《DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)》PPT課件

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1、專題5DNA和蛋白質(zhì)技術(shù) 高頻考點(diǎn)突破專題5DNA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(duì)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(chǎng)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(duì)分子質(zhì)

2、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(duì)分子質(zhì)量凝膠色譜法 二、PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA片段1PCR技術(shù)(1)PCR：_的簡(jiǎn)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補(bǔ)配對(duì)，用于PCR的引物長(zhǎng)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3RNA2030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)

3、性：溫度下降為50 左右時(shí)，兩種_通過堿基互補(bǔ)配對(duì)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_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(zhǎng)度的序列呈_擴(kuò)增。90 引物兩條單鏈DNADNA聚合酶堿基互補(bǔ)配對(duì)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；可被二苯胺染成藍(lán)色。 科目

4、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 (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DN

5、A，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?！疽渍`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

6、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(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D

7、NA母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對(duì)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(zhǎng)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)2PCR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(duì)PCR過程中“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(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

8、前，在耐高溫的DNA聚合酶的作用下根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)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(duì)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(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(duì)血紅蛋白的純化。 (2)粗分離透析：除去樣品中相對(duì)分子質(zhì)量較小的雜質(zhì)。(3)純化：一般采用凝膠色譜法對(duì)血紅蛋白進(jìn)行分離和純化。(4)

9、純度鑒定：一般用SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳法來測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量，即對(duì)血紅蛋白進(jìn)行純度鑒定?！疽渍`警示】相對(duì)分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)通過凝膠時(shí)，相對(duì)分子質(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(duì)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

10、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(qǐng)回答相關(guān)問題： (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)上是一種_。請(qǐng)?jiān)趫D中繪出引物結(jié)合的位置。(3)若將1個(gè)

11、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)(2112)(4)5到3DNA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(duì)PCR技術(shù)的理解，屬于知識(shí)識(shí)記和理解層次的考查，符合高考對(duì)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

12、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(22 102)(2112)個(gè)。 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?。旱谝徊剑簩⑸鲜霾牧戏謩e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

13、液備用。 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論并分析。結(jié)論1：與20 相比，相同實(shí)驗(yàn)材料在20 條件下保存，DNA的提取量較多。結(jié)論2：_。針對(duì)結(jié)論1，請(qǐng)?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(duì)DNA影響極小。為了進(jìn)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(chǔ)上繼續(xù)操作的步驟是：_，然后用體積分?jǐn)?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(duì)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

14、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 【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(shí)驗(yàn)的目的是探究不同材料和不同條件對(duì)DNA提取量的影響，是DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用；緩緩攪拌能夠有效防止因DNA斷裂而影響實(shí)驗(yàn)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?yàn)榈蜏匾种屏讼嚓P(guān)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(cuò)疑點(diǎn)對(duì)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

15、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(duì)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(guān)于DNA和血紅蛋白的提取與分離實(shí)驗(yàn)的敘述中，正確的有(多選)()A提取動(dòng)物細(xì)胞中的DNA和蛋白質(zhì)可以采用蒸餾水脹破細(xì)胞的方法B采用不同濃度的NaCl溶液反復(fù)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(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(duì)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。