优化方案选修专题

专题5、6

DNA和蛋白质技术植物有效成分的提取选修1生物技术实践高频考点•深度剖析考点一DNA的粗提取与鉴定1．基本原理(1)DNA在不同浓度的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在沸水浴条件下可被二苯胺染成蓝色。2．DNA与蛋白质在不同NaCl溶液中溶解度不同2mol/LNaCl溶液0.14mol/LNaCl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溶液从2mol/L降低过程中，溶解度逐渐增大3.DNA的析出与鉴定(1)析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液等体积的冷却酒精溶液(体积分数为95%)静置2～3min，溶液中会出现白色丝状物(此即粗提取的DNA)，用玻璃棒沿一个方向搅拌卷起丝状物。(2)鉴定比较加入物质结果图示实验组均加入：①4mL二苯胺试剂②2mol/LNaCl溶液5mL丝状物(DNA)溶液逐渐变蓝对照组不变蓝易误警示本实验用鸡血细胞作实验材料，不能用哺乳动物的成熟红细胞，原因是哺乳动物的成熟红细胞内无细胞核，但它可以作为血红蛋白提取和制备细胞膜的理想材料。即时应用1．在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，将提取获得的DNA的黏稠物(还含有许多杂质)分别处理如下：第一，放入0.14mol/L的NaCl溶液中，搅拌后过滤，得滤液A和黏稠物a。第二，放入2mol/L的NaCl溶液中，搅拌后过滤，得滤液B和黏稠物b。第三，放入冷却的95%的酒精溶液中，搅拌后过滤，得滤液C和黏稠物c。以上过程获得的滤液和黏稠物中，因含DNA少而可以丢弃的是_______。解析：在不同浓度的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，呈丝状物，过滤后存在于黏稠物a中；在2mol/L的NaCl溶液中DNA溶解度最大，所以DNA溶解，过滤后存在于滤液B中；酒精可使DNA分子凝集，因此，在冷却的95%的酒精溶液中DNA凝集，呈丝状物，过滤后存在于黏稠物c中。答案：A、b、C考点二PCR技术的基本操作和应用1．PCR相关技术原理与条件(1)PCR：多聚酶链式反应的简称，是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。(2)引物：是一小段RNA或单链DNA，它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。(3)扩增方向：DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。(4)解旋：利用了DNA的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合，即双链(5)酶：耐高温的TaqDNA聚合酶，高温不会失活。(6)PCR的条件：一定的缓冲溶液下才能进行，需提供DNA模板、两种引物、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶，同时要控制温度。2．PCR的过程(1)变性：90℃以上时，双链DNA解旋为单链。(2)复性：温度下降到50℃左右，两种引物通过碱基互补配对方式与两条单链DNA结合。(3)延伸：温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。3．PCR的结果：DNA聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增。即时应用2．PCR利用了DNA热变性的原理，PCR仪实际上也是一种能自动调控温度的仪器。对PCR过程中“温度的控制”的下列说法错误的是(

)A．酶促反应需要高的温度，是为了确保模板是单链B．延伸的温度必须大于复性温度，而小于变性温度C．DNA聚合酶不能热变性，要用耐高温的聚合酶D．DNA解旋酶不能热变性，为了确保模板是单链解析：选D。PCR是一种体外DNA扩增技术。DNA双链的解开不需要解旋酶，靠高温使其变性，双螺旋结构解体，双链分开；复性前，在耐高温的DNA聚合酶的作用下根据碱基互补配对原则合成新的DNA，因此延伸的温度要大于复性温度，小于变性温度。考点三血红蛋白的提取和分离1．方法及原理方法原理凝胶色谱法根据相对分子质量的大小分离蛋白质电泳法各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同来分离蛋白质2.实验操作程序(1)样品处理①红细胞的洗涤：除去杂蛋白，以利于后续步骤的分离纯化；②血红蛋白的释放：使红细胞破裂，血红蛋白释放出来；③分离血红蛋白溶液：经过离心使血红蛋白和其他杂质分离开来，便于下一步对血红蛋白的纯化。(2)粗分离——透析：除去样品中相对分子质量较小的杂质。(3)纯化：一般采用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化。(4)纯度鉴定：一般用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法来测定蛋白质的分子量，即对血红蛋白进行纯度鉴定。易误警示相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，而相对分子质量较大的蛋白质只能在凝胶外部移动，因此蛋白质分子彼此分离。即时应用3．(2011·广东理综)以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是(

)A．洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂B．猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少C．血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测D．在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢解析：选D。生理盐水为猪体细胞的等渗溶液，所以在洗涤红细胞时，使用生理盐水可维持细胞的正常形态，A项正确；由于哺乳动物的成熟红细胞缺少细胞核和各种细胞器，所以提纯时杂蛋白相对较少，B项正确；如果凝胶色谱柱装填得很成功，分离操作也正确，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出，所以血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测，C项正确；当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢，后洗脱出来，D项错误。考点四从生物材料中提取某些特定成分1．玫瑰精油、橘皮精油、胡萝卜素的性质、提取方法、原理、实验流程比较提取成分比较项目玫瑰精油橘皮精油胡萝卜素性质化学性质稳定、难溶于水、易溶于有机溶剂、能随水蒸气一同蒸馏无色透明、具有橘香味；重要成分为柠檬烯橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂提取方法蒸馏压榨萃取原理利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层利用机械压力把材料中的油分挤出来将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡，使芳香油溶解在有机溶剂中，再蒸发出有机溶剂可获得产品2.注意事项(1)水蒸气蒸馏要适当延长蒸馏时间，温度不能太高。

(2)用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质。(3)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。(4)使用石灰水充分浸泡原料，破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。即时应用

4．近几年我国柑橘大丰收，提取橘皮精油是提高其经济价值的重要途径。请分析回答提取过程的有关问题。(1)提取橘皮精油，常采用____________法而不用蒸馏法，原因是______________________________________________________________。(2)提取橘皮精油时，为了提高出油率，首先将橘皮________，并用石灰水浸泡，石灰水的作用是______________。(3)压榨过程，为了使橘皮油易与水分离，常加入____________________。(4)得到压榨液后，过滤除去固体物和残渣，然后__________进一步除去质量较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将上层的橘皮精油分离出来。此时，橘皮油中含有少量的水和果醋，需在5～10℃下________使杂质沉淀，用吸管吸出上层澄清橘皮油，其余部分过滤，_____________________________合并，成为最终的橘皮精油。解析：(1)提取橘皮精油，常采用压榨法，水蒸气蒸馏会使部分有效成分水解，水中蒸馏会导致原料焦糊。(2)新鲜的柑橘皮中含有大量的果蜡、果胶和水分，直接压榨出油率低。(3)为了使橘皮油易与水分离，常加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4。(4)过滤掉固体物和残渣后，再离心除去质量较小的残留固体物，橘皮精油分离出来含有少量的水和果醋，需在5～10℃下静置5～7天，使杂质沉淀，用吸管吸出上层澄清橘皮油，其余部分过滤，滤液与吸出的上层橘油混合合并后成为最终的橘皮精油。答案：(1)压榨水中蒸馏会导致原料焦糊，水蒸气蒸馏会使有效成分部分水解等(2)干燥去水破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率(3)相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4(4)离心静置5～7天滤液与吸出的上层橘油命题视角•把脉高考视角1洞察高考热点DNA的粗提取与鉴定(2011·江苏单科)在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，相关叙述正确的是(

)例1A．用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14mol/L，滤去析出物B．调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质C．将丝状物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色D．用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同【标准解答】逐项分析如下选项分析A项错误在物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液中，DNA的溶解度最低，DNA存在于析出物中，故不能滤去析出物B项正确利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，进行相应操作，可在实验中去除部分杂质C项错误进行DNA鉴定时，加入二苯胺试剂后再经沸水浴才能出现蓝色D项错误用菜花作为实验材料时，要加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分搅拌和研磨，过滤后收集研磨液从生物材料中提取某些特定成分(2011·海南单科)许多植物含有天然香料，如薄荷叶中含有薄荷油。现用薄荷叶提取薄荷油。回答问题：(1)薄荷油是挥发性物质，提取薄荷油时应选用_______________________(鲜、干)薄荷叶作原料，其原因是______________________________。例2(2)用萃取法提取薄荷油时，采用的溶剂是___________________________，原理是_________________________。(3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠的作用是____________。常用于分离油层和水层的器皿是______。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是________，除去固体硫酸钠的常用方法是________。【解析】

(1)薄荷油易挥发，鲜薄荷叶中薄荷油含量高，更易提取。(2)薄荷油是有机物，易溶于有机溶剂乙醚，且乙醚沸点低、易蒸发，故常用乙醚作为萃取剂。(3)氯化钠的作用是使乳化液分层；用于分离油层和水层的常用器皿是分液漏斗；无水硫酸钠可吸去油层中的水分，使油层分离；除去固体硫酸钠常用过滤法。【答案】

(1)鲜薄荷油易挥发，鲜薄荷叶中薄荷油含量高(2)乙醚薄荷油能溶于乙醚，且乙醚沸点低、易蒸发(3)使乳化液分层分液漏斗吸去油层中的水分过滤视角2突破易错疑点对DNA粗提取与血红蛋白提取易于混淆提取物质DNA血红蛋白提取方法盐析法凝胶色谱法、电泳法提取原理①DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同②DNA不溶于酒精，但某些蛋白质则溶于酒精①根据相对分子质量的大小②各种分子带电性质差异提取物质DNA血红蛋白步骤①溶解在2mol/L的NaCl溶液中②加水稀释至0.14mol/LNaCl溶液使DNA析出过滤③加入冷却酒精析出①样品处理②粗提取③纯化④纯度鉴定自我挑战1.(2012·南京模拟)下列关于DNA和血红蛋白的提取与分离实验的叙述中，错误的是(

)A．可用蒸馏水涨破细胞的方法从猪的红细胞中提取到DNA和