高中生物第四章生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)實(shí)踐章末整合提升同步備課教學(xué)案蘇教版選修1

PAGEPAGE1第四章生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)實(shí)踐知識系統(tǒng)構(gòu)建必背要語1.分離與測定生物成分中蛋白質(zhì)的技術(shù)包括離心沉降法、薄膜透析法、凝膠色譜法和電泳法等。2.離心沉降法是通過控制離心速度，使分子大小、密度不同的蛋白質(zhì)發(fā)生沉降分層，從而達(dá)到分離出不同種類蛋白質(zhì)的目的。3.薄膜透析法是利用蛋白質(zhì)分子不能透過半透膜的特性，使蛋白質(zhì)與其他小分子化合物分離開。4.凝膠色譜法是根據(jù)蛋白質(zhì)分子量的大小差異對其進(jìn)行有效分離的方法。5.芳香油揮發(fā)性強(qiáng)、易溶于有機(jī)溶劑，因此可以采用蒸餾法、萃取法、壓榨法等進(jìn)行提取。水蒸氣蒸餾法是植物芳香油提取的常用方法。對于不適于蒸餾的原料可以采用萃取法。6.PCR擴(kuò)增過程中要進(jìn)行無菌操作，避免污染，且向離心管中加入模板DNA、引物和4種脫氧核苷酸以及TaqDNA聚合酶。7.變性是在94℃高溫下使模板雙鏈DNA解旋。8.退火是將反應(yīng)體系溫度降至55℃，使引物與模板DNA鏈配對。9.延伸是將反應(yīng)體系溫度回升至72℃左右，在TaqDNA聚合酶作用下，使引物鏈延伸，形成互補(bǔ)的DNA雙鏈。10.DNA分子的測定：DNA分子＋二苯胺試劑eq\o(→,\s\up7(沸水浴),\s\do5(加熱))藍(lán)色物質(zhì)。規(guī)律方法整合整合一蛋白質(zhì)的分離與純化1.薄膜透析法(1)破碎細(xì)胞方法：研磨與超聲波結(jié)合的方法。(2)血紅蛋白的釋放：使紅細(xì)胞破裂釋放血紅蛋白。(3)透析目的：除去樣品中的小分子雜質(zhì)。原理：透析袋能使小分子自由進(jìn)出，而將大分子保留在袋內(nèi)。2.離心沉降法離心沉降法也是純化蛋白質(zhì)的一種方法，它通過控制離心速率，使得分子大小、密度不同的蛋白質(zhì)發(fā)生沉降分層，從而達(dá)到分離出不同種類蛋白質(zhì)的目的。3.醋酸纖維薄膜電泳法(1)原理：不同的物質(zhì)在同一電場中的泳動速度不同。(2)影響因素：泳動速度主要取決于帶電顆粒的性質(zhì)，即顆粒的大小、形狀和所帶凈電荷的多少。一般來說，帶電顆粒直徑越小，越接近于球形，所帶凈電荷越多，則在電場中的泳動速度越快；反之，則越慢。此外，電場強(qiáng)度、溶液的pH等因素對泳動速度也有影響。(3)優(yōu)點(diǎn)：簡單、快速、分離清晰、靈敏度高、樣品用量少、沒有吸附現(xiàn)象、電泳后區(qū)帶界限清晰等優(yōu)點(diǎn)。4.凝膠色譜法根據(jù)蛋白質(zhì)分子量的大小差異對其進(jìn)行有效分離的方法。(1)相對分子量不同的蛋白質(zhì)通過凝膠時，相對分子量較小的蛋白質(zhì)容易進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，路程較長，移動速度較慢。(2)相對分子量較大的蛋白質(zhì)無法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，只能在凝膠外部移動，路程較短，移動速度較快。相對分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)分子因此得以分離。例1試回答下列“蛋白質(zhì)提取與分離實(shí)驗(yàn)”的有關(guān)問題：(1)為了提取和分離血紅蛋白，首先對紅細(xì)胞進(jìn)行洗滌以去除雜質(zhì)蛋白，洗滌時應(yīng)使用生理鹽水而不使用蒸餾水的原因是。(2)若要去除血清蛋白中的小分子雜質(zhì)，采用圖1裝置。透析液是，一段時間后，若向燒杯中加入雙縮脲試劑，透析袋內(nèi)溶液是否出現(xiàn)紫色？并說明判斷的依據(jù)：。(3)延伸：當(dāng)系統(tǒng)溫度上升至72℃左右時，溶液中的四種脫氧核苷酸(A、T、G、C)在TaqDNA聚合酶的作用下，依據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則合成新的DNA鏈(如圖)。2.PCR反應(yīng)的結(jié)果(1)PCR一般要經(jīng)歷三十多次循環(huán)，每次循環(huán)都可以分為變性、退火、延伸三步。(2)兩個引物之間的固定長度的DNA序列呈指數(shù)擴(kuò)增。3.特別說明(1)DNA復(fù)制需要引物的原因：DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，而只能從3′端延伸DNA鏈。PCR中，引物長度通常為15～40個核苷酸。(2)DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。(3)當(dāng)PCR反應(yīng)體系的溫度由變性后冷卻到55℃左右時，引物與模板可結(jié)合，一般不需考慮解開的兩個DNA模板鏈的重新結(jié)合。(4)在進(jìn)行PCR擴(kuò)增后，若以一個DNA片段為模板，經(jīng)n次循環(huán)后DNA數(shù)為2n；若以N個DNA片段為模板，經(jīng)n次循環(huán)后DNA總數(shù)為N·2n。例3下圖a、b、c均為PCR擴(kuò)增的DNA片段，下列有關(guān)說法正確的是()A.片段a、b、c的長度均相同B.片段a、b只是第一次循環(huán)的產(chǎn)物C.片段c最早出現(xiàn)在第二次循環(huán)的產(chǎn)物中D.經(jīng)過30次循環(huán)后，片段c的數(shù)量為230答案C解析圖中片段a、b只有一種引物，是由原始DNA鏈為模板復(fù)制而來，其長度比片段c長，A項(xiàng)不正確；由于原始模板在每次循環(huán)中均可作為模板，則每次循環(huán)都能產(chǎn)生圖中片段a、b，B項(xiàng)不正確；由于第一次循環(huán)的產(chǎn)物只有一種引物，而圖中片段c有兩種引物，則最早出現(xiàn)在第二次循環(huán)，C項(xiàng)正確；經(jīng)過30次循環(huán)后，得到的DNA片段總數(shù)為230，這包括圖中的片段a、b，故D項(xiàng)不正確。熱點(diǎn)考題集訓(xùn)1.細(xì)胞破碎后，各種蛋白質(zhì)就會釋放出來，再根據(jù)蛋白質(zhì)的不同特性進(jìn)行抽提。下列關(guān)于蛋白質(zhì)抽提的措施中，不正確的是()A.酸性蛋白質(zhì)可用偏堿性溶液抽提B.水溶性蛋白質(zhì)可用透析液(中性緩沖液)抽提C.脂溶性蛋白質(zhì)可用有機(jī)溶劑抽提D.堿性蛋白質(zhì)可用強(qiáng)酸性溶液抽提答案D解析抽提蛋白質(zhì)的基本原理是根據(jù)蛋白質(zhì)的物理性質(zhì)，加入不同的試劑后，使蛋白質(zhì)溶于試劑中而抽提蛋白質(zhì)。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿都會使蛋白質(zhì)變性而沉淀。2.下列有關(guān)透析的敘述，錯誤的是()A.用于透析的薄膜要具有選擇透過性B.透析膜是一種半透膜C.透析能使小分子自由出入，而將大分子保留在袋內(nèi)D.透析膜可用于更換樣品的緩沖液答案A解析透析膜能使小分子自由出入，大分子不能通過，具有半透性，但不具有選擇性，生物膜上因有特異性載體而具有選擇透過性。透析過程中小分子可自由出入，因此，可用于更換樣品的緩沖液。B、C、D項(xiàng)都正確，A項(xiàng)錯誤。3.如圖是人血清蛋白在以醋酸纖維薄膜為支持物，pH為8.6的巴比妥緩沖液中電泳分離結(jié)果示意圖，由此圖不能得出的結(jié)論是()A.在pH為8.6的巴比妥緩沖液中γ、β、α2、α1和清蛋白都帶負(fù)電荷B.在pH為8.6的巴比妥緩沖液中電泳時，γ、β、α2、α1和清蛋白遷移速率不同C.β球蛋白的相對分子質(zhì)量一定比α球蛋白的相對分子質(zhì)量大D.在pH為8.6的巴比妥緩沖液中γ球蛋白遷移速率最慢，清蛋白遷移速率最快答案C解析帶電粒子在電場中遷移的速率是帶電粒子帶電性質(zhì)、帶電量、粒子大小、粒子形狀共同作用的結(jié)果。4.PCR過程與細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制過程相比，主要有兩點(diǎn)不同，它們是()①PCR過程需要的引物一般是人工合成的單鏈DNA②PCR過程不需要DNA聚合酶③PCR過程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通過對反應(yīng)溫度的控制來實(shí)現(xiàn)的④PCR過程中，DNA不需要解旋，直接以雙鏈DNA為模板進(jìn)行復(fù)制A.③④B.①②C.①③D.②④答案C解析PCR過程與細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制過程相比較，主要有兩點(diǎn)不同：(1)PCR過程需要的引物一般是人工合成的單鏈DNA，長度通常為15～40個核苷酸。(2)PCR過程中，DNA解旋不依賴解旋酶，而是通過對反應(yīng)溫度的控制來實(shí)現(xiàn)的。5.將經(jīng)處理破裂后的紅細(xì)胞混合液以2000r/min的速度離心10min后，離心管中的溶液分為四層，從上到下的順序依次是()A.血紅蛋白層、甲苯層、脂溶性物質(zhì)層、雜質(zhì)層B.甲苯層、雜質(zhì)層、血紅蛋白層、脂溶性物質(zhì)層C.脂溶性物質(zhì)層、血紅蛋白層、甲苯層、雜質(zhì)層D.甲苯層、脂溶性物質(zhì)層、血紅蛋白層、雜質(zhì)層答案D解析混合液經(jīng)離心后，按密度大小排列，在離心管中從上到下的順序依次是：第1層為無色透明的甲苯層；第2層為白色薄層固體，是脂溶性物質(zhì)層；第3層為紅色透明液體，這是血紅蛋白的水溶液；第4層為暗紅色沉淀物，主要是紅細(xì)胞破碎物沉淀。6.下列關(guān)于DNA聚合酶催化合成DNA子鏈的說法中，正確的是()A.以DNA為模板，使DNA子鏈從5′端延伸到3′端的一種酶B.TaqDNA聚合酶必須在每次高溫變性處理后再添加C.DNA聚合酶能特異性地復(fù)制整個DNA的全部序列D.TaqDNA聚合酶是從深海中的某種菌體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的答案A解析DNA聚合酶不能從頭開始催化合成DNA，引物的5′端與母鏈發(fā)生堿基互補(bǔ)配對，然后從引物的3′端延伸子鏈，所以，整條子鏈的合成是從5′端延伸到3′端；TaqDNA聚合酶能耐高溫，所以在反應(yīng)體系中可反復(fù)利用，無需另外再添加；PCR擴(kuò)增的是引物之間的固定長度的DNA序列；TaqDNA聚合酶是1966年從美國黃石公園的一個熱泉內(nèi)的某種菌體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的。7.在植物有效成分的提取過程中，常用萃取法、蒸餾法和壓榨法，下列關(guān)于這三種方法的敘述錯誤的是()A.蒸餾法和萃取法都需要水浴加熱B.壓榨法適用于易焦糊原料的提取，如柑橘、檸檬等C.萃取法適用范圍較廣，一般原料顆粒小、萃取溫度高、時間長，萃取效果好D.蒸餾法適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強(qiáng)的芳香油答案A解析蒸餾法適用于提取揮發(fā)性強(qiáng)的芳香油，其操作過程中不需要水浴加熱，萃取法需要水浴加熱。8.下列關(guān)于玫瑰精油和橘皮精油提取的過程，敘述正確的是()A.玫瑰精油和橘皮精油都可用蒸餾、壓榨和萃取的方法提取B.在水蒸氣蒸餾出的玫瑰乳濁液中加入無水Na2SO4的目的是除水C.新鮮的橘皮中含有大量的果蠟、果膠等，為了提高出油率，需用CaCO3水溶液浸泡D.玫瑰精油和橘皮精油都有很強(qiáng)的揮發(fā)性，易溶于有機(jī)溶劑，其成分都是萜類化合物的衍生物答案B9.下圖是玫瑰油提取的水蒸氣蒸餾裝置圖和胡蘿卜素提取的裝置圖，請據(jù)圖分析，并比較回答下面有關(guān)問題：(1)從裝置上看，A裝置多了、連接管、；B裝置增加了，目的是。(2)A裝置中提取物最后存在于，B裝置提取物存在于。(3)兩個裝置的差別是由于提取物的方法不同，歸根到底是由于提取物的分子結(jié)構(gòu)不同、理化性質(zhì)不同。A裝置中提取物一般具有，B裝置中提取物在石油醚等有機(jī)溶劑中有較高的。答案(1)溫度計(jì)接收瓶(錐形瓶)水浴鍋避免因明火加熱可能導(dǎo)致的燃燒、爆炸(2)接收瓶(錐形瓶)燒瓶(3)揮發(fā)性溶解度解析(1)兩裝置相比，A裝置多了溫度計(jì)、連接管及接收瓶，B裝置則增加了水浴鍋。(2)提取物存在于A中的接收瓶，B中的燒瓶中。(3)A裝置中的提取物應(yīng)具較強(qiáng)的揮發(fā)性，B裝置中的提取物應(yīng)在有機(jī)溶劑中有較高的溶解度。10.H7N9型禽流感是全球首次發(fā)現(xiàn)的新亞型RNA流感病毒引起的，目前最為快速有效的檢測手段是RT－PCR核酸檢測。RT－PCR的過程包括逆轉(zhuǎn)錄作用從RNA合成cDNA，再以cDNA為模板進(jìn)行擴(kuò)增，過程如下圖所示。據(jù)此分析下列問題：(1)傳統(tǒng)PCR技術(shù)的原理是，過程中低溫退火的含義是。(2)在RT－PCR中每一步都有酶的參與，上圖中過程1中的關(guān)鍵酶