2016届高中生物第一轮复习幻灯片-选1.4酶的研究与应用

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1、专题4 生物技术在其他方面的应用,【知识梳理】 一、DNA和蛋白质技术 1.DNA的粗提取与鉴定： (1)基本原理：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在_ 方面的差异，提取DNA，去除其他成分。 (2)DNA的粗提取原理。 DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中_不同。 在NaCl溶液浓度为_时，DNA的溶解度最小。 DNA不溶于_溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精溶液。,物理和化学性质,溶解度,0.14 mol/L,酒精,(3)主要步骤及注意事项： 实验材料的选取 破碎细胞,选用DNA含量相对较高的生物组织 动物材料更容易,加入蒸馏水可使_ 加入洗涤剂可_ 加入NaCl可_,

2、红细胞吸水破裂,瓦解细胞膜,溶解DNA,获取含DNA的滤液过滤，取滤液 去除滤液中的杂质 DNA的析出利用DNA不溶于_的原理，析出DNA。 DNA的鉴定,控制_的浓度去除杂质 利用嫩肉粉中的_分解蛋白质 利用_使蛋白质变性,方法：DNA溶液中加入_试剂，沸水浴加热5 min 现象：溶液变_,NaCl溶液,蛋白酶,高温,冷却的酒精溶液,二苯胺,蓝色,2.多聚酶链式反应扩增DNA片段： (1)PCR原理。 DNA的热变性： PCR环境：一定的_中。,缓冲溶液,变性,冷却,PCR条件 过程控制：控制_使DNA复制在体外反复进行。,DNA母链：PCR模板 酶：_ 引物：分别与_相结合 原料：四种_,

3、Taq DNA聚合酶,两条模板链,脱氧核苷酸,温度,(2)PCR过程： 变性 复性 延伸 (3)PCR结果：两引物间固定长度的DNA序列呈_扩增(即2n)。,条件：温度上升到 _ 以上 实质：双链DNA_为单链,条件：温度下降到 _ 左右 实质：两种_与两条单链DNA结合,条件：温度上升到 _ 左右 实质：在_的作用下，合成子链,90,解聚,50,引物,72,Taq DNA聚合酶,指数,3.血红蛋白的提取和分离： (1)常用方法 (2)实验步骤：样品处理(红细胞的洗涤_的释放分离血 红蛋白溶液)粗分离_纯度鉴定。,_法：依据_的大小分离蛋白质 _法：依据_、分子本身大小、形状 的不同分离蛋白质

4、,凝胶色谱,相对分子质量,电泳,带电性质差异,血红蛋白,纯化,二、植物有效成分的提取 1.提取玫瑰精油实验： (1)方法：_法。 (2)实验流程： 鲜玫瑰花 _油水混合物 玫瑰油 除水 分离油层,水蒸气蒸馏,加入_,NaCl,水蒸气蒸馏,2.提取橘皮精油的实验： (1)方法：一般采用_法。 (2)实验流程： 石灰水浸泡漂洗_过滤静置再次_橘皮油,压榨,压榨,过滤,3.胡萝卜素的提取： (1)胡萝卜素的性质 (2)胡萝卜素的提取 (3)胡萝卜素的提取流程： 胡萝卜粉碎_萃取_浓缩胡萝卜素 (4)胡萝卜素的鉴定：_法。,不溶于_ 微溶于乙醇 易溶于_等有机溶剂,提取方法：_法 石油醚最适宜作_,水

5、,石油醚,萃取,萃取剂,干燥,过滤,纸层析,【速记卡片】 1.DNA的粗提取与鉴定： (1)DNA的溶解性：DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中的溶解度最小；DNA不溶于酒精溶液，而某些蛋白质则溶于酒精溶液，据此也可使DNA和蛋白质分离。 (2)DNA的耐受性：DNA对酶、高温和洗涤剂都具有较好的耐受性。 (3)DNA的鉴定：DNA在沸水浴的条件下，遇二苯胺会被染成蓝色。,2.PCR技术： (1)PCR原理：PCR反应需要在一定的缓冲溶液中进行，需提供DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种引物、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶。 (2)PCR过程：通过控制温度使DNA复制在体外反复

6、进行，每一个循环包括变性复性延伸。,3.血红蛋白的提取和分离： (1)凝胶色谱法：根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。 (2)电泳法：利用待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。,4.植物有效成分的提取： (1)植物芳香油的提取方法：压榨法、蒸馏法和萃取法等。 (2)芳香油的性质：不溶于水，易溶于有机溶剂，因此可用有机溶剂作为提取剂来提取芳香油。 (3)胡萝卜素的性质：是橘黄色结晶，从胡萝卜中提取胡萝卜素，常用亲脂(水不溶)性有机溶剂(或有机溶剂)作萃取剂。 (4)胡萝卜素的提取方法：萃取法。 (5)

7、胡萝卜素的鉴定：纸层析法，在鉴定过程中需要用标准样品对照。,考点一 DNA和蛋白质技术 1.DNA与蛋白质在物理化学性质方面的差异：,2.比较细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR)：,3.血红蛋白的提取和分离： (1)凝胶色谱法：,(2)主要实验步骤及意义： 红细胞的洗涤：去除杂蛋白等 样品处理 释放血红蛋白：红细胞吸水破裂 分离血红蛋白：离心处理，获得血红蛋白溶液 方法：透析 目的：除去样品中相对分子质量较小的杂质,粗分离 ,方法：凝胶色谱法 目的：根据蛋白质的相对分子质量大小去除杂蛋白 方法：SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳 迁移率：取决于蛋白质分子的大小,纯度鉴定 ,纯化 ,【提分技法】凝胶

8、色谱法和电泳法分离蛋白质的方法分析 (1)凝胶色谱法：只看蛋白质的相对分子质量大小，先洗脱出来的相对分子质量大。 (2)电泳法。 特点：移动速度由多种因素共同决定，包括待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同。 常用方法：SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳，带电性质和电量主要取决于SDS-聚丙烯酰胺凝胶颗粒，分离效果只看蛋白质的相对分子质量大小。,【考题回访】 1.(2013广东高考改编)地中海贫血症属于常染色体遗传病。一对夫妇生有一位重型地中海贫血症患儿，分析发现，患儿血红蛋白链第39位氨基酸的编码序列发生了点突变(CT)。用PCR扩增包含该位点的一段DNA片段l，突变序列的

9、扩增片段可用一种限制酶酶切为大小不同的两个片段m和s；但正常序列的扩增片段不能被该酶酶切，如图a。目前患儿母亲再次怀孕，并接受了产前基因诊断。家庭成员及胎儿的PCR扩增产物酶切电泳带型示意图见图b。(终止密码子为UAA、UAG、UGA。),(1)在获得单链模板的方式上，PCR扩增与体内DNA复制不同，前者通 过 解开双链，后者通过 解开双链。 (2)据图分析，胎儿的基因型是 (基因用A、a表示)。患儿 患病可能的原因是 的原始生殖细胞通过 过程产生配子时，发生了基因突变；从基因表达水平分析，其患病 是由于_ _。,【解题指南】(1)题干关键信息：突变序列的扩增片段可用一种限制酶酶切为大小不同的

10、两个片段m和s，但正常序列的扩增片段不能被该酶酶切。 (2)题干隐含信息：不同片段经电泳后位置不同。 (3)图中隐含信息：胎儿既有正常序列，也有突变序列。,【解析】(1)PCR是体外扩增DNA的方式，通过高温使双链解开，体内DNA的复制则是通过解旋酶使DNA双链解开。 (2)由题意可知重型地中海贫血症是隐性遗传病，突变后的序列可以被剪切成m和s两个片段，而正常序列无法被剪切，因此母亲、父亲、患儿和胎儿的基因型分别为AA、Aa、aa和Aa。母亲和父亲的基因型为AA和Aa，生下患儿可能是因为母亲的原始生殖细胞通过减数分裂产生配子时发生了基因突变。由图可知，该突变为由模板链上的GTC突变成ATC，m

11、RNA上由CAG变成UAG，因此终止密码子提前出现，使翻译提前终止。,答案：(1)高温 解旋酶 (2)Aa 母亲 减数分裂 mRNA上编码第39位氨基酸的密码子变为终止密码子，链的合成提前终止，链变短而失去功能,【延伸探究】电泳法只能分离蛋白质分子吗？试分析原因。 提示：不是。电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程，该方法除用于分离蛋白质外，也可用于分离大小不等的DNA片段等。,2.(2015西安模拟)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O2和部分CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离回答问题： (1)凝胶色谱法的基本原理是根据_分离蛋白质的有效方法。 (2)洗涤

12、红细胞的目的是去除 ，洗涤次数过少，无法除去 ；离心速度过高和时间过长会使 等一同沉淀，达不到分离的效果。洗涤干净的标志是 。释放血红蛋白的过程中起作用的是 。,(3)洗脱的液体应尽量与浸泡凝胶所用的液体 (填“相同”或“不同”)，洗脱时，对洗脱液的流速要求是 。 (4)在洗脱过程中加入物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液(pH为7.0)的目的是 ，如果红色区带 ，说明色谱柱制作成功。,【解题指南】(1)关键词：“洗涤红细胞”“离心速度”“释放血红蛋白”。 (2)隐含信息：红色区带为血红蛋白。,【解析】(1)凝胶色谱法是根据蛋白质的相对分子质量大小分离蛋白质的有效方法。 (2)洗涤红细

13、胞的目的是去除血浆蛋白等杂蛋白，如果洗涤次数过少，无法除去血浆蛋白；离心速度过高和时间过长会使白细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。洗涤干净的标志是离心后的上清液中没有黄色。释放血红蛋白的过程中起作用的是蒸馏水和甲苯，其中蒸馏水的作用是使红细胞吸水破裂，甲苯可溶解细胞膜，加入甲苯能加速红细胞破裂并释放血红蛋白。,(3)洗脱的液体应尽量与浸泡凝胶所用的液体相同，否则会影响洗脱液的pH，使蛋白质的结构受到破坏。洗脱时，洗脱液的流速要保持稳定，否则将影响蛋白质的分离效果。 (4)在洗脱过程中加入物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液(pH为7.0)的目的是准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的p

14、H和体内的一致，进而保持蛋白质的正常形态结构；洗脱时，血红蛋白的颜色可以指示血红蛋白的位置，因此当红色区带均匀一致地移动时，说明色谱柱制作成功。,答案：(1)相对分子质量的大小 (2)杂蛋白(血浆蛋白) 血浆蛋白 白细胞 离心后的上清液中没有黄色 蒸馏水和甲苯 (3)相同 保持稳定 (4)准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的pH和体内的一致 均匀一致地移动,【延伸探究】在血红蛋白的提取过程中，哪些过程能影响血红蛋白提取的纯度？ 提示：细胞的洗涤次数：次数少，不能除去血浆蛋白。 离心速度和时间：离心速度过高和时间过长，会使白细胞等一同沉淀，得不到纯净的红细胞。 透析：透析不彻底，会含有小分子杂质。 色谱柱的装填：不能存在气泡，若存在气泡，则会降低分离效果。 洗脱：洗脱液的流速要保持稳定，否则将影响蛋白质的分离效果。,3.(2015临沂模拟)某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动。具体步骤如下： 材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10 g。剪碎后分成两组，一组置于20，另一组置于-20条件下，保存24 h。 DNA粗提取： 第一步：将