【創新方案】2023年高考生物一輪複習第五講 dna和蛋白質技術訓練新人教版選修1
一、dna的粗提取與鑑定
1．提取原理
dna與雜質的溶解度不同，dna與雜質對酶、高溫、洗滌劑的耐受性不同。
2．實驗設計
(1)材料的選取：選用dna含量相對較高的生物組織，如雞血、菜花、洋蔥等。
(2)破碎細胞(以雞血為例)：雞血細胞，加蒸餾水，用玻璃棒攪拌，用紗布過濾，收集濾液。
(3)去除雜質：利用dna在不同濃度的nacl溶液中溶解度不同，通過控制nacl溶液的濃度去除雜質。
(4)dna析出：將處理後的溶液過濾，加人與濾液體積相等的、冷卻的酒精溶液(體積分數為95%)。
3．dna的鑑定
dna溶解在2 mol/l的nacl溶液中，加入4 ml的二苯胺試劑，沸水中加熱5 min，溶液變成藍色。
二、多聚酶鏈式反應擴增dn**段
1．pcr原理
dna熱變性原理，即：
2．pcr反應過程
(1)變性：當溫度上公升到90℃以上時，雙鏈dna解聚為單鏈。
(2)復性：溫度下降到55℃左右時，兩種引物通過鹼基互補配對與兩條單鏈dna結合。
(3)延伸：溫度上公升到72℃左右時，溶液中的4種脫氧核苷酸(a、t、c、g)在dna聚合酶的作用下，根據鹼基互補配對原則合成新的dna鏈。
三、血紅蛋白的提取和分離
1．蛋白質的分離方法[判斷正誤]
(1)利用凝膠色譜法分離蛋白質時，相對分子質量小的先洗脫出來
(2)在電泳過程中，蛋白質分子的移動速度，與分子本身的大小和形狀無關，而與所帶電荷的差異有關
(3)在sds－聚丙烯醯胺凝膠電泳中，電泳遷移速率完全取決於分子的大小。 (√)
2．血紅蛋白的分離過程↓↓
[知識體系構建]
①nacl溶液 ②dna熱變性 ③引物、模板、原料、耐高溫的dna聚合酶等 ④電泳法 ⑤二苯胺 ⑥復性
(1)(2009·江蘇卷t23a)提取細胞中的dna和蛋白質都需用蒸餾水漲破細胞。(×)
(2)(2011·江蘇卷t19d改編)用菜花替代雞血作為實驗材料進行「dna的粗提取與鑑定」，其實驗操作步驟相同。(×)
(3)(2009·江蘇卷t23b)用不同濃度nacl溶液反覆溶解與析出dna可去除蛋白質。(√)
(4)(2009·江蘇卷t23c)蛋白質提取和分離過程中進行透析可去除溶液中的dna 。(×)
(5)(2011·江蘇卷t19c)利用雞血進行「dna的粗提取與鑑定」的實驗中，將絲狀物溶解在2 mol/l nacl溶液中，加入二苯胺試劑即呈藍色。(×)
1．基本原理
2．dna與蛋白質在nacl溶液中溶解度比較
3．操作過程↓↓
↓↓[關鍵一點]
(1)本實驗不能用哺乳動物成熟紅細胞作實驗材料，原因是哺乳動物成熟紅細胞無細胞核。
(2)實驗中兩次使用蒸餾水，第一次的目的是使成熟的雞血細胞漲破釋放出dna，第二次目的是稀釋nacl溶液，使dna從溶液中析出。
(3)二苯胺試劑要現配現用，否則二苯胺會變成淺藍色，影響鑑定效果。
4．實驗中4次過濾的比較
[典例1] (2013·南昌模擬)下圖表示以雞血為實驗材料進行dna的粗提取與鑑定的操作程式，請分析回答下列問題：
(1)步驟一中，向雞血細胞液中加入________並攪拌，可使雞血細胞破裂。
(2)步驟二中，過濾後收集含有dna的________。
(3)步驟
三、四的操作原理是步驟四通過向溶液中加入________調節nacl溶液的物質的量濃度為________mol/l時，dna將會析出，過濾去除溶液中的雜質。
(4)步驟七：向步驟六過濾後的________中，加入等體積的、冷卻的________，靜置2～3 min，溶液中會出現________色絲狀物，這就是粗提取的dna。
(5)步驟七：dna遇________試劑，沸水浴5 min，冷卻後，溶液呈________色。
[解析] 破碎紅細胞應用蒸餾水，使之吸水漲破。dna在不同濃度的nacl溶液中溶解度不同，在2 mol/l的nacl中dna溶解，在0.14 mol/l的nacl溶液中，dna析出。
可通過加入蒸餾水將2 mol/l nacl溶液稀釋為0.14 mol/l的nacl溶液。dna不溶於冷酒精，遇二苯胺加熱呈藍色反應。
[答案] (1)蒸餾水 (2)濾液 (3)dna在不同濃度的nacl溶液中溶解度不同，通過控制nacl溶液的濃度去除雜質蒸餾水 0.14 (4)濾液酒精白 (5)二苯胺藍
[典例2] 下列關於dna粗提取與鑑定實驗中所使用的試劑、操作及作用的表述，不正確的是 ( )
[解析] 選b 蒸餾水在本實驗中的作用有兩個：一是用於調節nacl溶液的濃度，以使dna沉澱析出或溶解；二是用於雞血細胞的溶血，釋放細胞內的核物質。
(1)[2010·山東卷·t34(4)]若需轉殖脂肪酶基因，可應用耐熱dna聚合酶催化的pcr技術。(√)
(2)[2009·廣東卷t38(3)]pcr反應包括多次迴圈，每次迴圈包括三步： 變性、復性和延伸。(√)
(3)(2012·唐山一模)pcr中加入的引物有兩種，其作用是使dna聚合酶能夠從引物的5′端開始連線脫氧核苷酸。(×)
(4)(2012·臨沂一模)dna變性後，當溫度緩慢降低後，兩條彼此分離的dna鏈又會重新結合成雙鏈，稱為復性，pcr技術利用了dna的熱變性原理，通過控制溫度來控制雙鏈的解聚與結合。(√)
1．細胞內dna複製與體外dna擴增(pcr技術)的比較
2．pcr反應的過程及結果
(1)pcr反應過程：
①變性：當溫度上公升到90 ℃以上時，雙鏈dna解聚為單鏈，如下圖：
②復性：系統溫度下降至50 ℃左右時，兩種引物通過鹼基互補配對與兩條單鏈dna結合，如下圖：
③延伸：當系統溫度上公升至72 ℃左右，溶液中的四種脫氧核苷酸(a、t、g、c)在dna聚合酶的作用下，根據鹼基互補配對原則合成新的dna鏈，如下圖：
(2)結果：
①pcr一般要經歷三十多次迴圈，每次迴圈都包括變性、復性、延伸三步。
②兩引物之間的固定長度的dna序列呈指數擴增。
[關鍵一點] dna複製需要引物的原因：dna聚合酶不能從5′端開始合成dna，而只能從3′端延伸dna鏈。
[典例3] pcr(多聚酶鏈式反應)技術是一項在生物體外複製特定的dn**段的核酸合成技術，下圖表示合成過程，請據圖分析回答：
(1)a過程高溫使dna變性解旋，對該過程的原理敘述正確的是________。
a．該過程用到耐高溫的解旋酶破壞氫鍵
b．該過程用到限制酶破壞磷酸二酯鍵
c．該過程不需要解旋酶的作用
d．該過程與人體細胞的過程完全相同
(2)c過程要用到的酶是耐高溫的________。這種酶在高溫下仍保持活性，因此在pcr擴增時可以
加入需要/不需要)再新增。pcr反應除提供酶外，還需要滿足的基本條件有
(3)如果把模板dna的兩條鏈用15n標記，游離的脫氧核苷酸不做標記，控制「94℃～55℃～72℃」溫度迴圈3次，則在形成的子代dna中含有15n標記的dna佔________。
[解析] (1)高溫所起的作用類似於解旋酶，使雙鏈dna變為單鏈。(2)c過程是pcr技術的延伸階段，當系統溫度上公升到72℃左右，溶液中的四種脫氧核苷酸在耐高溫的dna聚合酶的作用下合成新的dna鏈。這種dna聚合酶在高溫下不變性，所以一次性加入即可。
(3)pcr技術遵循半保留複製的特點。經過三次迴圈，共產生23個dna分子，其中有2個dna分子含有15n標記。
[答案] (1)c (2)dna聚合酶一次不需要 dna模板、兩種引物、四種脫氧核苷酸，通過控制溫度使dna複製在體外反覆進行 (3)25%
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