复习与测试板书设计

选修1专题5DNA和蛋白质技术复习（教学设计）

复习要点

1.DNA的粗提取与鉴定

2.PCR技术

3. 血红蛋白的提取和分离

复习过程

一、DNA的粗提取与鉴定

【知识点讲解】

1.实验原理

(1)DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同

溶解规律

2 mol/L NaCl溶液

0.14 mol/L NaCl溶液

DNA

NaCl溶液物质的量浓蛋白质

度从2 mol/L逐渐降低的过程中，溶解度逐渐增大

溶解

析出

部分发生盐析沉淀

溶解

(2)DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理可将DNA与蛋白质进一步分离。

(3)DNA与二苯胺沸水浴加热，呈蓝色。

2.操作流程

（1）材料的选取：选用DNA含量相对较高的生物组织

（2）破碎细胞(以鸡血为例)：鸡血细胞→加蒸馏水→用玻璃棒搅拌→用纱布过滤→收集滤液

（3）去除杂质：利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质

（4）DNA的析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等的、冷却的体积分数为95%的酒精溶液

（5）DNA的鉴定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺试剂，混合均匀后将试管置于沸水中加热5 min，溶液变成蓝色

【例题讲解】

“DNA的粗提取与鉴定”实验中，操作正确的是(

) A.取制备好的鸡血细胞液5～10 mL注入烧杯中，迅速加入物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液20 mL，同时用玻璃棒沿同一方向快速搅拌5 min，可使血细胞破裂，释放出DNA B.整个DNA提取过程中，两次加蒸馏水的目的都是为了降低溶液中NaCl的浓度，使DNA分子的溶解度

1

达到最低，析出DNA分子

C.整个DNA提取操作中，两次加入2 mol/L的NaCl溶液，目的都是使DNA尽可能多地溶解在NaCl溶液中

D.DNA鉴定操作中，只要向溶有DNA的NaCl溶液中加入4 mL的二苯胺试剂，即可出现蓝色

【答案】C 【解析】取制备好的鸡血细胞液注入烧杯中，迅速加入蒸馏水并用玻璃棒沿同一方向搅拌，使血细胞破裂，将DNA释放出来；整个DNA提取过程中，使用两次蒸馏水，第一次是使血细胞吸水涨破，释放DNA，第二次是用来稀释NaCl溶液，使DNA析出；在DNA鉴定操作中，DNA遇二苯胺试剂呈蓝色需在沸水浴条件下完成。

【方法点拨】

①本实验不能用哺乳动物成熟红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟红细胞无细胞核。可选用鸡血细胞作材料。

②实验中两次使用蒸馏水，第一次的目的是使成熟的鸡血细胞涨破放出DNA，第二次的目的是稀释NaCl溶液，使DNA从溶液中析出。

二、PCR技术

【知识点讲解】

1．原理

DNA热变性原理，即：

2.条件

在一定的缓冲溶液中提供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，耐热的DNA聚合酶，同时控制温度使DNA复制在体外反复进行。

3．过程

(1)变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解旋为单链。

(2)复性：温度下降到55℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。

(3)延伸：温度上升到72℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)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。

4.结果

两引物间固定长度的DNA序列呈指数扩增(即2)。

【例题讲解】

多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历30多次下述循环：95 ℃条件下使模板DNA变性、解链→55℃条件下复性(引物与DNA模板链结合)→72 ℃条件下引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述，不正确的是(

)

2 n

A．变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现

B．复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的

C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、4种核糖核苷酸

D．PCR与细胞内DNA复制相比，其所需要酶的最适温度较高

【答案】C 【解析】PCR一般要经历30多次循环，每次循环可以分为变性、复性和延伸三步。从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，并且由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链会与引物Ⅱ结合，进行DNA的延伸。DNA变性(90～95 ℃)：双链DNA模板在热作用下，氢键断裂，形成单链DNA。复性(55～65 ℃)：系统温度降低，引物与DNA模板结合，形成局部双链。延伸(70～75 ℃)：在TaqDNA聚合酶(在72 ℃左右活性最高)的作用下，以dNTP(三磷酸脱氧核糖核苷酸的缩写)为原料，从引物的5′端向3′端延伸，合成与模板链互补的DNA链。

三、血红蛋白的提取和分离

【知识点讲解】

1．方法及原理

(1)常用方法

方法

凝胶色谱法

电泳法

原理

根据相对分子质量的大小分离蛋白质

各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同

（2）凝胶色谱法分离蛋白质的原理

项目

凝胶内部

经过路程

洗脱次序

2.提取和分离过程

（1）样品处理：红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红蛋白溶液→透析

（2）粗分离：用透析法除去血红蛋白溶液中相对分子质量较小的杂质

（3）纯化：用凝胶色谱法分离相对分子质量不同的蛋白质

（4）纯度鉴定：一般用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳方法来测定蛋白质的纯度

【方法点拨】血红蛋白的提取与分离实验的易错点

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。

3 相对分子质量大的蛋白质

不能进入

较短

先流出

相对分子质量小的蛋白质

能进入

较长

后流出

【例题讲解】

以下关于血红蛋白提取和分离的过程及原理叙述正确的是（ ）

A．红细胞洗涤过程中要加入5倍体积的蒸馏水，重复洗涤三次

B．将血红蛋白溶液放在质量分数为O.9%的NaCl溶液透析12小时

C．凝胶装填在色谱柱内要均匀，不能有气泡存在

D．蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较大的移动速度慢

【答案】C 【解析】红细胞洗涤过程中要加入5倍体积的蒸生理盐水，重复洗涤三次，A错。将1ml血红蛋白溶液装入透析袋，放在300ml的20mmol/L磷酸缓冲液（PH=7）透析12小时，B错。凝胶装填在色谱柱内要均匀，不能有气泡存在，C正确。蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较大的移动速度快，D错。

【归纳提升】分离DNA、PCR技术、分离蛋白质三者的不同点

分离DNA DNA在不同浓度实验原理

NaCl溶液中溶解度不同，且不溶于冷酒精

实验过程

选取材料→破碎细胞释放DNA→除杂→DNA析出与鉴定

获得较纯净的DNA PCR技术

利用DNA热变性原理体外扩增DNA 分离蛋白质

依据相对分子质量的大小不同来分离蛋白质

样品处理→凝胶色谱操作

相对分子质量不同的蛋白质得以分离

为蛋白质的研究和利用提供了原材料

变性→复性→延伸

实验结果

获得大量DNA 解决了DNA研究中材料不足的问题

实验意义

为DNA研究打下基础

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