苏教新选修1 《分子生物学技术》学案

第43讲生物化学与分子生物学技术实践[考纲要求] 1.蛋白质的提取和分离。

2.PCR技术的基本操作和应用。

3.从生物材料中提取某些特定的成分。

考点一蛋白质的分离与纯化技术[重要程度：★☆☆☆☆]1．纯化原理蛋白质之间以及蛋白质与其他物质之间在分子大小、溶解度、所带电荷的多少、吸附性质等方面存在差异。

2．纯化方法(1)薄膜透析法①原理：蛋白质水溶液具有亲水胶体溶液性质，不能透过半透膜。

②目的：去除小分子化合物杂质，如无机盐、单糖、双糖、氨基酸等。

③常用的半透膜：肠衣、玻璃纸。

④步骤：将待纯化的蛋白质溶液装入透析袋内，再把透析袋放入透析液中即可。

(2)离心沉降法①原理：在离心力的作用下，分子大小、密度不同的分子沉降速度不同，从而被分离。

②目的：使分子大小、密度不同的不同种类的蛋白质彼此分离。

(3)电泳①概念：带电颗粒在电场作用下向着与其电性相反的电极移动的现象。

②原理：不同的物质所带电荷不同，颗粒的大小、形状不同，因此，在电场中的泳动速度不同。

③影响泳动的因素：带电颗粒的性质，即颗粒的大小、形状和所带净电荷的多少；此外还有电场强度、溶液的pH等因素。

④泳动特点：带电颗粒直径越小，越接近于球形，所带净电荷越多，则在电场中的泳动速度越快；反之，则越慢。

⑤支持物：滤纸、醋酸纤维薄膜、大分子凝胶等。

1．薄膜透析法(1)过程：取1 mL的血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有300 mL的物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液中(pH为7.0)，透析12 h。

(2)图示：2．血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳(1)血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳流程(2)结果及其分析①结果②结果分析从电泳图谱示意图中可以看出：a.血清蛋白主要包括五种蛋白质，且含量最多的是清蛋白，其他依次是：γ­球蛋白>α1­球蛋白>α2­球蛋白>β­球蛋白；由五种蛋白质所处的位置可判断出它们均带有负电荷，且四种球蛋白的电量大小依次为：α1­球蛋白>α2­球蛋白>β­球蛋白>γ­球蛋白。

1．仔细观察下图，所带负电荷少的球蛋白是( )A．α1­球蛋白B．α2­球蛋白C．β­球蛋白D．γ­球蛋白答案 D解析对于几种球蛋白来说直径相差不大，引起泳动速度的差异主要来自于所带电荷多少，由图可知球蛋白由右向左泳动，因右侧为负极，且γ­球蛋白距点样处最近，所以γ­球蛋白所带负电荷最少。

2．关于蛋白质提取的叙述中，不正确的是( ) A．分离与纯化蛋白质之前首先要用适当的方法使蛋白质释放出来B．抽提时要依据蛋白质的不同特性选择不同的溶剂C．蛋白质的粗提取物离心可除去一些小分子杂质D．蛋白质的粗制品可能是多种蛋白质的混合物答案 C解析对抽提得到的粗提取物离心可除去固体杂质。

考点二从生物材料中提取某些特定成分[重要程度：★☆☆☆☆]1．植物芳香油的基本知识(1)来源：芳香油是植物在代谢中的产物。

(2)特点：具有很强的挥发性，易溶于有机溶剂。

(3)应用：玫瑰精油是制作高级香水的主要成分，能使人产生愉悦感；橘皮芳香油的主要成分是柠檬烯，具诱人的橘香味，是生产食用香精、化妆品香精和医药香精的优质原料。

2．橘皮精油的提取流程与关键石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮精油(1)橘皮的处理：干燥后一定要用石灰水浸透，时间至少10 h以上。

(2)压榨液的处理：可以先用普通布袋过滤除去固体物和残渣，然后离心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。

提取方法水蒸气蒸馏法压榨法萃取法实验原理利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂获得芳香油方法步骤①水蒸气蒸馏①石灰水浸泡、漂洗①粉碎、干燥②分离油层②压榨、过滤、静置②萃取、过滤③除水过滤③再次过滤③浓缩适用范围适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中优点简单易行，便于分离生产成本低，易保持原料原有的结构和功能出油率高，易分离局限性水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题分离较为困难，出油率相对较低使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量易错警示(1)植物芳香油的提取方法主要有水蒸气蒸馏法、压榨法、萃取法。

水蒸气蒸馏是植物芳香油提取的常用方法，但会导致原料焦糊或有效成分水解等，若植物有效成分易水解，则不宜采用此法。

玫瑰精油、橘皮精油、胡萝卜素的提取分别采用水蒸气蒸馏法、压榨法、萃取法。

(2)水蒸气蒸馏可用明火加热，萃取过程应该避免明火加热，采取水浴加热，这是因为有机溶剂都是易燃物，直接用明火加热容易引起燃烧、爆炸。

(3)用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质，否则会影响芳香油的质量。

(4)在用水蒸气蒸馏法制取玫瑰精油时，玫瑰乳浊液提纯过程中油水混合物中要加入氯化钠的目的是增大盐水的密度，有利于玫瑰精油与水的分层。

加入无水Na2SO4的目的是吸收精油中残留的水分。

(5)橘皮精油的提取过程中，橘皮洗净晾干后，要浸泡在pH大于12、质量分数为7%～8%的石灰水中16～24 h，其目的是防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。

1．请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题：(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、________和________。

(2)芳香油溶解性的特点是难溶于________，易溶于________，因此可用________作为提取剂来提取芳香油。

(3)橘子果实含有芳香油，通常可用________作为材料提取芳香油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是______________________________________________________ ________________________。

(4)对材料压榨后可得到糊状液体，为除去其中的固体物获得乳状液可采用的方法是________。

(5)得到的乳状液加入氯化钠并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的________层，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

加入氯化钠的作用是________________________________________________________ ______________________________。

(6)从乳状液中分离得到的芳香油中要加入无水硫酸钠，其作用是________________。

答案(1)蒸馏法萃取法(2)水有机溶剂有机溶剂(3)橘子皮芳香油含量较高(4)过滤(5)上油层的密度比水层小增加水层密度，使油和水分层(6)吸收芳香油中残留的水分解析植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、蒸馏法和萃取法。

一般采用新鲜的橘子皮来提取芳香油，因为新鲜的橘子皮芳香油含量较高。

除去液体中的固体常用的方法是过滤。

芳香油密度比水小，且不溶于水，会浮在液体的表面。

加入氯化钠会增加水层密度，使油和水分层。

无水硫酸钠可以吸收芳香油中残留的水分。

考点三PCR技术[重要程度：★★☆☆☆]1． PCR原理DNA热变性原理，即：2．条件：模板、原料、酶、ATP。

3．场所：体外PCR扩增仪。

4．方向：DNA复制的具体过程涉及DNA双链的方向。

DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基(—OH)末端称为3′端，两个磷酸基团的末端称为5′端。

DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，因此，DNA 复制需要引物。

当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。

5．过程(1)变性：当温度上升到94_℃以上时，双链DNA解旋为单链，如下图：(2)退火：温度下降到40～60_℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，如下图：(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，如下图：1．多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。

请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题：(1)DNA的两条链是反向平行的，通常将________________的末端称为5′端，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的_____开始延伸DNA链。

(2)PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。

到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离得到______________ ___________________________，它的发现和应用解决了上述问题。

要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫______________。

(3)PCR的每次循环可以分为__________________三步。

假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有____个这样的DNA片段。

(4)请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。

(5)简述PCR技术的主要应用。

________________________________________________________________________。

答案(1)磷酸基团3′端(2)耐高温的Taq DNA聚合酶选择培养基(3)变性、退火和延伸32(4)如图所示(5)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定(要求3项以上)解析(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3′­羟基上，与DNA母链结合的引物就提供这个羟基。

(2)因PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。

用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。

(3)DNA复制时两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制5次后得到的子代DNA分子数为25＝32个。

(4)新合成的DNA链带有引物，而最初的模板DNA的两条链不带有引物。

(5)PCR技术可以对DNA分子进行扩增，所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。