高考生物一輪復(fù)習(xí) 第十一單元 第40講 生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用課件.ppt
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第40講 生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用,,第十一單元 生物技術(shù)實踐,[考綱考頻] 1.DNA的粗提取與鑒定(3年3考) 2.PCR技術(shù)的基本操作和應(yīng)用(3年4考) 3.蛋白質(zhì)的提取和分離(3年2考) 4.從生物組織中提取某些特定的成分(3年5考),,第十一單元 生物技術(shù)實踐,一、DNA的粗提取與鑒定 1.原理:利用DNA與RNA、蛋白質(zhì)等在_______________性質(zhì)方面的差異,提取DNA,去除其他成分。 2.實驗設(shè)計 (1)材料的選?。哼x用____________相對較高的生物組織。,物理和化學(xué),DNA含量,蒸餾水,濾液,NaCl,蛋白質(zhì),蛋白質(zhì),(4)DNA的析出:將處理后的溶液過濾,加入與濾液體積相等的、_______________溶液可使DNA析出。 (5)DNA的鑒定:將析出的DNA溶于物質(zhì)的量濃度為2 mol/L的NaCl溶液中,加入二苯胺試劑,沸水浴加熱,溶液變藍。 二、多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴增DNA片段 1.PCR原理 在80~100 ℃的溫度范圍內(nèi),DNA發(fā)生_________,雙螺旋結(jié)構(gòu)解體,在溫度緩慢降低后,DNA發(fā)生__________,DNA單鏈與________通過堿基互補配對結(jié)合,耐高溫的DNA聚合酶從_______________開始延伸DNA鏈。,冷卻的酒精,變性,復(fù)性,引物,引物的3′端,2.PCR的條件 緩沖溶液、DNA模板、2種____________、4種脫氧核苷酸、耐熱的DNA聚合酶,同時要控制溫度。 三、血紅蛋白的提取和分離實驗 1.常用的分離方法:____________法、凝膠電泳法等。 2.基本原理 (1)凝膠色譜法的原理:相對分子質(zhì)量大的分子通過多孔凝膠顆粒的間隙,路程_______,流動________;相對分子質(zhì)量小的分子穿過多孔凝膠顆粒內(nèi)部,路程_______,流動_______________。,引物,凝膠色譜,短,快,長,慢,(2)凝膠電泳法的原理:不同蛋白質(zhì)的帶電性質(zhì)、_______、形狀和________不同,在電場中受到的作用力大小、_______、阻力不同,導(dǎo)致不同蛋白質(zhì)在電場中的運動_________和運動_________不同。 3.血紅蛋白的提取和分離程序 (1)樣品處理 紅細胞的洗滌→___________的釋放→分離血紅蛋白溶液。 (2)粗分離——_______________:除去樣品中相對分子質(zhì)量較_______的雜質(zhì)。 (3)純化:一般采用_________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)的相對分子質(zhì)量,即對血紅蛋白進行純度鑒定。,電量,大小,方向,血紅蛋白,速率,透析,方向,小,凝膠色譜,四、植物有效成分的提取 1.植物芳香油的提取 (1)植物芳香油的主要化學(xué)成分:萜類化 合物及其衍生物,具有很強的_______性。提取方法有蒸餾、______和萃取等。,揮發(fā),壓榨,水蒸氣蒸餾法,NaCl,無水Na2SO4,過濾,壓榨,壓榨,過濾,水,萃取,紙層析法,石油醚,1.(2014·高考江蘇卷)下列關(guān)于“DNA的粗提取與鑒定” 實驗敘述,錯誤的是( ) A.酵母和菜花均可作為提取DNA的材料 B.DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸餾水 C.向雞血細胞液中加蒸餾水?dāng)嚢?,可見玻棒上有白色絮狀?D.DNA溶液加入二苯胺試劑沸水浴加熱,冷卻后變藍,C,解析:酵母菌和菜花細胞的細胞核都含有DNA,可作為提 取DNA的材料;DNA能溶解在不同濃度的NaCl溶液中,且溶解度隨著NaCl濃度的變化而改變,在利用滲透作用原理向生物材料中加入蒸餾水時,一方面促使細胞吸水漲破,另一 方面釋放出的DNA也就溶解在蒸餾水中;向雞血細胞液中加蒸餾水?dāng)嚢?,目的是加?細胞吸水 漲 破,釋放其 中的DNA,而DNA則溶解在蒸餾水中,因此玻棒上不可能有白色絮狀物;DNA溶液與二苯胺試劑經(jīng)沸水浴加熱會變藍。,2.標(biāo)準(zhǔn)的PCR過程一般分為變性、復(fù)性、延伸三大步,這三大步需要的溫度依次是( ) A.94 ℃、55 ℃、72 ℃ B.72 ℃、55 ℃、94 ℃ C.55 ℃、94 ℃、72 ℃ D.80 ℃、55 ℃、72 ℃ 解析:當(dāng)溫度上升到90 ℃以上(90~96 ℃)時,雙鏈DNA解旋為單鏈,稱之為變性;當(dāng)溫度下降到50 ℃(40~60 ℃)左右 時,兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結(jié)合;當(dāng)溫度上升到72 ℃(70~75 ℃)時,溶液中的四種脫氧核苷酸在 Taq DNA聚合酶的作用下,根據(jù)堿基互補配對原則合成新的DNA鏈,稱為延伸。,A,3.下列有關(guān)“血紅蛋白提取和分離”的敘述中,正確的是( ) A.用蒸餾水進行紅細胞的洗滌,其目的是漲破紅細胞 B.將血紅蛋白溶液進行 透析,其目的是去除相對分子質(zhì)量較大的雜質(zhì) C.血紅蛋白釋放時加入有機溶 劑,其目的是使血紅蛋白溶于有機溶劑 D.整個過程不斷用磷酸緩沖液 處理,是為了維持血紅蛋白的結(jié)構(gòu)和活性 解析:A項應(yīng)用生理鹽水洗滌,目的是去除雜 蛋白,以利于后續(xù)步驟的分離純化。B項中的血紅蛋白為大分 子,透析的目的是為了除去小分子物質(zhì)。C項中血紅蛋白釋放時 加入有機溶劑,其目的是溶解磷脂,加速血紅蛋白的釋放。,D,4.在玫瑰精油的提取和胡蘿卜素的提取過程中共有的操作是( ) A.紙層析 B.水浴加熱 C.過濾 D.加入NaCl 解析:紙層析法用于胡蘿卜素的鑒定;水浴 加熱用于胡蘿卜素的萃?。辉诿倒寰偷奶崛『秃}卜素的提 取過程中都要用到過濾;在玫瑰精油的提取中加入NaCl使油水分層。,C,考點一 DNA和蛋白質(zhì)的提取,考點二 PCR技術(shù)的基本操作和應(yīng)用,考點三 植物有效成分的提取,1.DNA的粗提取 (1)DNA與蛋白質(zhì)在不同NaCl溶液中溶解度不同,考點一 DNA和蛋白質(zhì)的提取,析出,溶解,增大,(2)DNA的析出與鑒定 ①析出:將處理后的溶液過濾,加入與濾液等體積的冷卻的_______________溶液(體積分數(shù)為95%),靜置2~3 min,溶液中會出現(xiàn)白色絲狀物(此即粗提取的DNA),用玻璃棒沿_______________卷起絲狀物。,酒精,一個方向攪拌,②鑒定,二苯胺試劑,變藍,不變藍,2.蛋白質(zhì)的提取和分離(以血紅蛋白為例) (1)常用的蛋白質(zhì)分離方法 ①凝膠色譜法:,擴散運動,②電泳法原理: a.在一定pH下,一些生物大分子(如多肽、核酸等)可解離的基團會帶上正電或負電,在電場的作用下,這些 帶電分子會向著與其所帶_______________的電極移動。 b.由于分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)的差異以及_________________________________,使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速率,從而實現(xiàn)樣品中各種分子的分離。,電荷相反,分子本身的大小、形狀不同,紅細胞的洗滌,釋放血紅蛋白,凝膠色譜法進行分離和純化,相對分子質(zhì)量,深度思考 1.粗提取DNA時不能用哺乳動物成熟紅細胞作實驗材料的原因是什么? ___________________________ 2.DNA粗提取實驗中兩次使用蒸餾水,其目的分別是什么? ___________________________ 3.在血紅蛋白的提取過程中,哪些過程能影響血紅蛋白提取純度? ___________________________ 4.如何檢測血紅蛋白的分離是否成功? ___________________________,提示:1.哺乳動物成熟紅細胞無細胞核。 2.第一次的目的是使成熟的雞血細胞漲破放出DNA,第二次的目的是稀釋NaCl溶液,使DNA從溶液中析出。 3.紅細胞的洗滌次數(shù)少,不能除去血漿蛋白;離心速度過高和時間過長,會使白細胞一同沉淀,得不到純凈的紅細胞。 4.看血紅蛋白的紅色區(qū)帶是否均勻、平整地隨著洗滌液緩慢流出。,1.(2015·南京市質(zhì)檢)某生物興趣小組開展DNA粗提取的相關(guān)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?。?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。 第二步:先向6只小燒杯中分別注入10 mL濾液,再加入20 mL體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液,然后用玻璃棒緩緩地向一個方向攪拌,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 mol/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)果如表。 (注:“+”越多表示藍色越深),分析上述實驗過程,回答下列問題: (1)該探究性實驗課題名稱是_______________________________________________。 (2)第二步中“緩緩地”攪拌,這是為了減少_______________________________________________。,探究不同材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響,DNA斷裂,(3)根據(jù)實驗結(jié)果,得出結(jié)論并分析。 ①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:____________________________________________________ _________________________________________________。 ②針對結(jié)論1,請?zhí)岢龊侠淼慕忉專篲_________________________________________________。,等質(zhì)量的不同實驗材料,在相同的保存溫度下,從蒜黃中提取的DNA量最多,低溫抑制了相關(guān)酶的活性,DNA降解速度慢,(4)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(chǔ)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。,將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混合,靜置一段時間,吸取上清液,解析:(1)該實驗中把不同的材料在不同條件(溫度)下處理, 目的是探究不同材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響。 (2)“緩緩地”攪拌是為了減少DNA斷裂。(3)分析表格可得 出結(jié)論:①相同材料在-20 ℃條件下保存,DNA的提取量 較多。原因可能是低溫抑制了DNA酶的活性,DNA降解速 度慢。②等質(zhì)量的不同實驗材料,在相同保存溫度下,從蒜 黃中提取的DNA最多。(4)依據(jù)氯仿的特性,可在第三步得 到的溶液中加入氯仿,使蛋白質(zhì)變性。,1.PCR相關(guān)技術(shù)原理與條件 (1)PCR:多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的簡稱,是一種體外迅速擴增_______________的技術(shù)。 (2)引物:是一小段RNA或單鏈DNA,它能與_______________的一段堿基序列互補配對。 (3)擴增方向:DNA的合成方向總是從子鏈的_______________延伸。,考點二 PCR技術(shù)的基本操作和應(yīng)用,DNA片段,DNA母鏈,5′端向3′端,DNA的熱變性,不會失活,兩種引物,2.PCR的反應(yīng)過程,雙鏈DNA解旋為單鏈,堿基互補配對,5′端向3′端,3.結(jié)果:上述三步反應(yīng)完成 后,一個 DNA分子就變成了兩個DNA分子,隨著重復(fù)次數(shù)的增多,DNA分子就以_______的形式增加。PCR的反應(yīng)過程都是在PCR擴增儀中完成的。 4.細胞內(nèi)DNA復(fù)制與PCR技術(shù)比較,2n,解旋,TaqDNA聚合酶,高溫,模板,四種脫氧核苷酸,深度思考 下圖為利用PCR技術(shù)擴增目的基因的過程,圖中引物為單鏈DNA片段,它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。,(1)從理論上推測,第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段所占的比例為多少? ___________________________ (2)在第幾輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段? ___________________________ 提示:(1)15/16。(2)第三輪。,2.(2015·河北冀州中學(xué)高三仿真)在遺傳病及刑偵破案中常需要對樣品DNA進行分析,PCR技術(shù)能快速擴增DNA片段,在幾個小時內(nèi)復(fù)制出上百萬份的DNA拷貝,有效地解決了因為樣品中DNA含量太低而難以對樣品進行分析研究的問題。據(jù)圖回答相關(guān)問題:,(1)在相應(yīng)的橫線上寫出引物Ⅱ,并在復(fù)性這一步驟中將引物Ⅱ置于合適的位置。 (2)在相應(yīng)的橫線上寫出循環(huán)一次后生成的DNA分子。 (3)若將作為原料的四種脫氧核苷酸用32P標(biāo)記,請分析循環(huán)一次后生成的DNA分子的特點:____________________________,循環(huán)n次后生成的DNA分子中不含放射性的單鏈占總單鏈的比例為_________。,每個DNA分子各有一條鏈含32P,答案:(1)5′—G—A—OH HO—A—G—5′ 5′—G—G……T—C—3′ (2)3′—C—C……A—G—5′ 5′—G—G……T—C—3′ 5′—G—G……T—C—3′ 3′—C—C……A—G—5′,1/2n,(4)PCR反應(yīng)過程的前提條件是____________,PCR技術(shù)利用DNA的____________原理解決了這個問題。 (5)在對樣品DNA進行分析的過程中發(fā)現(xiàn),DNA摻雜著一些組蛋白,要去除這些組蛋白可加入的物質(zhì)是__________。,DNA解旋,熱變性,蛋白酶,解析:(1)DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA,只能從3′端 延伸DNA鏈,所以引物就提供了3′端,子鏈延伸方向為5′→3′,引物Ⅰ與b鏈部分堿基互補,引物Ⅱ則與a鏈部分 堿基互補,且連接到a鏈的3′端,故引物Ⅱ 的 結(jié) 構(gòu)為5′—G—A—OH。(2)經(jīng)過一次循環(huán)后,產(chǎn)生的 兩個DNA分子分別含有引物Ⅰ和引物Ⅱ。(3)由于作為原料的四種脫 氧核苷 酸被32P標(biāo)記,所以新合成的子鏈均含有 放射性,一次循環(huán)后的 兩個DNA各有一條鏈含 32P,若復(fù) 制n次,共產(chǎn)生子鏈2n×2條;其中只有2條 DNA母 鏈不含32P,則其所 占比例為2/(2n×2)=1/2n。,(4)DNA復(fù)制是以兩條母鏈為模板,按照堿基互補配對原則進行的。因此,首先要解旋,使兩條母鏈堿基暴露出來,才能按照堿基互補配對的原則把相應(yīng)的核苷酸一個個地連接起 來。DNA分子在80 ~100 ℃的溫度范圍內(nèi)變性,雙鏈解開成單鏈,當(dāng)溫度慢慢降低時,又能重新結(jié)合形成雙鏈。(5)本題考查了DNA中雜質(zhì)蛋白質(zhì)的去除,利用酶的專一性,應(yīng)加入蛋白酶。,考點三 植物有效成分的提取,水蒸氣,油水混合物,水蒸氣蒸餾,除水,[高考警示] (1)加入NaCl的目的是增大鹽水的濃度,有利于玫瑰精油與水的分層; (2)加入無水Na2SO4的目的是吸收精油中殘留的水分。 2.橘皮精油的提取 (1)實驗原理: 橘皮精油的有效成分是檸檬烯,其在用水蒸氣蒸餾時會發(fā)生部分水解,同時使用水中蒸餾法又會產(chǎn)生原料焦糊的問題,故一般采用_______________。 (2)實驗流程: 石灰水浸泡→漂洗→_________→過濾→靜置 →_______________→橘皮油,壓榨法,壓榨,再次過濾,3.胡蘿卜素的提取 (1)實驗原理: 根據(jù)胡蘿卜素易溶于有機溶劑的特點,可用_______________的方法提取,即將提取物溶解在有機溶劑中,將有機溶劑蒸發(fā)后得到提取物。 (2)實驗流程: 胡蘿卜→粉碎→干燥→_______________→過濾→_______________→胡蘿卜素,有機溶劑萃取,萃取,濃縮,深度思考 1.蒸餾時收集的蒸餾液是否是純的玫瑰精油? ___________________________ 2.怎樣保存密封不嚴的瓶裝玫瑰精油? ___________________________ 3.萃取過程為何避免明火加熱,采取水浴加熱? ___________________________ 4.如圖是某同學(xué)設(shè)計的紙層析法鑒定胡蘿 卜素粗品的實驗裝置圖,該裝置一個明顯 的錯誤是什么? ___________________________,提示:1.不是。玫瑰精油將和水蒸氣一同蒸餾出來,故不是純的玫瑰精油。 2.玫瑰精油易揮發(fā),應(yīng)保存在溫度較低的地方。 3.這是因為有機溶劑都是易燃物,直接用明火加熱容易引起燃燒、爆炸。 4.沒有蓋玻璃蓋,將導(dǎo)致溶劑大量揮發(fā)。,3.(2015·河北衡水中學(xué)月考)請分析回答橘皮精油提取過程的有關(guān)問題: (1)提取橘皮精油,常采用________法而不用蒸餾法,原因是水中蒸餾會導(dǎo)致__________________________________。 (2)為了提高出油率,首先將橘皮___________,并用石灰水浸泡,石灰水的作用是_______________________________________________。 (3)壓榨過程中為了使橘皮油易于與水分離,常加入相當(dāng)于橘皮質(zhì)量一定百分比的____________________,并調(diào)節(jié)pH至____________。,壓榨,原料焦糊或有效成分水解等問題,干燥去水,破壞細胞結(jié)構(gòu),分解果膠,防止橘皮壓榨時滑脫,NaHCO3和Na2SO4,7~8,(4)將壓榨液過濾除去固體物和殘渣后,用________法進一步除去質(zhì)量較小的殘留固體物,并分離出上層的橘皮油。將分離出的橘皮油在5~10 ℃下靜置5~7天,使____________,用吸管吸出上層澄清橘皮油,其余部分再次過濾。,離心,雜質(zhì)沉淀,解析:(1)植物芳香油的提取方法有蒸餾、壓榨和萃取等。由 于水中蒸餾會導(dǎo)致原料焦糊或有效成分水解等問題,所以提 取橘皮精油,常采用壓榨法而不用蒸餾法。(2)為了提高出油 率,首先將橘皮干燥去水,并用石灰水浸泡,石灰水浸泡的 目的是破壞細胞結(jié)構(gòu),分解果膠,防止橘皮壓榨時滑脫。(3) 壓榨過程還要分別加入相當(dāng)于橘皮質(zhì)量一定百分比的 NaHCO3和Na2SO4,并調(diào)節(jié)pH至7~8,目的是使橘皮油易于 與水分離。(4)將壓榨液過濾除去固體物和殘渣后,用離心法 進一步除去質(zhì)量較小的殘留固體物,并分離出上層的橘皮 油。將分離出的橘皮油在5~10 ℃下靜置5~7天,使雜質(zhì)沉 淀,用吸管吸出上層澄清橘皮油,其余部分再次過濾。,易錯點1 DNA粗提取與血紅蛋白提取易于混淆,[點撥],易錯點2 紙層析操作時的易錯點 [點撥] (1)層析時注意選擇干凈的濾紙,為了防止操作時對濾紙的污染,應(yīng)盡量避免用手直接接觸濾紙,可以戴手套進行操作。 (2)點樣時應(yīng)注意點樣斑點不能太大(直徑應(yīng)小于0.5 cm),如果用吹風(fēng)機吹干,溫度不宜過高,否則斑點會變黃。 (3)將點好樣的濾紙卷成筒狀,卷紙時注意濾紙兩邊不能相互接觸,以免因毛細管現(xiàn)象導(dǎo)致溶劑沿濾紙兩邊的移動加快,溶劑前沿不齊,影響結(jié)果。 (4)層析液不可沒及樣品原點,以免色素溶解于層析液中,使鑒定失敗。 (5)層析是否提取到胡蘿卜素,通過與標(biāo)準(zhǔn)樣品中的β-胡蘿卜素作對比予以確認。,1.(2015·哈工大附中月考)將絲狀物溶解在2 mol/L的NaCl溶液中,加入二苯胺試劑即呈藍色。( ) 2.(2013·江蘇卷T4A)進行DNA粗提取和鑒定實驗時,加入洗滌劑后用力進行快速、充分的研磨。( ) 3.(2015·石家莊市聯(lián)考)洗滌紅細胞時,使用生理鹽水可防止紅細胞破裂。( ) 4.在PCR技術(shù)中延伸的溫度必須大于復(fù)性溫度,而小于變性溫度。( ),×,×,√,√,5.血紅蛋白的顏色可用于凝膠色譜法分離過程的監(jiān)測。 ( ) 6.(2012·江蘇卷T18A)洗滌劑能瓦解細胞膜并增加DNA在 NaCl溶液中的溶解度。 ( ) 7.(2013·北京卷T5D)PCR呈指數(shù)擴增DNA片段是因為上一輪反應(yīng)的產(chǎn)物可作為下一輪反應(yīng)的模板。( ) 8.蒸餾法的實驗原理是利用水將芳香油溶解下來,再把水蒸發(fā)掉,剩余的就是芳香油。 ( ),√,×,√,×,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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