全国通用高考生物一轮复习生物技术实践第41讲生物技术在其他方面的应用讲义新人教版选修.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,41,讲生物技术在其他方面的应用,2017,备考,最新考纲,1.PCR,技术的基本操作和应用,2.,蛋白质的提取和分离,3.,实验：,DNA,的粗提取与鉴定,4.,从生物材料中提取某些特定的成分,考点一,PCR,技术与血红蛋白的提取和分离,自主梳理,1,.,PCR,技术,(1)PCR,原理：,原理，即：,DNA,复制,冷却,(2)PCR,反应过程,过程,说明,图解,当温度上升到,以上时，双链,DNA,解聚为单链,复性,温度下降到,左右，两种引物通过,与两条单链,DNA,结合,72,左右时，,最大活性，可使,DNA,新链由,5,端向,3,端延伸,变性,90,50,碱基互补配对,延伸,TaqDNA,聚合酶,(3),结果：,上述三步反应完成后，一个,DNA,分子就变成了,个,DNA,分子,，随着重复次数的增多，,DNA,分子就以,2,n,的形式增加。,PCR,的反应过程都是在,中完成的。,PCR,扩增仪,两,2,.,血红蛋白的提取和分离,(1),蛋白质分离的原理,依据蛋白质各种特性的差异，如分子的,和大小，所带电荷的性质和多少、,、吸咐性质和对其他分子的,等，可以来提取和分离不同种类的蛋白质。,形状,溶解度,亲和力,(2),血红蛋白的提取和分离过程,。,粗分离：采用透析的方法，除去样品中相对分子质量较小的杂质。,样品处理,纯化与纯度鉴定,凝胶色谱法,速度移动不同,大,深度思考,1.,相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程可表示为,中的哪一种？,提示,，分子质量较大者先洗脱出来，分子质量较小者后洗脱出来。,2.,如图所示装置可用于血红蛋白提取、分离的哪种过程？其原理是什么？烧杯内,a,溶液是蒸馏水吗？,提示,该装置为透析装置,由于透析袋是用硝酸纤维素制成的,小分子可自由进出,而大分子保留在袋内,故可用于除去小分子杂质。烧杯中的,a,溶液应为,20,mmolL,1,的磷酸缓冲液，不可使用蒸馏水。,跟进题组,1.PCR,技术是一项在生物体外复制特定的,DNA,片段的核酸合成技术，如图表示合成过程，请据图分析回答：,(1)A,过程高温使,DNA,变性解旋,对该过程的原理叙述,正确的是,(,),A.,该过程用耐高温的解旋酶破坏氢键,B.,该过程用限制酶破坏磷酸二酯键,C.,该过程不需要解旋酶的作用,D.,该过程与人体细胞的过程完全相同,(2)C,过程要用到的酶是,_,，这种酶在高温下仍保持活性，因此在,PCR,扩增时可以加入,_,次，,_(,需要、不需要,),再添加。,PCR,反应除提供酶外，还需要满足的基本条件有,_,。,(3),如果把模板,DNA,的两条链用,15,N,标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制,“,95,55,72,”,温度循环,3,次，则在形成的子代,DNA,中含有,15,N,标记的,DNA,占,_,。,解析,(1),高温所起的作用类似于解旋酶，使双链,DNA,变为单链，因此,A,过程不需要解旋酶的参与。,(2)C,过程为,PCR,技术的延伸阶段，当系统温度上升至,72,左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸在,Taq,DNA,聚合酶的作用下合成新的,DNA,链。,Taq,DNA,聚合酶是耐热的，高温下不变性，所以一次性加入即可。,(3)PCR,技术遵循半保留复制的特点。经过,3,次循环，共产生,2,3,个,DNA,分子，其中有,2,个,DNA,分子含有,15,N,标记。,答案,(1)C,(2),Taq,DNA,聚合酶一不需要,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，同时通过控制温度使,DNA,复制在体外反复进行,(3)25%,2.,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,O,2,和部分,CO,2,的运输。请根据血红蛋白的提取和分离过程回答问题。,(1),将上述实验流程补充完整：,A,为,_,，,B,为,_,。,(2),洗涤红细胞的目的是去除,_,；红细胞洗涤干净的标志是,_,。释放血红蛋白的过程中起作用的试剂是,_,。,(3),在,B,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,_,。在蛋白质分离过程中，如果红色区带,_,，说明色谱柱制作成功。,解析,A,为血红蛋白的释放，,B,为样品的加入和洗脱。在,B,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),的目的是模拟生物体内的生理环境,(,保持体外,pH,和体内一致、保持蛋白质的正常结构等,),。,答案,(1),血红蛋白的释放样品的加入和洗脱,(2),杂蛋白,(,血浆蛋白,),离心后上清液中没有黄色蒸馏水和甲苯,(3),模拟生物体内的生理环境,(,保持体外,pH,和体内一致、保持蛋白质的正常结构等合理答案均可,),均匀一致地移动,1,.,细胞内,DNA,的复制与,PCR,扩增,DNA,的比较,比较项目,细胞内复制,DNA,PCR,扩增,DNA,解旋,在解旋酶作用下，细胞提供能量，部分双链解开,加热至,90,以上时，双链全部解开，不需要解旋酶,引物,一小段,RNA,可以是,RNA,或单链,DNA,分子片段,特点,边解旋边复制,体外迅速扩增,Taq,DNA,聚合酶,不需要,(,只需,DNA,聚合酶,),需要,循环次数,受生物体自身控制,30,多次,相同点,两者都需要模板、四种脱氧核苷酸，且都需要在一定的缓冲液中进行，都是半保留复制,2,.,PCR,扩增的条件,模板、分别与两条模板链相结合的引物、四种脱氧核苷酸、耐热的,DNA,聚合酶，同时需要控制温度使,DNA,复制在体外反复进行。,3,.,“,血红蛋白的提取和分离实验,”,中的注意事项,(1),红细胞的洗涤：洗涤次数不能过少，否则无法除去血浆蛋白；,要低速、短时离心,否则会使白细胞等一同沉淀,达不到分离的效果。,(2),凝胶的预处理：用沸水浴法不但节约时间，而且除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。,(3),色谱柱的装填：装填时尽量紧密，减小颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流。,(4),色谱柱成功的标志：红色区带均匀一致地移动。,4,.,血红蛋白的提取和分离过程,考点二,DNA,的粗提取与鉴定,自主梳理,1,.,实验原理,0.14,NaCl,二苯胺,试剂,2,.,操作流程,DNA,蒸馏水,不同浓度,NaCl,酒精,蓝色,跟进题组,题组,DNA,的粗提取与鉴定,1.,(2014,江苏卷，,16),下列关于,“DNA,的粗提取与鉴定,”,实验叙述，错误的是,(,),A.,酵母菌和菜花均可作为提取,DNA,的材料,B.DNA,既溶于,2 mol/L,NaCl,溶液也溶于蒸馏水,C.,向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物,D.DNA,溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝,解析,理论上只要含有,DNA,的生物组织均可作为该实验的材料，故,A,项正确。,DNA,既溶于,2 mol/L,NaCl,溶液也溶于蒸馏水，故,B,项正确。向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可使细胞破裂，释放,DNA,，但不会观察到玻璃棒上有白色絮状物，故,C,项错误。,DNA,溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝，故,D,项正确。,答案,C,2.,下列关于,DNA,粗提取与鉴定实验的叙述，正确的是,(,),试剂,操作,作用,A,柠檬酸钠溶液,与鸡血混合,防止血液凝固,B,蒸馏水,与鸡血细胞混合,保持细胞形状,C,蒸馏水,加入到溶解有,DNA,的,NaCl,溶液中,析出蛋白质,D,冷却的酒精,加入到过滤后含,DNA,的,NaCl,溶液中,产生特定的颜色反应,解析,蒸馏水与鸡血混合的目的是使红细胞吸水涨破，流出其,DNA,；将蒸馏水加入到溶解有,DNA,的,NaCl,溶液中，其目的是降低,DNA,溶解度，初步析出,DNA,；加入冷却酒精的目的是进一步析出,DNA,。,答案,A,1.,DNA,和蛋白质在不同,NaCl,溶液中的溶解度比较,2(molL,1,),NaCl,溶液,0.14(molL,1,),NaCl,溶液,溶解规律,DNA,溶解,析出,蛋白质,部分发生盐析沉淀,溶解,NaCl,溶液浓度从,2(molL,1,),降低过程中，溶解度逐渐增大,2.,DNA,粗提取与鉴定中不同试剂的用途及原理比较,试剂,浓度,用途,主要原理或用途,蒸馏水,(2,次,),NaCl,溶液,(4,次,),2(molL,1,),溶解,DNA,0.14(molL,1,),析出,DNA,2(molL,1,),溶解滤取的,DNA,黏稠物,2(molL,1,),鉴定时的溶剂,DNA,在,NaCl,溶液中的溶解度随溶液浓度的变化而改变，在,0.14/(molL,1,),的,NaCl,溶液中,DNA,的溶解度最小，而在,2/(molL,1,)NaCl,溶液中溶解度最大,加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破；,加到含,DNA,的,2(molL,1,),的,NaCl,溶液中，使,NaCl,溶液的物质的量浓度下降到,0.14(molL,1,),，使,DNA,析出,3.,DNA,粗提取中涉及,3,次用纱布,“,过滤,”,过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；,滤取,0.14(molL,1,),的,NaCl,溶液中析出的,DNA(,黏稠物,),；,过滤溶有,DNA,的,2(molL,1,),的,NaCl,溶液,酒精,95%(,体积分数,),除去杂质以提纯,DNA,DNA,不溶于酒精，但是细胞中的某些物质则可以溶于酒精,二苯胺,鉴定剂,DNA,遇二苯胺,(,沸水浴,),会变蓝色,柠檬酸钠,0.03g/mL,抗凝剂,除去血液中的钙离子，防止血液凝固,考点三植物有效成分的提取,自主梳理,1,.,玫瑰精油的提取,水蒸气蒸馏,水蒸气,水气蒸馏,水蒸气蒸馏,NaCl,无水,Na,2,SO,4,2,.,橘皮精油的提取,压榨法,机械加压,压榨,静置,3.,胡萝卜素的提取,石油醚,萃取,干燥,过滤,纸层析,解读,(1),图甲、图乙分别为何种装置？,(2),图甲装置可分左、中、右三部分，其作用有何不同？图中,a,、,b,哪一个是进水口？哪一个为出水口？这与蒸气流方向相反？加热时为何常向液体中加入几片碎石或瓷片？,(3),图乙的安装及拆除顺序如何？为何常采用水浴加热？在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是什么？,提示,(1),图甲为水蒸气蒸馏装置，图乙为萃取装置,(2),整套蒸馏装置可分为左、中、右三部分，左边的部分通过加热进行蒸馏，中部将蒸馏物冷凝，右边的部分用来接收。图中,a,为出水口，,b,为进水口，这与蒸气流方向相反；加热时向液体中加入几片碎石或瓷片的目的是,“,防暴沸,”,。,(3),安装顺序是由下而上，拆除时相反。采用水浴加热的原因：有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是防止加热时有机溶剂挥发。,跟进题组,1.,(2015,长春质检,),玫瑰在人们生活中具有多种用途。某同学进行玫瑰的组织培养和玫瑰精油的提取实验，请回答：,(1),在进行玫瑰组织培养时,可以选取生长旺盛的嫩枝作,_,并要进行,_,处理。,(2),玫瑰组织培养接种操作前，用体积分数为,70%,的,_,将工作台擦拭一遍。接种后，还要经过,_,、,_,和栽培才能得到开花的玫瑰。,(3),某同学用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油，简便易行的是,_(,填,“,水中,”,、,“,水上,”,或,“,水气,”),蒸馏的方法。蒸馏过程中需要监控蒸气温度和时间，原因是,_,。,(4),对初步接收到的乳浊液进行如下处理：,试剂,A,是,_,，装置,B,是,_,，试剂,C_,，其作用是,_,。,答案,(1),外植体消毒,(2),酒精培养移栽,(3),水中如果温度太高，时间太短，产品质量就比较差,(4)NaCl,分液漏斗无水,Na,2,SO,4,除去玫瑰精油中的水分,2.,(2015,全国卷,，,39),回答与胡萝卜素有关的问题：,(1),胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是,_(,填,“,胡萝卜素,”“,胡萝卜素,”,或,“,胡萝卜素,”),，该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子,_,，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为,_,，胡萝卜素是,_(,填,“,挥发性,”,或,“,非挥发性,”),物质。,(2),工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，,_(,填,“,需要,”,或,“,不需要,”),将新鲜的岩藻干燥。,(3),现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的,_,作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是,_,。,答案,(1),胡萝卜素维生素,A,夜盲症非挥发性,(2),需要,(3),乙酸乙酯萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇属于水溶性有机溶剂,(,其他答案合理也可,),(1),植物芳香油提取成功的关键点,水蒸气蒸馏要适当延长蒸馏时间，温度不能太高。,用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质。,压榨时原料必须要浸透，这样压榨时不会滑脱，出油率高，不堵塞筛眼；使用石灰水充分浸泡原料的目的是破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。,(2),影响萃取的因素：,主要因素：萃取剂的性质和使用量。,次要因素：原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度、萃取的时间等。总之，溶解越充分，效果就越好。,(3),水蒸气蒸馏法特点,水中蒸馏设备简单、成本低、易操作,而水上蒸馏和水气蒸馏时间短，出油率高。,水中蒸馏对于柑橘和柠檬等原料不适用。因为水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解。,水蒸气蒸馏法只适用于具有挥发性的，能随水蒸气蒸馏而不被破坏，与水不发生反应，且难溶或不溶于水的成分的提取。,易错易混防范清零,易错清零,易错点,1,不清楚,PCR,技术中,“,引物,”,及其作用,点拨,PCR,技术中的引物及其作用,(1),含义：引物是一小段单链,DNA,或,RNA,分子。,(2),作用：为,DNA,聚合酶提供延伸子链的,3,端起点。,(3),种类：扩增一个,DNA,分子需要,2,种引物,引物,、引物,(4),与,DNA,母链的关系：两种引物分别与,DNA,母链的,3,端通过碱基互补配对结合。,易错点,2,不清楚血红蛋白提取与分离中历次,“,除杂质,”,或,“,分离,”,的原理,点拨,(1),凝胶色谱法：相对分子质量较大的分子先流出，分子质量较小的后流出，依此可对血红蛋白进行分离和纯化,(2),透析法：利用透析袋只允许小分子透出的原理，去除小分子杂质，透析可实现对血红蛋白的,“,粗分离,”,(3),电泳法：利用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、形状不同，使带电分子产生不同的迁移速率，从而实现样品中各种分子的分离。即,易错点,3,不清楚血红蛋白释放时蒸馏水和甲苯的作用,点拨,红细胞中依次加入蒸馏水和甲苯的作用：加入蒸馏水的目的是使红细胞吸水涨破；甲苯溶解细胞膜，从而使血红蛋白释放出来。,易错点,4,对血红蛋白纯化与纯度鉴定结果分析不到位,点拨,下图图,1,为,SDS,凝胶电泳结果，图,2,为凝胶色谱分离结果。,针对图,1,：,SDS,凝胶电泳装置是垂直的装置，此种电泳方法主要取决于蛋白质相对分子质量的大小，同时加样都在,“,”,极，通电后，样品蛋白质会向,“,”,极移动，相对分子质量较小的，移动距离大，故图,1,中分子质量由小到大的顺序依次为,P,N,M,，,(P,比,M,、,N,移向,“,”,的距离大，则,P,分子质量最小,),针对图,1,：由于凝胶色谱法分离物质分子时，分子质量越大者越先洗脱出来，越小者洗脱时间越长，故甲、乙、丙分子质量大小排序应为甲乙丙。,易错点,5,不清楚纸层析法分离胡萝卜素时，滤纸为何被,“,卷成筒状,”,点拨,将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时将滤纸两边相互接触，由于毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果；为避免这种现象的发生，卷纸时滤纸两边不能相互接触。,规范答题,下图表示血红蛋白提取和分离实验的部分装置或操作方法，请回答下列问题：,1,.,找错,纠错,错答序号：,_,正答：,错答序号：,_,正答：,错答序号：,_,正答：,错答序号：,_,正答：,错答序号：,_,正答：,错答序号：,_,正答：,分子质量较小的杂质,磷酸缓冲液,(20mmol/L),B,C,D,A,完全进入凝胶层,关闭,不同蛋白质带电性质、分子大小和,形状的不同，导致电泳时迁移速度不同,2,.,错因分析,序号,应注明去除的是哪类杂质,序号,忽略透析液必须使用,“,缓冲溶液,”,序号,、,对样品加入和洗脱过程及顺序理解不到位,序号,考虑不周全，忽视了电泳法分离分子应受,“,电荷,”,影响,