《DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)》PPT課件.ppt

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1、專題 5 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 高頻考點(diǎn)突破 專 題 5 D N A 和 蛋 白 質(zhì) 技 術(shù) 基礎(chǔ)自主梳理 命題視角剖析 即時(shí)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練 基礎(chǔ)自主梳理 一、血紅蛋白的提取和分離 1凝膠色譜法：也稱 ____________，是根據(jù) 相對分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)的有效方法。 2電泳 (1)概念：電泳是指 __________在電場的作用下 發(fā)生遷移的過程。 (2)特點(diǎn)：電泳利用待分離樣品中各種分子 ________的差異以及分子本身的大小、 ____的 不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而 實(shí)現(xiàn)樣品中各種分子的分離。 分配色譜法 帶電粒子 帶電性質(zhì) 形狀 3實(shí)驗(yàn)操作 (1)樣品處理：通過紅細(xì)胞的

2、洗滌、攪拌、離 心等操作收集到血紅蛋白溶液。 (2)粗分離：通過透析去除血紅蛋白溶液中的 _______________較小的雜質(zhì)。 (3)純化：通過 ______________分離相對分子 質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)。 (4)純度鑒定：用 SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn) 行樣品純度鑒定。 相對分子質(zhì)量 凝膠色譜法 二、 PCR技術(shù)擴(kuò)增 DNA片段 1 PCR技術(shù) (1)PCR： _______________的簡稱，是一種體 外迅速擴(kuò)增 ____________的技術(shù)。 (2)擴(kuò)增方向：總是從子鏈的 5端向 __端延伸。 (3)引物特點(diǎn)：是一小段 ______或 DNA，能與 DNA母鏈的一段堿基序列互

3、補(bǔ)配對，用于 PCR 的引物長度通常為 ________個(gè)核苷酸。 (4)原理： DNA復(fù)制原理。 (5)條件： DNA模板、分別與兩條模板鏈相結(jié)合 的兩種 ________，四種脫氧核苷酸、耐熱的 _______________，同時(shí)控制溫度。 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) DNA片段 3 RNA 20 30 引物 DNA聚合酶 2過程 (1)變性：當(dāng)溫度上升到 ________以上時(shí)，雙鏈 DNA解旋為單鏈。 (2)復(fù)性：溫度下降為 50 左右時(shí)，兩種 ______通 過堿基互補(bǔ)配對與 _______________結(jié)合。 (3)延伸：當(dāng)溫度上升到 72 左右時(shí)，四種脫氧核 苷酸在 __________

4、_的作用下，根據(jù) _____________ 原則合成新的 DNA鏈。 3結(jié)果： DNA聚合酶只能特異性地復(fù)制處于 ___________________序列，使這段固定長度的序 列呈 _______擴(kuò)增。 90 引物 兩條單鏈 DNA DNA聚合酶 堿基互補(bǔ)配對 兩個(gè)引物之間的 DNA 指數(shù) 高頻考點(diǎn)突破 DNA的粗提取與鑒定 1基本原理 (1)血細(xì)胞在蒸餾水中易吸水而導(dǎo)致細(xì)胞膜和 核膜的破裂，據(jù)此可得含核 DNA的溶液。 (2)DNA在不同濃度的 NaCl溶液中溶解度不 同，在 0.14 mol/L的 NaCl溶液中溶解度最低。 (3)DNA不溶于酒精溶液；不被蛋白酶所水 解；可被二苯胺染

5、成藍(lán)色。 科目一考試網(wǎng) http:/ 科目一模 擬考試 2016 金手指駕校網(wǎng) http:/ 金手指駕駛員考試 2016 2方法目的 方法 目的 溶于 NaCl溶 液中并稀釋 (1)NaCl溶液物質(zhì)的量濃度為 2 mol/L時(shí)， DNA溶解，而部分蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析而生成 沉淀，通過過濾可除去部分蛋白質(zhì)及不溶 于 NaCl溶液的雜質(zhì) (2)當(dāng) NaCl溶液稀釋至 0.14 mol/L時(shí)， DNA 析出，過濾可除去溶于 NaCl溶液的部分蛋 白質(zhì)和其他雜質(zhì) 加入嫩肉粉 嫩肉粉中含木瓜蛋白酶，水解蛋白質(zhì) 加入冷卻酒精 (95%) DNA析出，除去溶于酒精的蛋白質(zhì) 加入二苯胺， 并沸水浴 鑒定 DNA

6、(1)實(shí)驗(yàn)過程中兩次用到蒸餾水，第一次目的是 使成熟的雞血細(xì)胞漲破釋放出 DNA，第二次目 的是稀釋 NaCl溶液，使 DNA從溶液中析出。 (2)預(yù)冷的酒精溶液具有以下優(yōu)點(diǎn) 抑制核酸水解酶活性，防止 DNA降解。 降低分子運(yùn)動(dòng)易于形成沉淀析出。 低溫有利于增加 DNA分子柔韌性，減少斷裂。 【 易誤警示 】 本實(shí)驗(yàn)用雞血細(xì)胞作實(shí)驗(yàn)材料， 不能用哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞，原因是哺乳動(dòng)物 的成熟紅細(xì)胞內(nèi)無細(xì)胞核，但它可以作為血紅蛋 白提取和制備細(xì)胞膜的理想材料。 即時(shí)應(yīng)用 (隨學(xué)隨練，輕松奪冠 ) 1在 “DNA的粗提取與鑒定 ”實(shí)驗(yàn)中，將提取獲 得的 DNA的黏稠物 (還含有許多雜質(zhì) )分別處理如

7、 下： 第一，放入 0.14 mol/L的 NaCl溶液中，攪拌后過 濾，得濾液 A和黏稠物 a。 第二，放入 2 mol/L的 NaCl溶液中，攪拌后過濾， 得濾液 B和黏稠物 b。 第三，放入冷卻的 95%的酒精溶液中，攪拌后過 濾，得濾液 C和黏稠物 c。 以上過程獲得的濾液和黏稠物中，因含 DNA少 而可以丟棄的是 ____________________________________。 解析： 在不同濃度的 NaCl溶液中， DNA的 溶解度不同。在 0.14 mol/L的 NaCl溶液中 DNA溶解度最小， DNA析出，呈絲狀物， 過濾后存在于黏稠物 a中；在 2 mol/L的

8、NaCl 溶液中 DNA溶解度最大，所以 DNA溶解， 過濾后存在于濾液 B中；酒精可使 DNA分子 凝集，因此，在冷卻的 95%的酒精溶液中 DNA凝集，呈絲狀物，過濾后存在于黏稠物 c中。 答案： A、 b、 C 比較細(xì)胞內(nèi) DNA復(fù)制與體外 DNA擴(kuò)增 (PCR) 【 拓展深化 】 引物是指能夠與 DNA母鏈 的一段堿基序列互補(bǔ)配對的一小段 DNA或 RNA。 DNA聚合酶只能特異地復(fù)制處于兩個(gè)引物 之間的 DNA序列，使這段固定長度的序列呈 指數(shù)擴(kuò)增。 即時(shí)應(yīng)用 (隨學(xué)隨練，輕松奪冠 ) 2 PCR利用了 DNA熱變性的原理， PCR儀實(shí)際 上也是一種能自動(dòng)調(diào)控溫度的儀器。對 PCR過

9、 程中 “溫度的控制 ”的下列說法錯(cuò)誤的是 ( ) A酶促反應(yīng)需要高的溫度，是為了確保模板的 單鏈 B延伸的溫度必須大于復(fù)性溫度，而小于變性 溫度 C DNA聚合酶不能熱變性，要用耐高溫的聚 合酶 D DNA解旋酶不能熱變性，為了確保模板是 單鏈 解析： 選 D。 PCR是一種體外 DNA擴(kuò)增技術(shù)。 DNA雙鏈的解開不需要解旋酶，靠高溫使其 變性，雙螺旋結(jié)構(gòu)解體，雙鏈分開；復(fù)性前， 在耐高溫的 DNA聚合酶的作用下根據(jù)堿基互 補(bǔ)配對原則合成新的 DNA，因此延伸的溫度 要大于復(fù)性溫度，小于變性溫度。 血紅蛋白的提取和分離 1方法及原理 方法 原理 凝膠色譜 法 根據(jù)相對分子質(zhì)量的大小分離蛋 白

10、質(zhì) 電泳法 各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分 子本身大小、形狀的不同來分離 蛋白質(zhì)。 2.實(shí)驗(yàn)操作程序 (1)樣品處理 紅細(xì)胞的洗滌：除去雜蛋白，以利于后續(xù) 步驟的分離純化； 血紅蛋白的釋放：使紅細(xì)胞破裂，血紅蛋 白釋放出來； 分離血紅蛋白溶液：經(jīng)過離心使血紅蛋白 和其他雜質(zhì)分離開來，便于下一步對血紅蛋 白的純化。 (2)粗分離 透析：除去樣品中相對分子質(zhì)量 較小的雜質(zhì)。 (3)純化：一般采用凝膠色譜法對血紅蛋白進(jìn)行 分離和純化。 (4)純度鑒定：一般用 SDS聚丙烯酰胺凝膠電 泳法來測定蛋白質(zhì)的分子量，即對血紅蛋白進(jìn) 行純度鑒定。 【 易誤警示 】 相對分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)通 過凝膠時(shí)，相對分子

11、質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)容易進(jìn) 入凝膠內(nèi)部的通道，而相對分子質(zhì)量較大的蛋 白質(zhì)只能在凝膠外部移動(dòng)，因此蛋白質(zhì)分子彼 此分離。 即時(shí)應(yīng)用 (隨學(xué)隨練，輕松奪冠 ) 3在血紅蛋白的整個(gè)提取過程中，不斷用磷酸 緩沖液處理的目的是 (多選 )( ) A防止血紅蛋白被氧氣氧化 B血紅蛋白是一種堿性物質(zhì)，需要酸中和 C防止色譜柱內(nèi)產(chǎn)生氣泡，影響洗脫效果 D讓血紅蛋白處在穩(wěn)定的 pH范圍內(nèi)，維持其結(jié) 構(gòu)和功能 解析： 選 CD。在血紅蛋白的提取過程中，不斷 用磷酸緩沖液處理的目的是防止色譜柱內(nèi)產(chǎn)生氣 泡，影響洗脫效果，同時(shí)為了讓血紅蛋白保持在 體內(nèi)所處的環(huán)境，以維持其結(jié)構(gòu)和功能。 命題視角剖析 緊扣教材重點(diǎn) PCR

12、原理及過程 PCR是一種體外迅速擴(kuò)增 DNA片段的 方法，用于放大特定的 DNA片段，數(shù)小時(shí)內(nèi)可 使目的基因片段擴(kuò)增到數(shù)百萬個(gè)拷貝的分子生 物學(xué)技術(shù)。 PCR需要模板 DNA、引物、脫氧核 糖核苷酸和 DNA聚合酶等條件。下圖為模板 DNA分子及 2種引物，請回答相關(guān)問題： 例 1 (1)PCR的全稱是 ________。 PCR與體內(nèi) DNA復(fù)制 的不同之處主要表現(xiàn)在溫度環(huán)境的不同，在 PCR 中先用 95 高溫處理的目的是 _________________________________； 而這一過程中在細(xì)胞內(nèi)是通過 ________實(shí)現(xiàn)的。 (2)在 PCR技術(shù)中所需要的引物實(shí)質(zhì)上是一

13、種 ______________________。請?jiān)趫D中繪出引物結(jié) 合的位置。 (3)若將 1個(gè) DNA分子拷貝 10次，則需要在緩沖液 中至少加入 ________個(gè)引物。 (4)DNA子鏈復(fù)制的方向是 ________________，這 是由于 __________________________________。 【 嘗試解答 】 (1)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 使 DNA變 性 (使 DNA的兩條鏈解開 ) 解旋酶的催化 (2)單鏈 DNA或 RNA分子，見右 圖 (3)(211 2) (4)5到 3 DNA聚合酶只能從引物 的 3端拼接單個(gè)脫氧核苷酸分子 【 解析 】 本題考查考生對 PC

14、R技術(shù)的理解，屬 于知識識記和理解層次的考查，符合高考對選修 內(nèi)容考查的特點(diǎn)。 PCR技術(shù)又稱多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)， 在 PCR中先用 95 高溫處理的目的是使 DNA分子 中的氫鍵斷裂，兩條鏈解開，即使 DNA分子變性。 引物是一種單鏈 DNA或 RNA分子，它能與解開的 DNA母鏈的 3端結(jié)合，為 DNA聚合酶提供吸附位 點(diǎn)，使 DNA聚合酶從引物的 3端開始連接脫氧核 苷酸，從而決定了 DNA子鏈復(fù)制的方向是 5到 3。 在 DNA分子擴(kuò)增時(shí)，需要 2種引物，由于新合成的 子鏈都需要引物作為復(fù)制的起點(diǎn)，故所需的引物 數(shù)目等于新合成的 DNA子鏈數(shù)目，即 (2 210 2) (211 2)個(gè)。

15、洞察高考熱點(diǎn) DNA的粗提取 (2010年高考江蘇卷 )某生物興趣小組開展 DNA粗提取的相關(guān)探究活動(dòng)，具體步驟如下： 材料處理：稱取新鮮的花菜、辣椒和蒜黃各 2份， 每份 10 g。 剪碎后分成兩組，一組置于 20 、另一組置于 20 條件下保存 24 h。 DNA粗提?。?第一步：將上述材料分別放入研缽中，各加入 15 mL研磨液，充分研磨。用兩層紗布過濾，取濾 液備用。 例 2 第二步：先向 6只小燒杯中分別注入 10 mL濾液， 再加入 20 mL體積分?jǐn)?shù)為 95%的冷酒精溶液，然 后用玻璃棒緩緩地向一個(gè)方向攪拌，使絮狀物 纏繞在玻璃棒上。 第三步：取 6支試管，分別加入等量的 2 m

16、ol/L NaCl溶液溶解上述絮狀物。 DNA檢測：在上述試管中各加入 4 mL二苯胺試 劑，混合均勻后，置于沸水中加熱 5 min，待試 管冷卻后比較溶液的顏色深淺，結(jié)果如下表。 材料保存溫度 花菜 辣椒 蒜黃 20 20 (注： “ ”越多表示藍(lán)色越深 ) 分析上述實(shí)驗(yàn)過程，回答下列問題： (1)該探究性實(shí)驗(yàn)課題名稱是 __________________________________________ ______________________________。 (2)第二步中 “緩緩地 ”攪拌，這是為了減少 __________。 【 嘗試解答 】 (1)探究不同材料和不同保存溫度

17、對 DNA提取量的影響 (2)DNA斷裂 (3) 等質(zhì)量的不同實(shí)驗(yàn)材料，在相同的保存溫度 下，從蒜黃提取的 DNA量最多 低溫抑制了相 關(guān)酶的活性， DNA降解速度慢 (4)將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混和， 靜置一段時(shí)間，吸取上清液 突破易錯(cuò)疑點(diǎn) 對 DNA粗提取與血紅蛋白提取易于混淆 提取物質(zhì) DNA 血紅蛋白 提取方法 鹽析法 凝膠色譜法、電泳法 提取原理 DNA在不同濃度的 NaCl溶液中溶解度不同 DNA不溶于酒精，但某 些蛋白質(zhì)則溶于酒精 根據(jù)相對分子質(zhì)量 的大小 各種分子帶電性質(zhì) 差異 步驟 溶解在 2 mol/L的 NaCl 溶液中 加水稀釋至 0.14 mol/L Na

18、Cl溶液使 DNA析出過 濾 加入冷卻酒精析出 樣品處理 粗提取 純化 純度鑒定 【 解析 】 將動(dòng)物細(xì)胞放在蒸餾水中，由于滲透 吸水，可使細(xì)胞膜破裂，從而釋放出細(xì)胞中的蛋 白質(zhì)和 DNA，因此 A選項(xiàng)正確。 DNA在 2 mol/L的 NaCl溶液中的溶解度最大，而蛋白質(zhì)在該濃度的 NaCl溶液中部分發(fā)生鹽析沉淀； DNA在 0.14 mol/L的 NaCl溶液中的溶解度最小，而蛋白質(zhì)在 該濃度的 NaCl溶液中溶解，所以 B選項(xiàng)正確。蛋 白質(zhì)純化過程中利用小分子雜質(zhì)能通過透析袋， 而大分子蛋白質(zhì)不能通過透析袋的特點(diǎn)，從而對 蛋白質(zhì)進(jìn)行粗純化，所以 C選項(xiàng)正確。血紅蛋白 除可用凝膠色譜法進(jìn)行純化外，也可用電泳法進(jìn) 行純化，所以 D選項(xiàng)錯(cuò)誤。