性溶解规律随NaCl浓度的升高溶解度逐渐降低在酒精溶液中的溶解性析出溶解对高温的耐受性80℃以上才会变性不能忍60～80℃的高温对蛋白酶的耐受性无影响水解鉴定方法与二苯胺在沸水浴条件下反应呈蓝色与双缩脲试剂反应呈紫色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，应本着DNA含量高、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的粗提取与鉴定中的“234”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角度一以基础判断的形式，考查DNA粗提取的原理及注意事项1．(2014·江苏高考)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是()A．酵母和菜花均可作为提取DNA的材料B．DNA既溶于2mol/LNaCl溶液也溶于蒸馏水C．向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻璃棒上有白色絮状物D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝答案：C解析：原则上含DNA的生物材料都可用来提取DNA，只是选用DNA含量高的生物组织，成功的可能性更大；DNA在2mol/LNaCl溶液和蒸馏水中溶解度都较大；向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会吸水破裂，但在蒸馏水中不会析出DNA；DNA溶液加入二苯胺试剂后需沸水浴加热，待冷却后溶液变蓝。2．(2012·江苏高考)下列关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是()A．洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度B．将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝C．常温下菜花匀浆中有些酶类会影响DNA的提取D．用玻璃棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少解析：洗涤剂可以溶解细胞的细胞膜，去除脂质和蛋白质，但不能增大DNA在NaCl溶液中的溶解度；DNA丝状物在二苯胺试剂中沸水浴加热过程中变蓝，不需要冷却；菜花匀浆中含有多种酶，常温下有些酶类可破坏DNA而影响DNA的提取；用玻璃棒缓慢搅拌滤液，有利于提取并防止搅拌时DNA断裂，并不影响DNA的含量。答案：C角度二以案例分析的形式，考查DNA粗提取与鉴定的过程3．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_______。(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。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。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1．PCR原理DNA原理，即：热变性2．PCR反应过程(1)：当温度上升到以上时，双链DNA解聚为单链。(2)：温度下降到左右时，两种通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。(3)：温度上升到72℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸(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。变性90℃复性引物延伸DNA聚合酶55℃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、所带的性质和多少、溶解度、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：也称做，是根据的大小分离蛋白质的有效方法。②电泳法：电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。常用的电泳法有，和。大小电荷琼脂糖凝胶电泳相对分子质量分配色谱法聚丙烯酰胺凝胶电泳4．血红蛋白的提取和分离过程“血红蛋白的提取和分离”实验中的注意事项(1)红细胞的洗涤：洗涤次数不能过少，否则无法除去血浆蛋白；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。(2)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。(3)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。(4)色谱柱成功的标志：红色区带均匀一致地移动。1．细胞内DNA复制与PCR技术的比较项目细胞内DNA复制PCR技术解旋在DNA解旋酶作用下，边解旋边复制80～100℃高温解旋，双链完全分开酶DNA解旋酶、DNA聚合酶TaqDNA聚合酶引物RNADNA或RNA不同点温度体内温和条件高温相同点①需提供DNA复制的模板；②以四种脱氧核苷酸为原料；③子链延伸的方向都是从5′端到3′端2.PCR反应的过程(1)变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链，如下图：(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，如下图：(3)延伸：温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，如下图：角度一以基础判断或案例分析的形式，考查PCR技术1．判断正误(1)(2013·北京高考T5D)PCR呈指数扩增DNA片段是因为上一轮反应产物可作为下一轮反应模板。()√(2)[2010·山东卷T34(4)]若需克隆脂肪酶基因，可应用耐热DNA聚合酶催化的PCR技术。()(3)[2009·广东卷T38(3)]PCR反应包括多次循环，每次循环包括三步：变性、复性和延伸。()(4)PCR中加入的引物有两种，其作用是使DNA聚合酶能够从引物的5′端开始连接脱氧核苷酸。()√√×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。(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___________________。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)。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3．(2014·山东高考)玉米是重要的粮食作物，经深加工可生产酒精、玉米胚芽油和果糖等。流程如下：(1)玉米秸秆中的纤维素经充分水解后的产物可被酵母菌利用发酵生产酒精。培养酵母菌时，该水解产物为酵母菌的生长提供________。发酵过程中检测酵母菌数量可采用______________法或稀释涂布平板法计数。(2)玉米胚芽油不易挥发，宜选用________法或______法从玉米胚芽中提取。(3)玉米淀粉经酶解形成的葡萄糖可在葡萄糖异构酶的作用下转化成果糖。利用________技术可使葡萄糖异构酶重复利用，从而降低生产成本。(4)利用PCR技术扩增葡萄糖异构酶基因时，需用耐高温的______催化。PCR一般要经历三十次以上的循环，每次循环包括变性、______和________三步。解析：(1)纤维素的水解产物是葡萄糖，可为酵母菌提供碳源。发酵过程中可用显微镜直接计数法对酵母菌进行计数。(2)玉米胚芽油不易挥发，则不能利用蒸馏法提取，可利用萃取法或压榨法提取。(3)可使酶重复利用的技术是固定化酶技术。(4)PCR技术进行扩增时，由于温度较高，因此需要利用耐高温的(Taq)DNA聚合酶。PCR的每次循环包括变性、(低温)复性(或退火)和(中温)延伸三步。答案：(1)碳源显微镜直接计数(2)压榨萃取(3)固定化酶(4)(Taq)DNA聚合酶(低温)复性(或退火)(中温)延伸角度二以基础判断或案例分析的形式，考查血红蛋白的提取和分离4．判断正误(1)(2011·广东卷T5AB)猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少，洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止细胞破裂。()(2)(2011·广东卷T5CD)血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测，在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢。()√×(3)[2011·山东卷T34(3)]电泳法纯化蛋白质时，若分离带电荷相同的蛋白质，则其相对分子质量越大，电泳速度越快。()(4)(2010·江苏卷T3C)利用透析法纯化蛋白酶时，应以蒸馏水作为透析液。()(5)(2009·江苏卷T23D)蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化。()××√5．(2015·杭州检测)如图是用除去DNA的滤液进行血红蛋白的提取和分离实验的装置，下列有关叙述不正确的是()A．首先用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较大的杂质B．图乙装置的试管中收集到的液体中最先出现的是相对分子质量较大的蛋白质C．用图乙装置分离血红蛋白时，待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，收集流出液，每管收集5mL，连续收集D．图丙装置中电泳法分离提纯血红蛋白的原理是血红蛋白带有一定量的电荷，在电场的作用下向一极移动解析：图甲装置是透析装置，利用半透膜的半透性可去除相对分子量较小的杂质；图乙装置表示通过凝胶色谱法分离蛋白质的过程，相对分子质量较大的蛋白质分子被排阻在凝胶颗粒的外面，在颗粒之间迅速通过，故图乙装置的试管中收集到的液体中最先出现的是相对分子质量较大的蛋白质；图丙装