2021届山东省高考生物一轮复习精品课件：第34讲-基因工程(Ⅰ)DNA的粗提取与鉴定及其PCR技术

第34讲基因工程(Ⅰ)DNA的粗提取与鉴定及其PCR技术生物技术与工程（选择性必修3）第十单元等级考(2017级)课标要求内容标准活动要求1．DNA的粗提取和鉴定。2．利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳鉴定，或运用软件进行虚拟PCR实验。栏目导航考点一DNA的粗提取与鉴定考点二课堂小结·内化体系随堂演练·巩固提升1．提取生物大分子的基本思路：选用一定的物理或化学方法分离具有不同______________性质的生物大分子。2．DNA粗提取与鉴定的原理(1)DNA粗提取原理：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。考点一DNA的粗提取与鉴定物理或化学①DNA与蛋白质在物理、化学性质方面的差异如下：比较项目DNA蛋白质溶解性2mol/LNaCl溶液中析出0.14mol/LNaCl溶液中酒精溶液中耐受性蛋白酶无影响水解高温_____℃以上变性不能忍受__________℃的高温溶解析出溶解析出溶解8060～80②洗涤剂能够瓦解__________，但对DNA没有影响。(2)鉴定原理：DNA在________条件下，遇二苯胺会被染成____色。细胞膜沸水浴蓝3．实验流程(1)实验材料的选取原则：选用___________________的生物组织实例：鸡血细胞、花椰菜等(2)破碎细胞，获取含DNA的滤液1动物细胞：在鸡血细胞液中加入一定量的___________，同时用玻璃棒搅拌，过滤后收集滤液2植物细胞：先用_________溶解细胞膜DNA含量相对较高蒸馏水洗涤剂(3)去除滤液中的杂质方案一：通过控制________的浓度去除杂质①向上述滤液中加入NaCl，使NaCl溶液的物质的量浓度为2mol/L，并用玻璃棒沿一个方向搅拌，然后过滤除去不溶的杂质。②向①中得到的滤液中缓缓加入蒸馏水，同时用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌，当黏稠物不再增加时，停止加入蒸馏水，此时NaCl溶液的物质的量浓度约为0.14mol/L。③过滤去除溶液中的杂质，含DNA的黏稠物留在纱布上，再用物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液溶解DNA方案二：直接在滤液中加入_______，反应10～15min，其中的_________酶能够分解蛋白质方案三：将滤液放在60～75℃的恒温________中保温10～15min，注意严格控制温度范围NaCl溶液嫩肉粉木瓜蛋白水浴箱(4)DNA的析出与鉴定①析出在滤液中加入与滤液同体积、冷却的_______溶液↓_______2～3min↓溶液中出现________________↓用________沿一个方向搅拌，卷起_________并用滤纸吸去水分酒精静置白色丝状物玻璃棒丝状物②鉴定设置对照实验A试管只加物质的量浓度为________的NaCl溶液5mLB试管中加________和物质的量浓度为2mol/L的_________5mL试剂：_______条件：________加热5min结果：溶解有DNA的溶液______2mol/L丝状物NaCl溶液二苯胺沸水浴变蓝4．操作提示(1)实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血的主要原因是_____________________________________。为防止血液凝固需要加入____________。(2)实验过程中最好使用塑料的烧杯和试管，玻璃容器吸附DNA，会使提取到的DNA更少。(3)破碎细胞，释放DNA的过程中，若实验材料是鸡血细胞液，则加水后必须充分搅拌，目的是_____________________________________。DNA主要存在于鸡血细胞的细胞核内柠檬酸钠使鸡血细胞充分破碎完全释放出DNA(4)加入洗涤剂后，动作要______________，否则容易产生大量的_______，不利于后续步骤的操作。加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免______________________，导致DNA分子不能形成_______________。(5)用酒精浓缩和沉淀DNA时，所用的体积分数为95%的酒精必须___________后才能使用，冷却酒精与含有DNA的氯化钠溶液的体积比是1∶1。(6)常温下，二苯胺试剂要____________，否则会影响鉴定的效果。轻缓、柔和泡沫加剧DNA分子的断裂絮状沉淀充分预冷现配现用[归纳整合]1．实验中两次加入蒸馏水的目的第一次加入是在“破碎细胞，获取含DNA的滤液”步骤中，加入的目的是使鸡血细胞吸水涨破；第二次加入是在“去除滤液中的杂质”步骤中，加入的目的是稀释NaCl溶液，使DNA逐渐析出。2．实验中三次使用2mol/L的NaCl溶液的目的实验中有三次使用2mol/L的NaCl溶液，作用均为溶解DNA。第一次是向滤液中加入NaCl，使NaCl溶液的物质的量浓度为2mol/L；第二次和第三次均是直接用物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液溶解含DNA的丝状物。3.实验中四次过滤的比较项目第一次过滤第二次过滤第三次过滤第四次过滤滤液中含DNA的核物质DNA溶于0.14mol/L的NaCl溶液的杂质DNA纱布上细胞膜、核膜等残片不溶于2mol/L的NaCl溶液的杂质含DNA的黏稠物不溶于2mol/L的NaCl溶液的杂质过滤前加入的物质蒸馏水NaCl溶液蒸馏水NaCl溶液过滤目的去除细胞膜、核膜等杂质去除不溶于2mol/L的NaCl溶液的杂质去除溶于0.14mol/L的NaCl溶液的杂质去除不溶于2mol/L的NaCl溶液的杂质[思维探究]下面为“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)用箭头和字母表示出正确的操作顺序。提示：C→B→E→D→A。(2)上图C、E步骤都加入蒸馏水，但其目的不同，那么分别是什么？提示：C的目的是加速鸡血细胞的破裂；E的目的是降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出。(3)图A步骤中所用酒精必须经充分冷却才能使用，该步骤的目的是什么？提示：提取含杂质少的DNA。(4)为鉴定A中所得到的丝状物的主要成分为DNA，说出鉴定方法，并预测结果和结论。提示：可滴加二苯胺试剂并沸水浴。如果出现蓝色，则该丝状物的主要成分为DNA。[教材深挖]1．教材选修1P55“旁栏思考题”：为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？提示：蒸馏水对于鸡血细胞来说是一种低渗液体，水分可以大量进入血细胞内，使血细胞胀裂，再加上搅拌的机械作用，就加速了鸡血细胞的破裂(细胞膜和核膜的破裂)，从而释放出DNA。2．教材选修1P55“旁栏思考题”：加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么？提示：洗涤剂是一些离子去污剂，能溶解细胞膜，有利于DNA的释放；食盐的主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。命题点一DNA的粗提取与鉴定的实验原理1．(2019·河北衡水校级月考)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的原理的叙述，正确的是()A．可用猪血作为实验材料，原因是猪血红细胞的细胞核中DNA含量多B．利用“DNA在2mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，易析出”的特性提取DNAC．利用“DNA不溶于酒精，而细胞中的某些蛋白质可溶于酒精”的特性提纯DNAD．利用“DNA与二苯胺作用而显现紫色”的特性鉴定DNAＣ解析猪血红细胞不含细胞核和各种细胞器，A错误；DNA在2mol/L的NaCl溶液中溶解度较高，B错误；利用“DNA不溶于酒精，而细胞中的某些蛋白质可溶于酒精”的特性提纯DNA，C正确；在沸水浴条件下，DNA与二苯胺反应呈现蓝色，D错误。命题点二DNA粗提取与鉴定的实验设计2．(2019·江苏南通模拟)在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，下列叙述正确的是()A．用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14mol/L，滤去析出物B．调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质C．将丝状物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色D．由于DNA对高温耐受性较差，故需向DNA滤液中加入冷酒精B解析DNA在浓度为0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低，因此用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14mol/L，DNA析出，过滤去除溶液中的杂质，A错误；根据DNA和蛋白质的溶解度以及对酶的耐受性不同，调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质，B正确；将丝状物溶解在2mol/L的NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后要经沸水浴加热后才能呈现蓝色，C错误；由于DNA不溶于酒精，细胞中的某些蛋白质溶于酒精，因此需向DNA滤液中加入冷酒精以进一步纯化DNA，D错误。3.如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的相关操作。分析回答：(1)图中实验材料A可以是____________等，研磨前加入的B应该是_________________。(2)通过上述所示步骤得到滤液C后，再向滤液中加入2mol/L的NaCl溶液的目的是__________________，再过滤得到滤液D，向滤液D中加入蒸馏水的目的是___________________________________________________。洋葱(菜花)洗涤剂和食盐使DNA溶解使DNA(溶解度下降而沉淀)析出，除去可溶性杂质(3)在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入体积为2mL的4种溶液中，经搅拌后过滤，获得如表所示的4种滤液，含DNA最少的是滤液______。1B液中搅拌、研磨后过滤滤液E22mol/L的NaCl溶液中搅拌后过滤滤液F30.14mol/L的NaCl溶液中搅拌后过滤滤液G4冷却的95%的酒精溶液中搅拌后过滤滤液HH解析(1)用洋葱、菜花等破碎细胞时，加入一定量的洗涤剂和食盐，洗涤剂可以溶解细胞膜，有利于DNA的释放，食盐的主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。(2)在含有DNA的滤液中，加入2mol/L的NaCl溶液，可以使DNA溶解而杂质析出；在滤液D中加入蒸馏水，当NaCl溶液浓度为0.14mol/L时，DNA溶解度最小而析出，除去可溶性杂质。(3)在滤液E中，只是除去了部分杂质，则含DNA较多；在滤液F中，除去了较多的蛋白质等，则含DNA最多；在滤液G中，因DNA析出，则含DNA较少；在滤液H中，因DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精溶液，则含DNA最少。1．细胞内DNA复制的条件和PCR扩增的原理(1)细胞内DNA复制的条件考点二多聚酶链式反应扩增DNA片段原料4种________________模板2条DNA母链酶解旋酶和________________能量由ATP提供引物使DNA聚合酶能够从引物的_________开始连接脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNA聚合酶3′端(2)PCR扩增的原理①多聚酶链式反应，即_______技术，是一种_______迅速扩增DNA的技术。②DNA_________原理，即：③子链的延伸方向为从________到________。④条件：DNA模板、分别与两条模板相结合的__________、四种脱氧核苷酸、耐热的________________、稳定的__________、能自动调控温度的温控设备。PCR体外热变性双链DNA加热，双螺旋结构解体(________)缓慢________，分离的DNA链又重新结合(复性)单链DNA变性冷却5′端3′端两个引物TaqDNA聚合酶缓冲液2．PCR的反应过程和实验操作(1)PCR的反应过程PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为___________________三步。①变性：当温度上升到_______以上时，双链DNA解旋为单链。②复性：当温度下降到50℃左右时，两种引物通过_____________与两条单链DNA结合。③延伸：当温度上升到72℃左右时，在____________的作用下，溶液中的四种脱氧核苷酸通过_______________合成新的DNA链。