專題5DNA和蛋白質(zhì)技術 高頻考點突破專題5DNA和蛋白質(zhì)技術基礎自主梳理命題視角剖析即時達標訓練 基礎自主梳理一、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：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實驗操作(1)樣品處理：通過紅細胞的洗滌、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行樣品純度鑒定。相對分子質(zhì)量凝膠色譜法 二、PCR技術擴增DNA片段1PCR技術(1)PCR：_的簡稱，是一種體外迅速擴增_的技術。(2)擴增方向：總是從子鏈的5端向_端延伸。(3)引物特點：是一小段_或DNA，能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對，用于PCR的引物長度通常為_個核苷酸。(4)原理：DNA復制原理。(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_，同時控制溫度。多聚酶鏈式反應DNA片段3RNA2030引物DNA聚合酶 2過程(1)變性：當溫度上升到_以上時，雙鏈DNA解旋為單鏈。(2)復性：溫度下降為50 左右時，兩種_通過堿基互補配對與_結(jié)合。(3)延伸：當溫度上升到72 左右時，四種脫氧核苷酸在_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制處于_序列，使這段固定長度的序列呈_擴增。90 引物兩條單鏈DNADNA聚合酶堿基互補配對兩個引物之間的DNA指數(shù) 高頻考點突破DNA的粗提取與鑒定1基本原理(1)血細胞在蒸餾水中易吸水而導致細胞膜和核膜的破裂，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；可被二苯胺染成藍色。 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，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NaCl溶液稀釋至0.14 mol/L時，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 (1)實驗過程中兩次用到蒸餾水，第一次目的是使成熟的雞血細胞漲破釋放出DNA，第二次目的是稀釋NaCl溶液，使DNA從溶液中析出。(2)預冷的酒精溶液具有以下優(yōu)點抑制核酸水解酶活性，防止DNA降解。降低分子運動易于形成沉淀析出。低溫有利于增加DNA分子柔韌性，減少斷裂。【易誤警示】本實驗用雞血細胞作實驗材料，不能用哺乳動物的成熟紅細胞，原因是哺乳動物的成熟紅細胞內(nèi)無細胞核，但它可以作為血紅蛋白提取和制備細胞膜的理想材料。 即時應用(隨學隨練，輕松奪冠)1在“DNA的粗提取與鑒定”實驗中，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 比較細胞內(nèi)DNA復制與體外DNA擴增(PCR) 【拓展深化】引物是指能夠與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對的一小段DNA或RNA。DNA聚合酶只能特異地復制處于兩個引物之間的DNA序列，使這段固定長度的序列呈指數(shù)擴增。 即時應用(隨學隨練，輕松奪冠)2PCR利用了DNA熱變性的原理，PCR儀實際上也是一種能自動調(diào)控溫度的儀器。對PCR過程中“溫度的控制”的下列說法錯誤的是()A酶促反應需要高的溫度，是為了確保模板的單鏈B延伸的溫度必須大于復性溫度，而小于變性溫度CDNA聚合酶不能熱變性，要用耐高溫的聚合酶DDNA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擴增技術。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；復性前，在耐高溫的DNA聚合酶的作用下根據(jù)堿基互補配對原則合成新的DNA，因此延伸的溫度要大于復性溫度，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.實驗操作程序(1)樣品處理紅細胞的洗滌：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，即對血紅蛋白進行純度鑒定?！疽渍`警示】相對分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)通過凝膠時，相對分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)容易進入凝膠內(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，因此蛋白質(zhì)分子彼此分離。 即時應用(隨學隨練，輕松奪冠)3在血紅蛋白的整個提取過程中，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PCR原理及過程 PCR是一種體外迅速擴增DNA片段的方法，用于放大特定的DNA片段，數(shù)小時內(nèi)可使目的基因片段擴增到數(shù)百萬個拷貝的分子生物學技術。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，請回答相關問題： (1)PCR的全稱是_。PCR與體內(nèi)DNA復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_；而這一過程中在細胞內(nèi)是通過_實現(xiàn)的。(2)在PCR技術中所需要的引物實質(zhì)上是一種_。請在圖中繪出引物結(jié)合的位置。(3)若將1個DNA分子拷貝10次，則需要在緩沖液中至少加入_個引物。(4)DNA子鏈復制的方向是_，這是由于_。 【嘗試解答】(1)多聚酶鏈式反應使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)(2112)(4)5到3DNA聚合酶只能從引物的3端拼接單個脫氧核苷酸分子 【解析】本題考查考生對PCR技術的理解，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。PCR技術又稱多聚酶鏈式反應，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，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子鏈復制的方向是5到3。在DNA分子擴增時，需要2種引物，由于新合成的子鏈都需要引物作為復制的起點，故所需的引物數(shù)目等于新合成的DNA子鏈數(shù)目，即(22 102)(2112)個。 洞察高考熱點DNA的粗提取 (2010年高考江蘇卷)某生物興趣小組開展DNA粗提取的相關探究活動，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粗提取：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。 (3)根據(jù)實驗結(jié)果，得出結(jié)論并分析。結(jié)論1：與20 相比，相同實驗材料在20 條件下保存，DNA的提取量較多。結(jié)論2：_。針對結(jié)論1，請?zhí)岢龊侠淼慕忉專篲。(4)氯仿密度大于水，能使蛋白質(zhì)變性沉淀，與水和DNA均不相溶，且對DNA影響極小。為了進一步提高DNA純度，依據(jù)氯仿的特性，在DNA粗提取第三步的基礎上繼續(xù)操作的步驟是：_，然后用體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液使DNA析出。 【嘗試解答】(1)探究不同材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響 (2)DNA斷裂 (3)等質(zhì)量的不同實驗材料，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，靜置一段時間，吸取上清液 【解析】根據(jù)步驟中選擇了不同的材料，在不同條件下的處理，可判斷出本實驗的目的是探究不同材料和不同條件對DNA提取量的影響，是DNA粗提取與鑒定實驗的應用；緩緩攪拌能夠有效防止因DNA斷裂而影響實驗結(jié)果；結(jié)論可以從表格得到的提取量得出，低溫下獲得的DNA含量較多是因為低溫抑制了相關酶的活性，使DNA降解速度減慢；依據(jù)氯仿的特性，可以在第三步獲得的溶液中加入等量氯仿，靜置并吸取蛋白質(zhì)含量較少的DNA上清液，獲得純度更高的DNA。 突破易錯疑點對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 NaCl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 自我挑戰(zhàn)(2011年江蘇高三調(diào)研)下列關于DNA和血紅蛋白的提取與分離實驗的敘述中，正確的有(多選)()A提取動物細胞中的DNA和蛋白質(zhì)可以采用蒸餾水脹破細胞的方法B采用不同濃度的NaCl溶液反復溶解與析出DNA的方法可去除蛋白質(zhì)等雜質(zhì)C蛋白質(zhì)純化過程中采用透析法可去除溶液中的小分子雜質(zhì)D血紅蛋白只能采用凝膠色譜法純化，DNA則可采用電泳、鹽析等方法純化【嘗試解答】_ABC_ 【解析】將動物細胞放在蒸餾水中，由于滲透吸水，可使細胞膜破裂，從而釋放出細胞中的蛋白質(zhì)和DNA，因此A選項正確。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，從而對蛋白質(zhì)進行粗純化，所以C選項正確。血紅蛋白除可用凝膠色譜法進行純化外，也可用電泳法進行純化，所以D選項錯誤。