2014高考专题复习选修1-2 传统发酵技术的应用 (2)

(对应学生用书P225) 知识梳理
一、DNA的粗提取与鉴定
1．DNA提取的方法 (1)基本思路：选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化
学的生物大分子。
(2)原理：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，提取DNA，去除其他成分。
2． DNA提取的实验步骤
凡是含有DNA的生物材料都 可以 1 实验材料的选取 最好选用DNA相对较高的组 织
加入二苯 DNA可被二 胺，并沸 苯胺染成蓝色 水浴
2.实验材料 (1)动物
鸡血红细胞、白细胞中都有细 鸡血细胞液的优点 胞核，含大量的 DNA 既经济又易取
(2)植物：新鲜菜花、蒜黄、菠菜等。
3．实验步骤 (1)步骤：提取血细胞核物质 (蒸馏水涨破)→溶解(2 mol/L的NaCl) →过滤(除杂质)→析出(滴蒸馏水，降NaCl浓度至0.14 mol/L)→过滤→再 溶解(2 mol/L的NaCl)→过滤→进一步提纯(体积分数为95%的冷却酒精) →鉴定。 (2)鉴定 比较 实 验 组 对 照 组 加入物质 均加入： 丝状物 ①4 mL二 (DNA) 苯胺试剂 ②2 mol/L NaCl溶液5 ____ mL 结果 溶液逐 渐变蓝 不变蓝 图示
DNA在不同 浓度的NaCl 溶液中的溶解 溶于NaCl溶 度不同，在 液中并稀释 0.14 mol/L的 NaCl溶液中 的溶解度最低
基本原理
方法
目的 嫩肉粉中含木瓜蛋白酶，水解蛋白 质 DNA析出，除去溶于酒精的蛋白质 鉴定DNA
DNA不被蛋白 加入嫩肉 酶所水解 粉
DNA不溶于 酒精溶液
加入冷却 酒(95%)
第四次过滤
DNA
细胞膜、核 膜等残片
溶于2mol/L NaCl溶液的 杂质
不溶2mol/L NaCl溶液的 杂质
第一次过滤 过滤前 加入的 物质 蒸馏水
第二次过滤 NaCl溶液
第三次过滤 蒸馏水
第四次过滤 NaCl溶液 去除不溶于 2mol/LNaCl 的杂质
去除细胞膜 过滤的 、核膜等杂 目的 质
鸡血细胞液 ↓蒸馏水 玻璃棒搅拌 动物细胞 鸡血为例 ↓ 过滤 ↓ 2 破碎细胞， 滤液 获取含 DNA 的滤液 切碎的洋葱 ↓ 植物细胞 加入洗涤剂和食盐 ↓充分搅拌和研磨 洋葱为例 过滤 ↓ 滤液
(1)在血红蛋白的提取和分离过程中：粗分离、纯化和纯度鉴定时，
【解析】
(一)(1)DNA分子提取中理想的材料为富含 DNA的细胞，
动物中鸡血细胞核，放入蒸馏水中会使细胞涨破释放出 DNA，而植物细 胞含有细胞壁不能因吸水而涨破。 (2)实验过程中两次用到 NaCl溶液， 初次为2 mol/L的NaCl溶液，用于溶解DNA，而0.14 mol/L的NaCl溶液 会使 DNA析出。 (3)为了防止凝血现象的发生应加入柠檬酸钠。 (4)鉴定 DNA所用的试剂为二苯胺试剂。 (二)(1)为保持蛋白质的生理活性，防止变性从而用缓冲液保持 pH 的恒定。(2)洗脱液的液速变化过快，导致分离纯化不充分。 因此可以用有机溶剂作萃取剂，以萃取的方法来提取。
方案一：利用 DNA与杂质在不同浓度的 NaCl 3 去除 中溶解度不同，将杂质与 DNA分离 滤液中 方案二：直接在滤液中加入嫩肉粉 的杂质 方案三：将滤液在60～75℃保温 10～15min
将处理后的滤液 ↓ 4 DNA的析出相同体积的，冷却的酒精溶液 ↓静置 2～ 3 min 白色丝状物 即DNA
3．标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步 需要的温度依次是( ) B．72℃、50℃、92℃ D．80℃、50℃、72℃ A．95℃、55℃、72℃ C．50℃、92℃、72℃ 【解析】
当温度上升到 90℃ 以上 (90℃ ～ 95℃) 时，双链 DNA 解
旋为单链，称为变性；当温度下降到 50℃左右 (40℃～ 60℃)时，两种引 物通过碱基互补配对与两条单链 DNA结合，称为复性；当温度上升到72 ℃(70℃ ～ 75℃) 时，溶液中的四种脱氧核苷酸在 TaqDNA 聚合酶的作用
DNA不溶于酒精等有机溶剂，在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺后
(2)由于人属于哺乳动物，成熟的红细胞中不含细胞核、线粒体，
所以几乎不含DNA，很难提取到DNA。
(3)DNA粗提取的过程为：红细胞加蒸馏水，胀破后过滤→用2 mol /L NaCl溶解→过滤除去不溶杂质加蒸馏水，析出含DNA的黏稠物→过
滤→黏稠物溶解在2 mol/L NaCl中→过滤→溶于95%酒精进一步提纯，
( 三 ) 胡萝卜素的化学性质比较稳定，不溶于水，易溶于有机溶剂。
【答案】
( 一 )(1) 植物细胞具有细胞壁，不会吸水涨破，只有通
过研磨，才能释放出DNA。 (2)①溶解DNA分子，过滤并除去不溶于NaCl溶液的杂质 ②使DNA分子析出，过滤并除去溶于NaCl溶液中的杂质 (3)防止出现凝血 (4)二苯胺试剂 (二)(1)维持血红蛋白环境中pH的稳定 (2)维持洗脱液加在色谱柱上的压力稳定
所以根据图示及以上分析，正确操作顺序为C→B→E→D→A。
【答案】
(1)B
(2)B ②加速血细胞的破裂 降低 NaCl 溶液的 ③充分预冷 蓝色(蓝绿色) 提取含杂质较少 ( 或较纯净 ) 的 DNA
(3)①C→B→E→D→A 浓度，使 DNA 析出 ④二苯胺(或甲基绿)
1.实验步骤中 3次加入 NaCl溶液的浓度和作用：浓度均为 2 mol/L，
②0.14 mol/L NaCl溶液：______________________________。
(3)在整个操作过程中，每100 mL血液中加入 3 g柠檬酸钠的作用 是：_____________________________________________________。
(4)鉴定DNA所用的试剂：________。
作用均为溶解DNA。
2．实验步骤中 2次加入蒸馏水的目的：第一次加入是使鸡血细胞 吸水涨破，第二次是稀释NaCl溶液至0.14 mol/L，从而析出DNA。
3．实验中4次过滤的比较 第一次过滤
滤液中 纱布上 含DNA的核 物质
第二次过滤
DNA
第三次过滤
溶于0.14 mol/L NaCl溶液的杂质 DNA
(二)血红蛋白的提取和分离 都会用到缓冲溶液，其作用是____________________。 (2)在洗脱过程中，对洗脱液的流速要求稳定的目的是： _______________________________________________ ( 三 ) 不同的化学物质，其理化特性不同，提取方法也有所差异， 如胡萝卜素不溶于水，易溶于________，因此可以用________方法进行 提取。
③上图 A 步骤中所用酒精必须是经过 ________ 才能使用，该步骤
的目的是________________。
④为鉴定A中所得到的丝状物的主要成分为 DNA，可滴加_______ _试剂，沸水浴，如果出现________则该丝状物的主要成分为DNA。
【解析】 呈现蓝色。
(1)DNA在NaCl溶液中的溶解规律如图：
问题探究 1 ：在 DNA 的提取过程中， DNA 的哪种理化性质是提取、 提纯的重要依据？ 提示：DNA在不同浓度NaCl溶液中的溶解度。
二、PCR扩增技术 (1)PCR原理：DNA的热变性。
(2)PCR反应过程 ①变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链。 ②复性：温度下降到 50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与
A．操作方法不对
C．NaCl溶液浓度太高
B．人血含DNA太少
D．加二苯胺太少
(3)下图为该实验过程中的一些重要操作示意图：
①正确的操作顺序是________________________________。
②上图C、E步骤都加入蒸馏水，但其目的不同，分别是________ ____和____________。
去除溶于 去除不溶于 0.14mol/LN 2mol/LNaCl aCl溶液的 溶液的杂质 杂质
4.其他注意事项 (1)甲基绿可将DNA染成绿色且不需水浴加热，二苯胺鉴定DNA属 于颜色反应，需要沸水浴加热5 min，可使DNA呈蓝色。 (2)二苯胺试剂要现配现用，否则二苯胺会变成浅蓝色，影响鉴定 效果。 (3)DNA进一步提纯 (第四次过滤的滤液 )时要选用预冷的 95%的酒 精，作用如下： ①抑制核酸水解酶活性，防止DNA降解；
下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，称为延伸。
【答案】 A
4．现代生物已向两个方面发展，宏观研究的水平为生态系统水平， 微观研究的水平为分子水平，对于分子的研究，其物质的提取和分离显 得尤为重要。下面是物质提取和分离的相关问题，请回答： (一)DNA分子的提取和分离 (1)在提取菜花细胞中的 DNA时，采用的是研磨法，为什么不能像 用鸡血那样，用蒸馏水使其破裂？___________________________。 (2)在提取实验过程中用到两种浓度的NaCl溶液，说明其作用： ①2 mol/L NaCl溶液：_________________________________；
D．洗涤红细胞的目的是去除血浆中的葡萄糖、无机盐等
【解析】
Ⅱ.鸡血细胞有细胞核，适于提取DNA；哺乳动物成熟
红细胞无细胞核和众多细胞器，适用于提取血红蛋白。提取血红蛋白的 实验中，洗涤红细胞时，不能加清水，应该加入生理盐水，否则细胞提 早释放出血红蛋白与杂质混合，加大提取难度。DNA初次析出时，加蒸 馏水至黏稠物不再增加为止。洗涤红细胞的目的是去除杂质蛋白，以利 于血红蛋白的分离和纯化。 【答案】 A
典例1 回答下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的问题。 (1) 下列有关“ DNA 的粗提取与鉴定”实验原理的叙述正确的是 ( ) A．DNA在NaCl溶液中的溶解度，随NaCl溶液浓度的降低而减小 B ．利用 DNA 不溶于酒精的性质，可除去细胞中溶于酒精的物质 而得到较纯的DNA C．DNA是大分子有机物，不溶于水而溶于某些有机溶剂 D．在沸水中，DNA遇二苯胺会出现紫色反应 (2)由于鸡血较难找到，某学生试图用人血代替，结果没有成功， 其原因最可能是( )