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人教版选修一专题5《DNA和蛋白质技术》word学案［学习导航1DMA和蛋白质技术，包括DMA的提取、蛋白质的提取、DNA片段的扩增等，是开展分子生物学研究的差不多技术。
本专题将从基础入手，学习DNA的粗提取、PCR技术和血红蛋白的提纯。
学习这些技术，不仅能够关心学生初步了解分子生物学的差不多实验方法，而且能够巩固必修课中学习的有关DNA和蛋白质的理论知识。
本专题的3个课题相对独立，没有严格的先后顺序。
课题1的操作难度不高，学生比较容易获得结果。
课题2的操作难度也不高，但PCR技术的原理是难点，学生要充分利用教材的图文资料，同时在教师的引导下进行实验操作。
课题3的操作难度比较大，因此学生一定要在教师的精心指导下完成操作。
课题1 DNA的粗提取与鉴定［导学诱思］1.提取DNA的方法提取生物大分子的差不多思路是 ____ 。
关于D科A的粗提取而言，确实是要利用 _________________ 、__________________ 等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA,去除其他成分。
1）DNA的溶解性DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的_________________ 中溶解度不同，利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使______________ 充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。
书本图5—1是DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线，请依照曲线图，摸索：①在什么浓度下，DNA的溶解度最小？DNA在NaCl溶液中的溶解度是如何变化的？②如何通过操纵NaCl溶液的浓度使DNA在盐溶液中溶解或析出？此外，DNA不溶于 ___________ 溶液，然而细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。
利用这一原理，能够将DNA与蛋白质进一步的分离。
2）D NA对酶、高温顺洗涤剂的耐受性蛋白酶能水解 _______________ ,然而对_______ 没有阻碍。
大多数蛋白质不能忍耐60-80«C的高温，而DNA在____________ 以上才会变性。
选修1专题5 DNA和蛋白质技术复习（教案）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 溶解析出蛋白质NaCl溶液物质的量浓度从2mol/L逐渐降低的过程中，溶解度逐渐增大部分发生盐析沉淀溶解(2)DNA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】如图为菜花DNA的粗提取与鉴定的实验流程图。
据图回答下列问题：（1）选择菜花作为提取DNA的实验材料的原因是______________。
（2）研磨前，向研钵中加入石英砂的目的是___，加入的物质a是_______。
（3）研磨液过滤后，应向滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液，目的是______；也可以向滤液中加入嫩肉粉，目的是__________。
（4）鉴定DNA所用的化学试剂为________，鉴定实验中，A、B两支试管属于对照组的是____________________，对照组试管中加入的物质有______。
【答案】（1）菜花中的DNA含量相对较高（2）使研磨充分洗涤剂和食盐（3）溶解DNA，析出不溶的杂质分解蛋白质（4）二苯胺A NaCL溶液和二苯胺试剂【解析】（1）原则上含DNA的生物材料都可以作为提取DNA的实验材料，只是选用DNA含量相对较高的生物组织，实验成功的可能性更大。
课题1 DNA 的粗提取与鉴定[学习目标] 1.尝试粗提取植物或动物组织中的DNA 。
2.了解DNA 的物理和化学性质。
3.理解DNA 粗提取与DNA 鉴定的原理。
知识点一 DNA 粗提取与鉴定的基础知识知识梳理1.提取DNA 的基本思路(1)生物大分子的提取：选用一定的□01物理或□02化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。
(2)DNA 的粗提：利用DNA 与□03RNA 、□04蛋白质和□05脂质等在□06物理和□07化学性质方面的差异，提取DNA ，去除其他成分。
2．提取DNA 的原理 (1)DNA 的溶解性①DNA 在NaCl 溶液中的溶解度(如下图)DNA 在□010.14 mol/L NaCl 溶液中的溶解度最小，DNA 分子析出，其他杂质溶解；当NaCl 溶液的浓度高于或低于此浓度时，DNA 的溶解度都较高。
②DNA 在酒精溶液中的溶解性DNA □02不溶于酒精溶液，但是细胞中的□03某些蛋白质则溶于酒精。
利用这一原理，可以将DNA 与蛋白质进一步地分离。
(2)DNA 对酶、高温和洗涤剂的耐受性①对酶的耐受性：蛋白酶能水解□04蛋白质，但对□05DNA 没有影响。
②对温度的耐受性：大多数蛋白质不能忍受□0660～80_℃的高温，而DNA 在□0780_℃以上才会变性。
③对洗涤剂的耐受性：洗涤剂能够瓦解□08细胞膜，但对□09DNA 没有影响。
3．DNA 的鉴定在□01沸水浴的条件下，DNA 与□02二苯胺反应呈现□03蓝色。
1.高温能使DNA 和蛋白质均发生变性，高温对两者的作用机理相同吗？提示：不同。
高温使蛋白质变性失活是由于高温破坏了蛋白质的空间结构，这种结构的破坏一般是不可逆转的；高温使DNA 变性失活，是由于高温使DNA 双链之间的氢键断裂，双链打开，降温后，双链结构还能恢复。
所以DNA变性失活后，还能恢复活性。
2．什么是蛋白质的盐溶和盐析？提示：一般在低盐浓度的情况下，蛋白质的溶解度随盐浓度的升高而增加，这种现象称为盐溶。
专题五DNA和蛋白质技术情景引入·趣味导学PCR技术与SARS病因的确定通过PCR技术可以在数小时内将特定的目的基因或核酸序列扩增数千万倍，使原来需要几个月乃至数年才能完成的基因克隆等工作，在几天内就能完成。
1975年全世界首次出现莱姆关节炎后，科学家用了7年时间才找到病因；1981年第一个艾滋病病例出现，科学家花了3年时间才找到人类获得性免疫缺陷病毒(HIV)。
而在2003年的SARS爆发中，科学家仅花了几个月就找到了SARS的病原体。
在SARS病因的迅速确定中，PCR技术起到了重要作用。
PCR 技术是如何发挥作用的呢？首先，PCR技术具有排除已知病原体的作用。
德国和法国的实验室应用PCR技术检测排除了肺炎支原体、肺炎衣原体、副流感病毒、人类间质肺炎病毒等。
与此同时，美国、中国的一些实验室针对SARS患者的呼吸道分泌物和血液标本，采用PCR技术进行分析，排除了腺病毒、细小病毒、圆病毒、疱疹病毒等。
其次，利用PCR技术确认病原体。
研究人员从患者标本培养物中提取到一种病毒的核酸，经逆转录后，分别进行15个不同的PCR反应，得到约20个DNA扩增片段并进行测序，经过与基因库比对后发现，其中3段不能与数据库中的任何序列匹配，但经翻译后的氨基酸序列与已知的冠状病毒序列同源，这表明分离到的病毒为冠状病毒。
PCR技术和SARS病因的确定与本专题的DNA和蛋白质技术密切相关，本专题需要了解提取生物大分子的基本思路和方法，尝试DNA和蛋白质的提取。
我们应当理解PCR扩增DNA片段的原理，尝试PCR技术的基本操作和应用。
专题概述本专题分三个课题：《DNA的粗提取与鉴定》《多聚酶链式反应扩增DNA片段》《血红蛋白的提取和分离》。
生物体的基本组成物质中都有核酸和蛋白质，核酸是遗传信息的携带者，生命活动的控制者；蛋白质是生命活动的主要承担者，生命活动的体现者。
本专题将两大生命物质化抽象为具体，利用三个探究性实验，定性或定量地探究了从生物体内直接提取DNA和DNA的体外扩增技术、从生物体内直接提取血红蛋白。
选修1专题5DNA和蛋白质技术复习(教案)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(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)：鸡血细胞一加蒸馏水一用玻璃棒搅拌一用纱布过滤一收集滤液(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5min，溶液变成蓝色【例题讲解】如图为菜花DNA的粗提取与鉴定的实验流程图。
据图回答下列问题：萊花洗禅切成小换（1）选择菜花作为提取DNA的实验材料的原因是。
（2）研磨前，向研钵中加入石英砂的目的是—，加入的物质a是。
（3）研磨液过滤后，应向滤液中加入2mol/L的NaCl溶液，目的是；也可以向滤液中加入嫩肉粉，目的是。
（4）鉴定DNA所用的化学试剂为，鉴定实验中，A、B两支试管属于对照组的是，对照组试管中加入的物质有。
【答案】（1）菜花中的DNA含量相对较高（2）使研磨充分洗涤剂和食盐（3）溶解DNA，析出不溶的杂质分解蛋白质（4）二苯胺ANaCL溶液和二苯胺试剂【解析】（1）原则上含DNA的生物材料都可以作为提取DNA的实验材料，只是选用DNA含量相对较高的生物组织，实验成功的可能性更大。
菜花中DNA含量相对较高，可以作为提取DNA的材料。
（2）向研钵中加入石英砂是为了使研磨更充分。
在本实验中同时向研钵中加入一定量的洗涤剂和食盐，洗涤剂可以瓦解细胞膜，有利于DNA的释放；食盐的主要成分是NaCl,有利于DNA的溶解。
专题5 DNA和蛋白质技术知识系统构建DNA和蛋白质技术错误!必背要语1.DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精，可利用酒精将DNA和蛋白质分开。
2.DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最低。
3.PCR原理：DNA热变性原理。
PCR每次循环都包括变性、复性和延伸三步。
4.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3．′端延伸DNA链。
DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。
5.利用凝胶色谱法分离蛋白质时，相对分子质量大的先洗脱出来，相对分子质量小的后洗脱出来。
6.在电泳中，待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状都会影响分子的迁移速度。
7.SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的迁移率完全取决于分子的大小。
8.蛋白质提取和分离的一般步骤是：样品处理与粗分离、纯化和纯度鉴定。
9.在对蛋白质进行纯度鉴定时，使用最多的方法是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
规律方法整合整合一DNA的粗提取与鉴定中的“234”例1将粗提取的DNA丝状物分别加入0.14 mol/L NaCl溶液、2 mol/L NaCl溶液、体积分数为95%的酒精溶液中，然后用放有纱布的漏斗过滤，分别得到滤液P、Q、R以及存留在纱布上的黏稠物p、q、r，其中由于含DNA少可以丢弃的是( )A.P、Q、RB.p、q、rC.P、q、RD.p、Q、r答案 C解析DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最小，过滤后DNA在黏稠物p中，可以丢弃P；DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解过滤后，DNA在滤液中，可以丢弃q；DNA不溶于体积分数为95%的酒精溶液，所以过滤后DNA在黏稠物r中，可以丢弃R。
整合二去除DNA滤液中杂质的三种方案例破碎细胞、释放DNA―→过滤―→溶解细胞核内的DNA―→DNA的析出―→一二三四再溶解―→过滤―→ DNA的初步纯化―→ DNA的鉴定五六七八(1)步骤一中，向鸡血细胞液中加入并搅拌，可使鸡血细胞破裂。
(2)步骤二：过滤后收集含有DNA的。
(3)步骤三、四的操作原理是。
步骤四通过向溶液中加入调节NaCl溶液物质的量浓度至 mol/L, DNA将会析出，过滤去除溶液中的杂质。
(4)步骤七：向步骤六过滤后的中，加入等体积的冷却的，静置2～3 min，溶液中会出现色丝状物，这就是粗提取的DNA。
(5)步骤八：DNA遇试剂，沸水浴5 min，冷却后，溶液呈色。
答案(1)蒸馏水(2)滤液(3)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蒸馏水0.14 (4)滤液体积分数为95%的酒精白(5)二苯胺蓝解析第一步加入蒸馏水的目的是使红细胞涨破，释放出核物质；第二步收集含有核物质的滤液；由于DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，所以通过控制NaCl溶液的浓度可以分别溶解DNA和析出DNA，并且对 DNA进行提纯；第四步加入蒸馏水的目的是逐渐稀释NaCl 溶液，使其物质的量浓度为0.14 mol/L，这时DNA在NaCl溶液中溶解度最低，可以析出DNA。
DNA不溶于冷酒精，某些蛋白质可以溶于冷酒精，这样可以进一步提纯 DNA。
鉴定DNA的方法是用二苯胺试剂，在沸水浴加热条件下，如果变蓝色，证明存在DNA。
整合三DNA的粗提取、PCR技术、蛋白质分离之间的比较例3PCR是一种DNA体外扩增技术。
1988年，PCR仪问世，并被广泛应用于基因扩增和DNA 序列测定。
如图是 PCR技术示意图，请回答下列问题。
(1)①将双链DNA ，使之变性，从而导致。
②引物延伸需提供作为原料。
(2)红细胞含有大量血红蛋白，我们可以选择猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白，血红蛋白提取和分离的程序可分为四步：样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定。
请回答下列有关问题。
①样品处理，它包括红细胞的洗涤、、分离血红蛋白溶液。
②收集的血红蛋白溶液在透析袋中经过透析，这就是样品的粗分离。
透析的目的是。
透析的原理是。
答案(1)①加热到95 ℃双链 DNA分离成两条单链②四种脱氧核苷酸(2)①血红蛋白的释放②去除相对分子质量较小的杂质透析袋能使小分子物质自由进出，而大分子物质则保留在透析袋内解析(1)引物的延伸需要提供4种脱氧核苷酸为原料。
每次循环都包括变性、复性和延伸三步。
变性是指在高温90 ℃以上DNA双链解聚为单链的过程。
(2)该实验中样品的处理可分为三步：①红细胞的洗涤；②血红蛋白的释放；③分离血红蛋白溶液。
透析所依据的原理是小分子可以自由进出透析袋，而大分子则保留在透析袋内，目的是除去相对分子质量较小的杂质。
整合四DNA体内复制与体外复制(PCR)的比较PCR技术是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，与细胞内DNA复制的过程相比既有相同点又有不同点，通过列表比较的方法准确掌握两者的异同，是防止此类问题出错的重要措施。
细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR)的比较：例4PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要有两点不同，它们是( )①PCR过程需要的引物一般是人工合成的单链DNA ②PCR过程不需要DNA聚合酶③PCR过程中 DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的④PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链 DNA为模板进行复制A.③④B.①②C.①③D.②④答案 C解析PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比较，主要有两点不同：(1)PCR过程需要的引物一般是人工合成的单链DNA，长度通常为20～30个核苷酸。
(2)PCR过程中，DNA解旋不依赖解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的。
整合五DNA粗提取和血红蛋白提取和分离的比较大分子物质的提取与分离，一般是根据其固有的理化性质，用不同的物理或化学方法，达到不同成分分离的目的。
对于DNA与血红蛋白的提取和分离的相关知识，可通过下表来辨析掌握。
例5下列关于DNA和血红蛋白的提取与分离(鉴定)实验的分析，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.分离蛋白质装填凝胶色谱柱时，下端的尼龙管先打开后关闭C.在蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNAD.利用一定范围内的高温使蛋白质变性而对DNA没有影响的特性可将DNA与蛋白质分离答案 D解析A错误，DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最小，超过或低于0.14 mol/L时，溶解度都增大；B错误，分离蛋白质装填凝胶色谱柱时，下端的尼龙管应始终打开；C错误，透析可用于去除小分子物质，不能去除大分子的DNA；D正确，一定范围内的高温能使蛋白质变性，对DNA没有影响，利用此原理能将DNA与蛋白质分离。
热点考题集训1.下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验操作的说法中，正确的是( )A.该实验中有两次加入蒸馏水，均是为了析出DNAB.该实验中多次要求用玻璃棒单向搅拌，目的是搅拌均匀C.该实验中有3次过滤，过滤时使用尼龙布层数与DNA的存在状态有关D.实验中3次加入NaCl溶液，第二次的目的是析出DNA答案 C2.下列关于“DNA的粗提取与鉴定实验”的叙述，正确的是( )A.洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度B.将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝C.调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质D.加入冷却的酒精后用玻璃棒快速搅拌滤液会导致DNA获得量增多答案 C解析洗涤剂能瓦解细胞膜，但是并不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度，A项不正确。
鉴定DNA时，须先将DNA丝状物溶于2 mol/L的NaCl溶液中，再加入二苯胺试剂并沸水浴加热，冷却后变蓝，B项不正确。
DNA和蛋白质在NaCl溶液中的溶解度不同，且对酶的耐受性也不同，因而调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质，C项正确。
加入冷却的酒精后应用玻璃棒缓慢地并沿一个方向搅拌滤液，否则会导致DNA丝状物断裂进而使获得量减少，D项不正确。
3.有关PCR技术的说法，不正确的是( )A.PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术B.PCR技术的原理是DNA双链复制C.利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列D.PCR扩增中必须有解旋酶才能解开双链DNA答案 D4.下图a、b、c均为PCR扩增的DNA片段，下列有关说法正确的是( )A.片段a、b、c的长度均相同B.片段a、b只是第一次循环的产物C.片段c最早出现在第二次循环的产物中D.经过30次循环后，片段c的数量为230答案 C解析图中片段a、b只有一种引物，是由原始DNA链为模板复制而来，其长度比片段c长，A项不正确。
由于原始模板在每次循环中均可作为模板，则每次循环都能产生图中片段a、b，B项不正确。
由于第一次循环的产物只有一种引物，而图中片段c有两种引物，则最早出现在第二次循环，C项正确。
经过30次循环后，得到的DNA片段总数为230，这包括图中的片段a、b，故D项不正确。
5.下列关于DNA聚合酶催化合成DNA子链的说法中，正确的是( )A.以DNA为模板，使DNA子链从5′端延伸到3′端的一种酶B.Taq DNA聚合酶必须在每次高温变性处理后再添加C.DNA聚合酶能特异性地复制整个DNA的全部序列D.Taq DNA聚合酶是从深海中的某种菌体内发现的答案 A解析DNA聚合酶不能从头开始催化合成DNA，引物的5′端与母链发生碱基互补配对，然后从引物的3′端延伸子链，所以，整条子链的合成是从5′端延伸到3′端；Taq DNA聚合酶能耐高温，所以在反应体系中可反复利用，无需另外再添加；PCR扩增的是引物之间的固定长度的DNA序列；Taq DNA聚合酶是1966年从美国黄石公园的一个热泉内的某种菌体内发现的。
6.下列有关“血红蛋白提取和分离”的相关叙述中，正确的是( )A.用蒸馏水进行红细胞的洗涤，其目的是去除细胞表面的杂蛋白B.将血红蛋白溶液进行透析，其目的是去除相对分子质量较大的杂质C.血红蛋白释放时加入有机溶剂，其目的是使血红蛋白溶于有机溶剂D.整个过程不断用磷酸缓冲液处理，是为了维持血红蛋白的结构答案 D解析红细胞的洗涤应用生理盐水，其目的是去除血浆蛋白等杂质，有利于后续步骤的分离纯化，而不是洗去细胞表面的杂蛋白，A项不正确。
将血红蛋白溶液进行透析，其目的是去除相对分子质量较小的杂质，B项不正确。
血红蛋白释放时加入有机溶剂，其目的是溶解细胞膜，有利于血红蛋白的释放，而不是溶解血红蛋白，C项不正确。
整个过程不断用磷酸缓冲液处理，是为了维持血红蛋白的结构，D项正确。
7.下列关于DNA和蛋白质提取与分离实验的叙述，正确的有(多选)( )A.提取细胞中的DNA和蛋白质都需用蒸馏水涨破细胞B.用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA，可去除蛋白质C.蛋白质提取和分离过程中进行透析可以去除溶液中的DNAD.蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化答案BD解析提取DNA需用蒸馏水涨破细胞，提取蛋白质可以直接用豆浆或研磨的大豆；透析法不能除去DNA；DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，在0.14 moL/L的NaCl溶液中的溶解度最小，DNA可以析出，通过过滤可以除去蛋白质；用电泳的方法可将蛋白质、DNA进行分离纯化。
