人教版選修一專(zhuān)題5《DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)》學(xué)案
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1、最新人教版選修一專(zhuān)題5《DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)》學(xué)案 [學(xué)習(xí)導(dǎo)航] DNA和蛋白質(zhì)技術(shù),包才DNA的提取、蛋白質(zhì)的提取、 DNA片段的擴(kuò)增等,是開(kāi)展分 子生物學(xué)研究的基本技術(shù)。本專(zhuān)題將從基礎(chǔ)入手 ,學(xué)習(xí)DNA的粗提取、PCR技術(shù)和血紅蛋 白的提純。學(xué)習(xí)這些技術(shù),不僅能夠幫助學(xué)生初步了解分子生物學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)方法 ,而且能 夠鞏固必修課中學(xué)習(xí)的有關(guān) DNA和蛋白質(zhì)的理論知識(shí)。 本專(zhuān)題的3個(gè)課題相對(duì)獨(dú)立,沒(méi)有嚴(yán)格的先后順序。課題 1的操作難度不高,學(xué)生比較 容易獲得結(jié)果。課題 2的操作難度也不高,但PCR技術(shù)的原理是難點(diǎn),學(xué)生要充分利用教材 的圖文資料,并且在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。課題 3的操
2、作難度比較大,所以學(xué)生一定 要在教師的精心指導(dǎo)下完成操作。 課題1 DNA的粗提取與鑒定 [導(dǎo)學(xué)誘思] 1 .提取DNA的方法 提取生物大分子的基本思路是 。對(duì)于DNA的粗提取而言,就 是要利用、等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面的差異,提取DNA,去除其他成 分。 1) DNA的溶解性 DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的 中溶解度不同,利用 這一特點(diǎn),選擇適當(dāng)?shù)柠}濃度就能使 充分溶解,而使雜質(zhì)沉淀,或者相反,以達(dá)到分離目 的。 書(shū)本圖5-1是DNA在NaCl溶液中的溶解度曲線,請(qǐng)根據(jù)曲線圖,思考: ①在什么濃度下,DNA的溶解度最??? DNA在NaCl溶液中的溶解度是如何變化的? ②如
3、何通過(guò)控制 NaCl溶液的濃度使 DNA在鹽溶液中溶解或析出? 此外,DNA不溶于 溶液,但是細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精。利用這一原理 ,可以 將DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步的分離。 2) DNA對(duì)酶、高溫和洗滌劑的耐受性 蛋白酶能水解 J且是對(duì)一沒(méi)有影響。大 多數(shù)蛋白質(zhì)不能忍受 60—80oC的高溫,而DNA在 以上才會(huì)變性。洗滌劑能夠瓦解 —, 但對(duì)DNA沒(méi)有影響。 3) DNA的鑒定 在 條件下,DNA遇 會(huì)被染成 一色,因此二苯胺可以作為 鑒定DNA的試劑。 2 .實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 1)實(shí)驗(yàn)材料的選取 凡是含有 _的生物材料都可以考慮,但是使用 的生物組織, 成功的可能性更大。
4、在下面的生物材料中選取適合的實(shí)驗(yàn)材料: 魚(yú)卵、豬肝、菜花(花椰菜)、香蕉、雞血、哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞、凍猴桃、洋蔥、豌 豆、菠菜、在液體培養(yǎng)基的大腸桿菌 思考:哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞的特點(diǎn)? 2)破碎細(xì)胞,獲取含DNA的濾液 動(dòng)物細(xì)胞的破碎比較容易,以雞血細(xì)胞為例,在雞血細(xì) 胞液中加入一定量的 ,同時(shí)用 攪拌,過(guò)濾后收集濾液即可。如果實(shí)驗(yàn)材料是植物 細(xì)胞,需要先用 溶解細(xì)胞膜。例如,提取洋蔥的DNA時(shí),在切碎的洋蔥中加入一定的 和,進(jìn)行充分的攪拌和研磨,過(guò)濾后收集研磨液。 思考:①為什么加入蒸儲(chǔ)水能使雞血細(xì)胞破裂? ②加入洗滌劑和食鹽的作用分別是什么? ③如果研磨不充分,會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生怎樣
5、的影響 ? ④此步驟獲得的濾液中可能含有哪些細(xì)胞成分? 3)去除濾液中的雜質(zhì) 閱讀課本的三個(gè)方案, 思考:為什么反復(fù)地溶解與析出 DNA,能夠去除雜質(zhì)? 方案二與方案三的原理有什么不同? 4) DNA的析出與鑒定 將處理后的溶液過(guò)濾,加入與濾液體積 、冷卻 的 靜置 」溶液中會(huì)出現(xiàn) 」這就是粗提取的 DNA。用玻璃棒 攪拌,卷起絲狀物,并用濾紙吸取上面的水分。 取兩支20ml的試管,各加入物質(zhì)的量濃度為 的NaCl溶液5ml,將絲狀物放入其 中一支試管中,用玻璃棒攪拌,使絲狀物溶解。然后,向兩支試管中各加入 4ml的。混 合均勻后,將試管置于 中加熱5min,待試管冷卻后,比
6、較兩支試管溶液顏色的變化 ,看 看溶解有DNA的溶液是否變。 3 .操作提示 以血液為實(shí)驗(yàn)材料時(shí),每100ml血液中需要加入3g,防止。 加入洗滌劑后,動(dòng)作要、否則容易產(chǎn)生大量的泡沫,不利于后續(xù)步驟地操 作。加入酒精和用玻璃棒攪拌時(shí) ,動(dòng)作要,以免,導(dǎo)致DNA分子不能形成絮狀沉 淀。 二苯胺試劑要 ,否則會(huì)影響鑒定的效果。 4 .結(jié)果分析與評(píng)價(jià) [疑難點(diǎn)撥] 1 . DNA的溶解度與NaCl溶液濃度的關(guān)系: 當(dāng)NaCl溶液濃度低于 0.14mol/L時(shí),隨濃度的升高,DNA的溶解度降低;當(dāng) NaCl溶液 濃度高于0.14mol/L時(shí),隨濃度升高,DNA的溶解度升高。 2 .
7、制備雞血細(xì)胞液時(shí),要在新鮮的雞血中加入檸檬酸鈉的原因 制備雞血細(xì)胞液時(shí),要在新鮮的雞血中加入抗凝劑一一檸檬酸鈉 ,防止血液凝固。其 原理是檸檬酸鈉能與血漿中 Ca2+發(fā)生反應(yīng),生成檸檬酸鈣絡(luò)合物,血漿中游離的 Ca2+大大減 少,血液便不會(huì)凝固,因?yàn)殡u血紅細(xì)胞,白細(xì)胞都有細(xì)胞核,DNA主要存在于細(xì)胞核中,所以在 離心或靜置沉淀后,要棄出上層清液一一血漿。 3 .提取DNA的第一步是材料的選取,其目的是一定要選取 DNA含量較高的生物材料,否則 會(huì)由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中或多或少的損失而造成檢測(cè)的困難;第二步是 DNA的釋放和溶解,這一 步是實(shí)驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵,要盡可能使細(xì)胞內(nèi)的 DNA全部溶解
8、;第三步是 DNA的純化,即 根據(jù)DNA的溶解特性、對(duì)酶及高溫的耐受性的不同等特性 ,最大限度地將 DNA與雜質(zhì)分 開(kāi);最后一步是對(duì) DNA進(jìn)行鑒定,這是對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的檢測(cè)。 4 .盛放雞血細(xì)胞液的容器 ,最好是塑料容器。雞血細(xì)胞破碎以后釋放出的 DNA,容易被玻 璃容器吸附,由于細(xì)胞內(nèi) DNA的含量本來(lái)就比較少,再被玻璃容器吸附去一部分,提取到的 DNA就會(huì)更少。因此,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最好使用塑料的燒杯和試管 ,這樣可以減少提取過(guò)程的 DNA的損失。 [ 典例解析 ] 本實(shí)驗(yàn)中有三次過(guò)濾:⑴過(guò)濾用蒸儲(chǔ)水稀釋過(guò)的雞血細(xì)胞液 ⑵過(guò)濾含粘稠物的 0.14mol/LNaCl 溶液 ⑶過(guò)濾溶
9、解有 DNA 的 2mol/LNaCl 溶液 以上三次過(guò)濾分別為了獲得( ) A 含核物質(zhì)的濾液、紗布上的粘稠物、含 DNA 的濾液 B 含核物質(zhì)的濾液、濾液中 DNA 粘稠物、含 DNA 的濾液 C 含核物質(zhì)的濾液、濾液中 DNA 粘稠物、紗布上的 DNA D 含較純的 DNA 濾液、紗布上的粘稠物、含 DNA 的濾液 [ 課堂演練 ] 一、選擇題( 10 個(gè)) 1.在研究 DNA 的基因樣本前 ,采集來(lái)的血樣需要蛋白水解酶處理 ,然后用有機(jī)溶劑除去 蛋白質(zhì)。用蛋白水解酶處理血樣的目的是( ) A.除去血漿中的蛋白質(zhì) B.除去染色體上的蛋白質(zhì) C.除去血細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)
10、 D. 除去血細(xì)胞中的所有的蛋白質(zhì) ,使 DNA 釋放 ,便于進(jìn)一步提純 2 .與析出 DNA 粘稠物有關(guān)的敘述 ,不正確的是( ) A. 操作時(shí)緩緩滴加蒸餾水 ,降低 DNA 的溶解度 B.在操作A時(shí),用玻璃棒輕緩攪拌,以保證DNA分子完整 C. 加蒸餾水可同時(shí)降低 DNA 和蛋白質(zhì)的溶解度 ,兩者均可析出 D. 當(dāng)絲狀粘稠物不再增加時(shí) ,此時(shí) NaCl 的濃度相當(dāng)于 0.14mol/L 3 .洗滌劑能夠瓦解( ) ,但對(duì) DNA 沒(méi)有影響。 A.細(xì)胞壁 B.細(xì)胞膜 C.細(xì)胞核 D.細(xì)胞質(zhì) 4 .在沸水浴的條件下 ,DNA 遇( )會(huì)被染成藍(lán)色。 A.斐林試劑 B.蘇丹出染
11、液 C.雙縮月尿試劑 D.二苯胺 5 .在 DNA 提取過(guò)程中 ,最好使用塑料試管和燒杯 ,目的是( ) A.不易破碎 B.減少提取過(guò)程中 DNA的損失 C.增加DNA的含量 D.容易洗刷 6 .下列操作中 ,對(duì) DNA 的提取量影響最小的是( ) A. 使雞血細(xì)胞在蒸餾水中充分破裂 ,放出 DNA 等核物質(zhì) B.攪拌時(shí),要使用玻璃棒沿一個(gè)方向輕緩攪拌 C. 在“析出 DNA 粘稠物”時(shí) ,要緩緩加蒸餾水 ,直至溶液中粘稠物不再增加 D. 在用酒精沉淀 DNA 時(shí) ,要使用冷酒精 ,甚至再將混合液放入冰箱中冷卻 E 在 DNA 的溶解和再溶解時(shí) ,要充分?jǐn)嚢? 7 . DNA的
12、粗提取中,將與濾液體積相等的、冷卻的( ),靜置2—3min,溶液中會(huì) 出現(xiàn)白色絲狀物。 A.0 . 9% 的 NaCl B.0.14mol/L 的 NaCl 溶液 C. 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 15% 的 HCl D. 體積分?jǐn)?shù)為 95% 的酒精溶液 8 .以血液為實(shí)驗(yàn)材料時(shí) ,需要向血液中加入( ) ,防止血液凝固。 A.醋酸鈉 B.龍膽紫 C.檸檬酸鈉 D.醋酸洋紅 9 .在向溶解 DNA 的 NaCl 溶液中 ,不斷加入蒸餾水的目的是( ) A.加快溶解DNA的速度 B.加快溶解雜質(zhì)的速度 C.減少DNA的溶解度,加快DNA析出 D.減小雜質(zhì)的溶解度,加快雜質(zhì)的析出 10 .去除濾
13、液中的雜質(zhì)時(shí) ,直接在濾液中加入嫩肉粉 ,利用嫩肉粉中的( )分解蛋白質(zhì)。 A.胃蛋白酶 B.胰蛋白酶 C.木瓜蛋白酶 D.腸肽酶 二、非選擇題( 3 個(gè)) 1 .提取雞血中 DNA 時(shí),要除去血液中的上清液 ,這是因?yàn)槭裁矗? 2.填寫(xiě)本實(shí)驗(yàn)完成下列實(shí)驗(yàn)操作時(shí)所用試劑。 ⑴提取雞血細(xì)胞中核物質(zhì) ⑵溶解核內(nèi)DNA: ⑶析出2mol/LNaCl溶液中的DNA⑷DNA粘稠物的再溶解 ⑸提取雜質(zhì)較少的 DNA白色乳狀絲狀物 ⑹DNA的鑒定 3.關(guān)于DNA粗提取的實(shí)驗(yàn)材料的選擇,也經(jīng)過(guò)了多次實(shí)驗(yàn)效果的比較,最終選擇雞血做 實(shí)驗(yàn)材料的原因是什么?請(qǐng)回答下列問(wèn)題: ⑴雞血細(xì)胞中紅細(xì)胞
14、,家雞屬于鳥(niǎo)類(lèi),新陳代謝旺盛,因而血液中_細(xì) 胞數(shù)目較多,可以提供豐富的 。 ⑵實(shí)驗(yàn)前由老師制備血細(xì)胞液供同學(xué)們做實(shí)驗(yàn)材料 ,而不用雞全血,主要原因是 ⑶生活在牧區(qū)的人們,采集牛、羊和馬血比較方便,若他們按實(shí)驗(yàn)要求完成實(shí)驗(yàn)步驟后 結(jié)果是,這是因?yàn)檫@些動(dòng)物和人一樣,成熟的紅細(xì)胞中, 但若改用動(dòng)物肝月^做實(shí)驗(yàn)材料,實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行。這是因?yàn)?。 ⑷若選用動(dòng)物肝臟做實(shí)驗(yàn)材料,在提取之前,最好增加 程序,使組織細(xì)胞更 易分離。 課題2多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增 DNA片段 [導(dǎo)學(xué)誘思] 1. PCR原理 填寫(xiě)下列表格 參與的組分 在DNA復(fù)制中的作用 解旋酶 DNA母鏈
15、 合成子鏈的原料 DNA聚合酶 引物 DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?,通常將DNA的羥基末端稱(chēng)為 ,而磷酸基團(tuán)的末端 稱(chēng)為。 DNA聚合酶不能 開(kāi)始合成DNA,而只能,因此,DNA復(fù)制需要 引物。DNA的合成方向總是。 在DNA的復(fù)制過(guò)程中,復(fù)制的前提是 。在體外可通過(guò)控制 來(lái)實(shí) 現(xiàn)。在 的溫度范圍內(nèi),DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)將解體,雙鏈分開(kāi),這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為 。 PCR利用了 DNA的 原理,通過(guò)控制溫度來(lái)控制雙鏈的解聚與結(jié)合。由于 PCR過(guò)程的 溫度高,導(dǎo)致DNA聚合酶失活,后來(lái) 的DNA聚合酶的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用,大大增加了 PCR的效 率。 PCR反應(yīng)需要在一定的緩沖溶液中提供: ,
16、, , ,同時(shí)通過(guò)控制溫度使 DNA復(fù)制在體外反復(fù)進(jìn)行。 2. PCR的反應(yīng)過(guò)程 PCR 一般要經(jīng)歷 循環(huán),每次循環(huán)可以分為、和 三步。從第二輪循環(huán)開(kāi) 始,上一次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與反應(yīng) ,并且由 延伸而成的 DNA單鏈會(huì)與 結(jié)合,進(jìn)彳T DNA的延伸,這樣,DNA聚合酶只能 ,使這段固定長(zhǎng)度的序列成 指數(shù)擴(kuò)增。 3. 實(shí)驗(yàn)操作 在實(shí)驗(yàn)室中,做PCR通常使用 ,它是一種薄壁塑料管。具體操作時(shí) ,用微量移液器, 按PCR反應(yīng)體系的配方在 中依次加入各組分”再參照下表的設(shè)置設(shè)計(jì)好 PCR儀的循 環(huán)程序即可。 4.操作提示 為避免外源DNA等因素的污染,PCR實(shí)驗(yàn)中使用的 、_、
17、以及蒸儲(chǔ)水等在 使用前必須進(jìn)行。 PCR所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份,并在 儲(chǔ)存。使用前,將所需試劑從冰箱拿出,放在冰塊上緩慢融化。在微量離心管中添加反應(yīng) 成分時(shí),移液管上的槍頭要 [疑難點(diǎn)撥] 1.PCR技術(shù)簡(jiǎn)介 PCR是一種體外迅速擴(kuò)增 DNA片段的技術(shù),它能以極少量的 復(fù)制出上百萬(wàn)份的 DNA拷貝。這項(xiàng)技術(shù)有效地解決了因?yàn)闃悠分?樣品進(jìn)行分析研究的問(wèn)題,被廣泛的應(yīng)用于遺傳疾病的診斷、刑偵破案、 隆和DNA序列測(cè)定等各方面。 2.細(xì)胞內(nèi)參與 DNA復(fù)制的各種組成成分及其作用 ①解旋酶:打開(kāi) DNA雙鏈 ②DNA母鏈:提供 DNA復(fù)制的模板 DNA為模板,在幾小時(shí)內(nèi) DNA含
18、量太低而難以對(duì) 古生物學(xué)、基因克 成子鏈的原料 ④DNA聚合酶:催化合成 的3,端開(kāi)始連接脫氧核甘酸(引物是一小段 列互補(bǔ)配對(duì)。用于 PCR的引物長(zhǎng)度通常為 3. DNA的合成方向 DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?,通常?為5,端。DNA聚合酶不能從頭開(kāi)始合成 DNA子鏈⑤引物:使 DNA或RNA,它能與 20-30個(gè)核甘酸) ③4種脫氧核甘酸:合 DNA聚合酶能夠從引物 DNA母鏈的一段堿基序 DNA的羥基末端稱(chēng)為 3,端,而磷酸基團(tuán)的末端稱(chēng) DNA,而只能從3湍延伸DNA鏈,因此,DNA復(fù)制需 10 / 10 PCR反應(yīng)中的目的片段一般以 30次循環(huán)后反應(yīng)物中大約有
19、[典例解析]] 一個(gè)由15N標(biāo)記的DNA DNA分子總數(shù)的( A 1/10 B 1/5 C [課堂]K練] 一.選擇題(10個(gè)) 1. DNA分子復(fù)制時(shí) ) 1/16 D1/25 ,解旋的兩條鏈中( A僅一條作為復(fù)制模板 B兩條鏈作為模板并復(fù)制出兩個(gè)不同的 C兩條鏈作為模板并復(fù)制出兩個(gè)相同的 D兩條鏈作為模板,各自合成一條子鏈 DNA分子 DNA分子 ,然后兩條母鏈重新結(jié)合為原來(lái)的雙螺旋分子 要引物。當(dāng)引物與 DNA母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合后 ,DNA聚合酶就能從引物的 3,端開(kāi)始 延伸DNA鏈,DNA的合成方向總是從子鏈的 5端向3端延伸。 4. PCR
20、技術(shù)與DNA的復(fù)制 PCR反應(yīng)是通過(guò)控制溫度使 DNA復(fù)制在體外反復(fù)進(jìn)行。PCR反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是 DNA 復(fù)制,所以有關(guān) PCR反應(yīng)的題目與 DNA復(fù)制的原理相同,計(jì)算方法也大體相同。例如: 2n的方式積累,其中n為反應(yīng)循環(huán)次數(shù)。一個(gè) DNA片段在 10億個(gè)這樣的片段。(23) 分子,放在沒(méi)有標(biāo)記的環(huán)境中培養(yǎng) ,利用PCR循環(huán)5次后標(biāo)記的 A①③④②⑤ 3.下列各項(xiàng)過(guò)程中 ①DNA復(fù)制 A①②③④⑤ ①酶 ②游離的脫氧核甘酸 ③ATP ⑤ mRNA ⑥ tRNA ⑦適宜的溫度 ④DNA分子 ⑧適宜的酸堿度 兩條新鏈結(jié)合成一個(gè)全新的 DNA分子 2 .下列關(guān)于D
21、NA復(fù)制過(guò)程的正確順序是( D ) ①互補(bǔ)堿基對(duì)之間氫鍵斷裂 ②互補(bǔ)堿基對(duì)之間形成氫鍵 ③DNA分子在解旋酶的作用下解旋 ④以解旋后的母鏈為模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì) ⑤子鏈與母鏈盤(pán)旋成雙螺旋狀結(jié)構(gòu) B①④②⑤③ C①③⑤④② D③①④②⑤ ,遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”的有( A ) ②RNA復(fù)制③轉(zhuǎn)錄④翻譯⑤逆轉(zhuǎn)錄 B①②③④ C①②③⑤ D①③④⑤ 4 .實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬生物體 DNA的復(fù)制必需的一組條件是 A①②③④⑤⑥ B②③④⑤⑥⑦ C②③④⑤⑦⑧ D①②③④⑦⑧ 5 .利用PCR技術(shù),把一個(gè)雙鏈DNA分子當(dāng)作第一代,經(jīng)過(guò)3次循環(huán),在第四代DNA分 子中,有幾條第一代脫氧核甘
22、酸的長(zhǎng)鏈? ( A ) A 2 B 4 C 8 D 16, 6 .關(guān)于DNA分子的敘述中,正確的是(C ) A .DNA的兩條鏈?zhǔn)菢O性相同,同向平行 B.DNA的兩條鏈?zhǔn)菢O性相同,反向平行 C.DNA的兩條鏈中極性不同,反向平行的 D.DNA的兩條鏈?zhǔn)菢O性不同,同向平行 7 .假設(shè)PCR反應(yīng)中,只有一個(gè)DNA的片段作為模板,請(qǐng)計(jì)算在30次循環(huán)后,反應(yīng)物中大約有 多少這樣的DNA片段(B A 215 B 230 C 260 D 231 8 .DNA的合成方向總是(C )延伸。 A從DNA分子的左端向右端 B從DNA分子的右端向左端 C從子鏈的5,端向3,端 D從子鏈的3,端向5
23、,端 9 .要使PCR反應(yīng)在體外的條件下順利地進(jìn)行 ,需要嚴(yán)格的控制(C ) A氧氣的濃度 B酸堿度 C溫度 D大氣的濕度 10 .DNA分子經(jīng)PCR反應(yīng)循環(huán)一次后,新合成的那條子鏈的脫氧核甘酸的序列應(yīng)與( ) A模板母鏈相同 B非模板母鏈相同 C兩條模板母鏈相同 D兩條模板母鏈都不相同 二.非選擇題(2個(gè)) 1 . PCR技術(shù)是把某一 DNA片段在實(shí)驗(yàn)條件下,合成許許多多相同片段的一種方法,利用這 種技術(shù)能快速而特異的擴(kuò)增任何要求的目的基因或者 DNA分子片段,“人類(lèi)基因組計(jì) 戈『’的研究中常用到這種技術(shù)。請(qǐng)結(jié)合有關(guān)知識(shí) ,回答有關(guān)此技術(shù)的一些問(wèn)題: ⑴PCR技術(shù)能把某一 D
24、NA片段進(jìn)行擴(kuò)增,依據(jù)的原理是: ⑵在實(shí)驗(yàn)條件下,DNA分子進(jìn)行擴(kuò)增,除了所要擴(kuò)增的 DNA片段處,還需要、 和、等條件。 ⑶某DNA片段有160個(gè)堿基,其中有腺喋吟 35個(gè),若讓該DNA分子擴(kuò)增三次(即復(fù)制三 次)至少需要腺喋吟脫氧核甘酸和鳥(niǎo)喋吟脫氧核甘酸的數(shù)目分別是 _和 個(gè)。 2 .將大腸桿菌置于含 15N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)。這樣,后代大腸桿菌細(xì)胞中的 DNA雙鏈均被 15N標(biāo)記。然后將被15N標(biāo)記的大腸桿菌作為親代轉(zhuǎn)到普通培養(yǎng)基中 ,繁殖兩代。親代、 第一代、第二代大腸桿菌 DNA的狀況如圖所示。 ⑴第一代大腸桿菌 DNA貯存的遺傳信息與親代大腸桿菌 DNA貯存的遺傳信息完全相同
25、的 原因是。 ⑵如果將第二代大腸桿菌的 DNA分子總量作為整體 1,其中,帶有15N的第二代大腸桿菌 DNA分子約占總量的 %。 ⑶如果將第二代大腸桿菌的 DNA含量作為整體1,其中含15N標(biāo)記的第二代大腸桿菌的 DNA含量(脫氧核甘酸單鏈)約占總量的 % 課題3血紅蛋白的提取和分離 [導(dǎo)學(xué)誘思] 1,凝膠色譜法 凝膠色譜法也稱(chēng)做 ,是根據(jù) 分離蛋白質(zhì)的有效方法。凝膠實(shí)際上是一 些由 構(gòu)成的多孔球體,在小球體內(nèi)部有許多貫穿的通道 ,相對(duì)分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì) 分子通過(guò)凝膠時(shí)速度不同,相對(duì)分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì) —進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道,路程—,移 動(dòng)速度;而相對(duì)分子質(zhì)量 的蛋白
26、質(zhì)無(wú)法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道 ,只能在 移動(dòng),路 程,移動(dòng)速度。相對(duì)分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)分子因此得以分離。 2 緩沖溶液的作用是。緩沖溶液通常由 溶解 于水中配制而成的。生物體內(nèi)進(jìn)行的各種生物化學(xué)反應(yīng)都是在一定的 pH下進(jìn)行的,例如: 血漿的pH是,要在實(shí)驗(yàn)條件下準(zhǔn)確模^^生物體內(nèi)的過(guò)程 ,必須保持體外的pH與體內(nèi) 的基本一致。 3 .電泳 電泳是指 。許多重要的生物大分子 ,如多肽、核酸等都具有可 解離的基團(tuán),在一定的pH下,這些基團(tuán)會(huì)帶上。在電場(chǎng)的作用下,這些帶電分子會(huì)向著 與其所帶電荷 的電極移動(dòng)。電泳利用了待分離樣品中各分子 以及分子本身 的_、 的不同,使帶電分
27、子產(chǎn)生不同的 ,從而實(shí)現(xiàn)樣品中各種分子的分離。 一而種標(biāo)山電泳方法是 禾口 ,在測(cè)定蛋白質(zhì)分子量時(shí)通常使 用 。蛋白質(zhì)在聚丙烯酰胺凝膠中的遷移率取決于 以及 等而紊^ 4 .蛋白質(zhì)的提取和分離 蛋白質(zhì)的提取和分離一般分為四步: 、、_和。 5 .樣品處理 血液由 _和 組成,其中紅細(xì)胞最多。紅細(xì)胞具有 的特點(diǎn)。紅細(xì)胞中有一 種非常重要而而而一 ,其作用是 ,血紅蛋白有 _個(gè)肽鏈組成,包 括, 其中每條肽鏈環(huán)繞一個(gè) ,磁基團(tuán)可攜帶 ”紅蛋白因含有 呈現(xiàn)紅色。 紅細(xì)胞的洗滌 洗滌紅細(xì)胞的目的是 ,采集的血樣要及時(shí)采用 分離紅細(xì)胞,然后用膠頭吸管吸出上層透明的 ,
28、將下層暗紅色的 倒入燒杯,再加 入,緩慢攪才—,低速短時(shí)間離心,如此重復(fù)洗滌三次,直至,表明紅細(xì)胞已洗 滌干凈。 血紅蛋白的釋放 在 和 作用下,紅細(xì)胞破裂釋放出血紅蛋白。 分離血紅蛋白溶液 將攪拌好的混合溶液離心后 ,試管中的溶液分為 4層。第一層為無(wú) 色透明的 ,第2層為白色薄層固體,是,第3層是紅色透明液體,這是,第4層 是其他雜質(zhì)的暗紅色沉淀物。將試管中的液體用濾紙過(guò)濾 ,除去之溶性沉淀層,于分液漏斗 中靜置片刻后,分出下層的紅色透明液體。 透析 取1mL的血紅蛋白溶液裝入 中,將透析袋放入盛有 300mL的物質(zhì)的量的濃 度為20mmol/L的 中,透析12h。透析可以去除
29、樣品中 的雜質(zhì),或用于更換樣品 的。 6 .凝膠色譜操作 第一步要制作 ,第二步要 ,因?yàn)?所以裝柱前需要根據(jù)色譜柱的內(nèi)體 積計(jì)算所需要的凝膠量。在裝填凝膠柱時(shí),不得有 存在。因?yàn)闅馀? 會(huì),降低分離效果。第三步是 [疑難點(diǎn)撥] 1 .與其他真核細(xì)胞相比,紅細(xì)胞的特點(diǎn)及這一特點(diǎn)對(duì)進(jìn)行蛋白質(zhì)的分離的意義 哺乳動(dòng)物及人的成熟的紅細(xì)胞是雙面凹圓餅狀 ,沒(méi)有細(xì)胞核和細(xì)胞器。其含有的血紅蛋白是 有色蛋白,因此在凝膠色譜分離時(shí)可以通過(guò)觀察顏色來(lái)判斷什么時(shí)候應(yīng)該收集脫液。這使血 紅蛋白的分離過(guò)程非常直觀 [典例解析] 用凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)時(shí) A路程較長(zhǎng),移動(dòng)速度較慢 C路程較短,移動(dòng)速度
30、較慢 [課堂]K練] 一. 選擇題 ,大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作。 ,分子量大的蛋白質(zhì)( ) B路程較長(zhǎng),移動(dòng)速度較快 D路程較短,移動(dòng)速度較快 1.凝膠色譜法是根據(jù)( )分離蛋白質(zhì)的有效方法。 A分子的大小 B相對(duì)分子質(zhì)量的大小 C帶電荷的多少 D溶解度 2 .緩沖液的作用是:在一定范圍內(nèi) ,抵制外界的影響來(lái)維持( )基本不變。 A溫度 B pH C滲透壓 D氧氣濃度 3 .電泳是指帶電粒子在電場(chǎng)的作用下向著與其所帶電荷( )的電極移動(dòng)。 A相同 B相反 C相對(duì) D相向 4 .哺乳動(dòng)物和人的成熟的紅細(xì)胞中的( )與氧氣的運(yùn)輸有關(guān)。 A血紅蛋白 B肌紅蛋白 C肌動(dòng)蛋
31、白 D肌球蛋白 5 .血液由血漿和各種血細(xì)胞組成 ,其中()的含量最多。 A白細(xì)胞 B血小板 C紅細(xì)胞 D淋巴細(xì)胞 6 .為防止血液凝固,在采血容器中要預(yù)先加入抗凝血?jiǎng)?)。 A. NaCl B.甲苯 C.蒸儲(chǔ)水 D.檸檬酸鈉 7 .將攪拌好的混合液轉(zhuǎn)移到離心管中 ,離心后,可以明顯看到試管中的溶液分為 4層, 其中第3層是() A無(wú)色透明的甲苯層 B脂溶性物質(zhì)的沉淀層 C血紅蛋白的水溶液 D其他雜質(zhì)的暗紅色沉淀物 二. 非選擇題 1 .電泳利用了待分離樣品中各種分子 以及、的不同,使帶電分子產(chǎn)生 不同的遷移速率,從而實(shí)現(xiàn)樣品中各種分子的分離。 2 .你能描述血紅蛋白分
32、離的完整過(guò)程嗎? 專(zhuān)題知識(shí)歸納 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 去 DNA的粗提取 與鑒定 操作提 ,基礎(chǔ)知識(shí):提取DNA的方法 實(shí)驗(yàn)材料的選” 「 破碎細(xì)胞/獲取含DNA的濾液 卜濾液中的N質(zhì) DNA也析出與鑒定 以血液為,■料要防止血液凝固 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 加入洗你IJ后,動(dòng)作要輕緩;加入酒精和用玻璃棒 j 攪拌時(shí),動(dòng)作要輕緩 二苯胺試劑要現(xiàn)配現(xiàn)用 結(jié)果分析與評(píng)價(jià) 課題延伸 尸 p PCR原理 [基礎(chǔ)知識(shí)? PCR的反應(yīng)過(guò)程 多聚酶鏈?zhǔn)椒串a(chǎn)驗(yàn)操作 應(yīng)擴(kuò)增DNA K作提示 課題延伸 凝膠色譜法 血紅蛋白的提 取和分離 片段 結(jié)果分析與評(píng)價(jià) 心出知識(shí)如溶液 電泳I
33、 樣品處理 廠 實(shí)驗(yàn)操作y度膠色譜操作 SdS]聚丙烯酰凝膠電泳 紅細(xì)胞的洗滌 實(shí)驗(yàn)操作 色譜主填料的處理 凝膠。譜柱的裝填 蛋白質(zhì)的分離 結(jié)果分析與評(píng)價(jià) 課題延伸 專(zhuān)題知識(shí)檢測(cè) 一、選擇題 1 . DNA的溶解度最低時(shí),NaCl的物質(zhì)的量濃度為() A. 2mol/L B.0.1mol/L C. 0.14mol/L D.0.015mol/L 2 . DNA不溶解于() A.NaCl溶液 B.KCl溶液 C.酒精溶液 D.MgCl 2溶液 3 .鑒定DNA的試劑是() A.斐林試劑 B蘇丹出染液 C.雙縮月尿試劑 D.二苯胺試劑 4 .在向溶解DNA得NaC
34、l溶液中,不斷加入蒸儲(chǔ)水的目的是( ) A.加快溶解DNA的速度 B.加快溶解雜質(zhì)的速度 C.減小DNA的溶解度,加快DNA析出 D.減小雜質(zhì)的溶解度,加快雜質(zhì)的析出 5 .在DNA的粗提取過(guò)程中,初步析出DNA和提取較純凈的 DNA所用的藥品的濃度及 其名稱(chēng)分別是() ①0.1g/ml檸檬酸鈉溶液 ②2mol/LNaCl溶液 ③0.14mol/LNaCl溶液 ④體積分?jǐn)?shù)為 95%的酒精溶液 ⑤0.015mol/LNaCl溶液 ⑥0.04mol/LNaCl溶液 A.①③⑤ B.③④ C.②④ D.②③④ 6 .關(guān)于DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)的表達(dá)哪項(xiàng)是錯(cuò)誤的( ) A.離心沉淀的
35、血細(xì)胞中加水是為了提取 DNA B.NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度為 2mol/L時(shí),DNA溶解 C.向溶解的DNA燒杯中加蒸儲(chǔ)水是漂洗 DNA D.離心后除去血液中的上清液是為了除去雜質(zhì) 7 .下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的正確描述是( ) A.向盛有果糖溶液的試管中加入斐林試劑 ,產(chǎn)生轉(zhuǎn)紅色沉淀 B.紙層析法分離葉綠體中的色素時(shí) ,濾紙條上最寬的色素帶呈黃綠色 C.DNA的粗提取中,第二次加入蒸儲(chǔ)水并攪拌,能析出含DNA的黏稠物 D.同一葉片受SO2危害的順序是先葉柄后葉片 8 .關(guān)于DNA在NaCl溶液中的溶解度,下面的敘述哪一個(gè)是正確的( ) A.隨著NaCl溶液濃度增大,DNA在
36、NaCl溶液中的溶解度也增大 B.隨著NaCl溶液濃度的減小,DNA在NaCl溶液中的溶解度也減小 C.DNA在NaCl溶液中的溶解度與 NaCl溶液的濃度無(wú)關(guān) D.當(dāng)NaCl溶液的濃度為 0.14M時(shí),DNA的溶解度最低 9 .某DNA分子共有a個(gè)堿基,其中含胞喀咤 m個(gè),則該DNA分子利用PCR技術(shù)循環(huán) 了 3次,需要游離的胸腺喀咤脫氧核甘酸數(shù)為( ) A.7 (a-m) B.8(a-m) C.7 (1/2a-m) D.8 (2a-m) 10 .卵原細(xì)胞在進(jìn)行 DNA復(fù)制時(shí),細(xì)胞中不可能出現(xiàn)的是( ) A.解旋 B.蛋白質(zhì)合成 C.基因突變 D.基因重組 11 .在一個(gè)密
37、閉的容器中,利用PCR技術(shù)用含有同位素13C的脫氧核甘酸合成一個(gè) DNA 分子,然后再加入普通的含12C的脫氧核甘酸,經(jīng)n次循環(huán)后,所得DNA分子中含12C 的脫氧核甘酸鏈數(shù)與含 13C的脫氧核甘酸鏈數(shù)之比是( ) A.2n: 1 B. (2n-2) : n C. (2n-2) : 2 D. (2n-2) : 1 12 .在PCR技術(shù)中,能打開(kāi)DNA雙鏈的酶是() A.DNA聚合酶 B.RNA聚合酶 C.解旋酶 D.DNA酶 13 .某DNA分子有2000個(gè)脫氧核甘酸,已知它的一條單鏈上堿基 A: G: T: C=1 : 2: 3: 4,若利用PCR技術(shù)使該分子循環(huán)了一次,則需要
38、腺喋吟脫氧核甘酸的數(shù)量是( ) A.200 個(gè) B.300 個(gè) 14.某些藥物可以抑制腫瘤細(xì)胞 的細(xì)胞正處在細(xì)胞周期的( C.400 個(gè) D.800 個(gè) A.間期 B.前期 C.中期 D.后期 15.某DNA分子的一條單鏈中 基的() ,A占20%,T占30%,則該DNA分子中的C占全部堿 DNA的復(fù)制,從而達(dá)到控制癌癥的目的。這些藥物作用 ) A.50% B.25% C.20% D.30% 16 .用15N標(biāo)記含有1000個(gè)堿基的DNA分子 淇中有胞喀咤 60個(gè),該DNA分子在14N 的培養(yǎng)基中循環(huán)了 4次。其結(jié)果不可能的是( ) A.含有15N的DNA 分子占1/8
39、 B.含有14N的DNA分子占7/8 C.復(fù)制過(guò)程中需腺喋吟脫氧核甘酸 6600個(gè) D.復(fù)制結(jié)果共產(chǎn)生16個(gè)DNA分子 17 .具有x個(gè)堿基對(duì)的一個(gè) DNA分子片段含有m個(gè)腺口K吟,該片段利用PCR技術(shù)完成了 第n個(gè)循環(huán)后需要多少個(gè)游離的胞喀咤脫氧核甘酸?( ) A.2 n-1(x-m ) B.2 n(x-m) C.2 n-1(x/2-m) D.2 n(x/2-m) 18 .在DNA復(fù)制過(guò)程中,保證復(fù)制準(zhǔn)確無(wú)誤進(jìn)行的關(guān)鍵步驟是( ) A.破壞氫鍵并使DNA雙鏈分開(kāi) B.游離核甘酸與母鏈堿基互補(bǔ)配對(duì) C.配對(duì)的游離核甘酸連接成子鏈 D.子鏈與模板母鏈盤(pán)繞成雙螺旋結(jié)構(gòu) 19 .哺乳動(dòng)
40、物和人的成熟的紅細(xì)胞中的( )與氧氣的運(yùn)輸有關(guān)。 A血紅蛋白 B肌紅蛋白 C肌動(dòng)蛋白 D肌球蛋白 20 .凝膠色譜法是根據(jù)( )分離蛋白質(zhì)的有效方法。 A分子的大小 B相對(duì)分子質(zhì)量的大小 C帶電荷的多少 D溶解度 二、非選擇題 1 .粗提取 DNA的原理是 ,純化粗提取的 DNA的原理 是 ;在制備雞血細(xì)胞液的過(guò)程中 ,加入的抗凝劑是 ,還可使用的抗 凝劑是 一 2 . PCR反應(yīng)需要在一定的緩沖溶液中提供: 、分別于兩條模板鏈結(jié)合的 , 四種,耐熱的 ,同時(shí)通過(guò)控制 使DNA復(fù)制載體外反復(fù)進(jìn)行。 3 .在蛋白質(zhì)的提取和分離實(shí)驗(yàn)中 ,若用豬、牛、羊或其他脊椎動(dòng)物的血液來(lái)分離血紅蛋白 ,需 對(duì)樣品如何處理?
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