優(yōu)化方案選修專題

專題5、6

DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)植物有效成分的提取選修1生物技術(shù)實(shí)踐高頻考點(diǎn)?深度剖析考點(diǎn)一DNA的粗提取與鑒定1．基本原理(1)DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，在0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低。(2)DNA不溶于酒精溶液。(3)DNA不被蛋白酶所水解。(4)DNA在沸水浴條件下可被二苯胺染成藍(lán)色。2．DNA與蛋白質(zhì)在不同NaCl溶液中溶解度不同2mol/LNaCl溶液0.14mol/LNaCl溶液溶解規(guī)律DNA溶解析出蛋白質(zhì)部分發(fā)生鹽析沉淀溶解NaCl溶液從2mol/L降低過程中，溶解度逐漸增大3.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酒精溶液(體積分?jǐn)?shù)為95%)靜置2～3min，溶液中會(huì)出現(xiàn)白色絲狀物(此即粗提取的DNA)，用玻璃棒沿一個(gè)方向攪拌卷起絲狀物。(2)鑒定比較加入物質(zhì)結(jié)果圖示實(shí)驗(yàn)組均加入：①4mL二苯胺試劑②2mol/LNaCl溶液5mL絲狀物(DNA)溶液逐漸變藍(lán)對(duì)照組不變藍(lán)易誤警示本實(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0.14mol/L的NaCl溶液中，攪拌后過濾，得濾液A和黏稠物a。第二，放入2mol/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0.14mol/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2mol/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考點(diǎn)二PCR技術(shù)的基本操作和應(yīng)用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(jiǎn)稱，是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)。(2)引物：是一小段RNA或單鏈DNA，它能與DNA母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對(duì)。(3)擴(kuò)增方向：DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。(4)解旋：利用了DNA的熱變性原理，通過控制溫度來控制雙鏈的解聚與結(jié)合，即雙鏈(5)酶：耐高溫的TaqDNA聚合酶，高溫不會(huì)失活。(6)PCR的條件：一定的緩沖溶液下才能進(jìn)行，需提供DNA模板、兩種引物、四種脫氧核苷酸、耐熱的DNA聚合酶，同時(shí)要控制溫度。2．PCR的過程(1)變性：90℃以上時(shí)，雙鏈DNA解旋為單鏈。(2)復(fù)性：溫度下降到50℃左右，兩種引物通過堿基互補(bǔ)配對(duì)方式與兩條單鏈DNA結(jié)合。(3)延伸：溫度上升到72℃左右，溶液中的四種脫氧核苷酸在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鏈。3．PCR的結(jié)果：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2．PCR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，是為了確保模板是單鏈B．延伸的溫度必須大于復(fù)性溫度，而小于變性溫度C．DNA聚合酶不能熱變性，要用耐高溫的聚合酶D．DNA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?？键c(diǎn)三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①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；②血紅蛋白的釋放：使紅細(xì)胞破裂，血紅蛋白釋放出來；③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)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。易誤警示相對(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3．(2011·廣東理綜)以下關(guān)于豬血紅蛋白提純的描述，不正確的是(

)A．洗滌紅細(xì)胞時(shí)，使用生理鹽水可防止紅細(xì)胞破裂B．豬成熟紅細(xì)胞中缺少細(xì)胞器和細(xì)胞核，提純時(shí)雜蛋白較少C．血紅蛋白的顏色可用于凝膠色譜法分離過程的監(jiān)測(cè)D．在凝膠色譜法分離過程中，血紅蛋白比分子量較小的雜蛋白移動(dòng)慢解析：選D。生理鹽水為豬體細(xì)胞的等滲溶液，所以在洗滌紅細(xì)胞時(shí)，使用生理鹽水可維持細(xì)胞的正常形態(tài)，A項(xiàng)正確；由于哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞缺少細(xì)胞核和各種細(xì)胞器，所以提純時(shí)雜蛋白相對(duì)較少，B項(xiàng)正確；如果凝膠色譜柱裝填得很成功，分離操作也正確，能清楚地看到血紅蛋白的紅色區(qū)帶均勻、狹窄、平整，隨著洗脫液緩慢流出，所以血紅蛋白的顏色可用于凝膠色譜法分離過程的監(jiān)測(cè)，C項(xiàng)正確；當(dāng)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，路程較長(zhǎng)，移動(dòng)速度較慢，后洗脫出來，D項(xiàng)錯(cuò)誤。考點(diǎn)四從生物材料中提取某些特定成分1．玫瑰精油、橘皮精油、胡蘿卜素的性質(zhì)、提取方法、原理、實(shí)驗(yàn)流程比較提取成分比較項(xiàng)目玫瑰精油橘皮精油胡蘿卜素性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、難溶于水、易溶于有機(jī)溶劑、能隨水蒸氣一同蒸餾無色透明、具有橘香味；重要成分為檸檬烯橘黃色結(jié)晶，化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有機(jī)溶劑提取方法蒸餾壓榨萃取原理利用水蒸氣將揮發(fā)性較強(qiáng)的植物芳香油攜帶出，形成油水混合物，冷卻后，混合物又會(huì)重新分出油層和水層利用機(jī)械壓力把材料中的油分?jǐn)D出來將粉碎、干燥的植物原料用有機(jī)溶劑浸泡，使芳香油溶解在有機(jī)溶劑中，再蒸發(fā)出有機(jī)溶劑可獲得產(chǎn)品2.注意事項(xiàng)(1)水蒸氣蒸餾要適當(dāng)延長(zhǎng)蒸餾時(shí)間，溫度不能太高。

(2)用于萃取的有機(jī)溶劑必須事先精制，除去雜質(zhì)。(3)壓榨時(shí)原料必須要浸透，這樣壓榨時(shí)不會(huì)滑脫，出油率高，不堵塞篩眼。(4)使用石灰水充分浸泡原料，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，分解果膠，防止橘皮壓榨時(shí)滑脫，提高出油率。即時(shí)應(yīng)用

4．近幾年我國(guó)柑橘大豐收，提取橘皮精油是提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要途徑。請(qǐng)分析回答提取過程的有關(guān)問題。(1)提取橘皮精油，常采用____________法而不用蒸餾法，原因是______________________________________________________________。(2)提取橘皮精油時(shí)，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，為了使橘皮油易與水分離，常加入____________________。(4)得到壓榨液后，過濾除去固體物和殘?jiān)?，然后__________進(jìn)一步除去質(zhì)量較小的殘留固體物，再用分液漏斗或吸管將上層的橘皮精油分離出來。此時(shí)，橘皮油中含有少量的水和果醋，需在5～10℃下________使雜質(zhì)沉淀，用吸管吸出上層澄清橘皮油，其余部分過濾，_____________________________合并，成為最終的橘皮精油。解析：(1)提取橘皮精油，常采用壓榨法，水蒸氣蒸餾會(huì)使部分有效成分水解，水中蒸餾會(huì)導(dǎo)致原料焦糊。(2)新鮮的柑橘皮中含有大量的果蠟、果膠和水分，直接壓榨出油率低。(3)為了使橘皮油易與水分離，常加入相當(dāng)于橘皮質(zhì)量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4。(4)過濾掉固體物和殘?jiān)?，再離心除去質(zhì)量較小的殘留固體物，橘皮精油分離出來含有少量的水和果醋，需在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，其余部分過濾，濾液與吸出的上層橘油混合合并后成為最終的橘皮精油。答案：(1)壓榨水中蒸餾會(huì)導(dǎo)致原料焦糊，水蒸氣蒸餾會(huì)使有效成分部分水解等(2)干燥去水破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，分解果膠，防止橘皮壓榨時(shí)滑脫，提高出油率(3)相當(dāng)于橘皮質(zhì)量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4(4)離心靜置5～7天濾液與吸出的上層橘油命題視角?把脈高考視角1洞察高考熱點(diǎn)DNA的粗提取與鑒定(2011·江蘇單科)在利用雞血進(jìn)行“DNA的粗提取與鑒定”的實(shí)驗(yàn)中，相關(guān)敘述正確的是(

)例1A．用蒸餾水將NaCl溶液濃度調(diào)至0.14mol/L，濾去析出物B．調(diào)節(jié)NaCl溶液濃度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分雜質(zhì)C．將絲狀物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺試劑即呈藍(lán)色D．用菜花替代雞血作為實(shí)驗(yàn)材料，其實(shí)驗(yàn)操作步驟相同【標(biāo)準(zhǔn)解答】逐項(xiàng)分析如下選項(xiàng)分析A項(xiàng)錯(cuò)誤在物質(zhì)的量濃度為0.14mol/L的NaCl溶液中，DNA的溶解度最低，DNA存在于析出物中，故不能濾去析出物B項(xiàng)正確利用DNA與RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面的差異，進(jìn)行相應(yīng)操作，可在實(shí)驗(yàn)中去除部分雜質(zhì)C項(xiàng)錯(cuò)誤進(jìn)行DNA鑒定時(shí)，加入二苯胺試劑后再經(jīng)沸水浴才能出現(xiàn)藍(lán)色D項(xiàng)錯(cuò)誤用菜花作為實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，要加入一定的洗滌劑和食鹽，進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬脱心?，過濾后收集研磨液從生物材料中提取某些特定成分(2011·海南單科)許多植物含有天然香料，如薄荷葉中含有薄荷油?，F(xiàn)用薄荷葉提取薄荷油。回答問題：(1)薄荷油是揮發(fā)性物質(zhì)，提取薄荷油時(shí)應(yīng)選用_______________________(鮮、干)薄荷葉作原料，其原因是______________________________。例2(2)用萃取法提取薄荷油時(shí)，采用的溶劑是___________________________，原理是_________________________。(3)用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油時(shí)，在油水混合物中加入氯化鈉的作用是____________。常用于分離油層和水層的器皿是______。分離出的油層中加入無水硫酸鈉的作用是________，除去固體硫酸鈉的常用方法是________?！窘馕觥?/p>

(1)薄荷油易揮發(fā)，鮮薄荷葉中薄荷油含量高，更易提取。(2)薄荷油是有機(jī)物，易溶于有機(jī)溶劑乙醚，且乙醚沸點(diǎn)低、易蒸發(fā)，故常用乙醚作為萃取劑。(3)氯化鈉的作用是使乳化液分層；用于分離油層和水層的常用器皿是分液漏斗；無水硫酸鈉可吸去油層中的水分，使油層分離；除去固體硫酸鈉常用過濾法?！敬鸢浮?/p>

(1)鮮薄荷油易揮發(fā)，鮮薄荷葉中薄荷油含量高(2)乙醚薄荷油能溶于乙醚，且乙醚沸點(diǎn)低、易蒸發(fā)(3)使乳化液分層分液漏斗吸去油層中的水分過濾視角2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、電泳法提取原理①DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同②DNA不溶于酒精，但某些蛋白質(zhì)則溶于酒精①根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量的大小②各種分子帶電性質(zhì)差異提取物質(zhì)DNA血紅蛋白步驟①溶解在2mol/L的NaCl溶液中②加水稀釋至0.14mol/LNaCl溶液使DNA析出過濾③加入冷卻酒精析出①樣品處理②粗提?、奂兓芗兌辱b定自我挑戰(zhàn)1.(2012·南京模擬)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，錯(cuò)誤的是(

)A．可用蒸餾水漲破細(xì)胞的方法從豬的紅細(xì)胞中提取到DNA和