课件26张PPT。专题5 DNA和蛋白质技术 课题1 DNA的粗提取与鉴定1.理解DNA粗提取与鉴定的原理；
2.通过尝试对植物或动物组织中的DNA进行粗
提取,了解DNA的物理化学性质；
3.初步掌握DNA的粗提取和鉴定的方法。 以DNA的立体结构为背景，回顾DNA的相关内容，设计问题，导入新课。首先了解实验原理，思考实验内容，学习提取DNA的方法与DNA的鉴定技术，然后以鸡血细胞为例详细地介绍了该实验的方法和步骤。并提醒注意实验的关键性操作及常考知识点，最后通过课堂检测巩固本节课内容。
掌握DNA的粗提取与鉴定的方法是本节课的重点和难点，在教学中先演示实验过程，讲解选用鸡血细胞做材料的原因，两次加蒸馏水的目的是什么，鉴定DNA的方法等。然后结合课本熟悉DNA的粗提取与鉴定，强调实验过程中的重要知识点，这样有助于学生更好的学习DNA的粗提取与鉴定。
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DNA的立体结构实验原理：
提取原理：DNA主要存在于动植物(鸟类血液的红细胞、新鲜菜花、蒜黄和菠菜等)细胞的细胞核内，且往往与蛋白质结合形成染色质。首先，利用DNA在NaC1溶液中的溶解度具有二重性和蛋白质的盐溶现象，当NaCl的物质的量浓度为0.14mol/L时，DNA的溶解度最低,析出DNA，并分离出蛋白质；其次，利用DNA不溶于酒精，但细胞中其他物质(某些盐类、蛋白质、糖类或其他大分子物质)可溶于酒精的特点进一步提取较纯净的DNA；最后，利用DNA遇二苯胺试剂呈蓝色的特异性显色反应鉴定提取DNA。
???? 鉴定原理：DNA中嘌呤核苷酸上的脱氧核糖遇酸生成戊糖，它再和二苯胺起反应而显现蓝色。1.能否选用牛、羊、马血做实验材料？为什么？2.在第1步中，为什么要用玻璃棒沿一个方向快速搅拌？3.在第1步和第3步中加蒸馏水，的目的有什么不同？4.仔细观察最后提取出的丝状物是什么颜色？一、基础知识1、提取DNA的方法（1）DNA的溶解性
①DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，利用这一特点，选择适当的盐溶液就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。②DNA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，可以将DNA与蛋白质进一步分离。（2）DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性
①蛋白酶能水解蛋白质，但是对DNA没有影响。
②大多数蛋白质不能忍受60~80℃的高温，而DNA在80 ℃以上才会变性。
③洗涤剂能够瓦解细胞膜，
但对DNA没有影响。2、DNA的鉴定1、材料：鱼卵、猪肝、菜花、香蕉、鸡血、哺乳动物的红细胞、猕猴桃、洋葱、豌豆、菠菜、在液体培养基中培养的大肠杆菌。（从中选取2～3种实验材料）
2、原则：凡是含有DNA的生物材料都可以考虑，但选用DNA含量相对较高的生物组织，成功的可能性更大二、实验设计（一）实验材料的选取?（二）破碎细胞，获取含DNA的滤液1、动物细胞的破碎：以鸡血为例，在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水，同时用玻璃棒搅拌，过滤后收集滤液即可。2、植物细胞的破碎：提取洋葱DNA时，在切碎的洋葱中加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分的搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。（三）去除滤液中的杂质方案一：在滤液中加入NaCl，使NaCl溶液浓度为2mol/L，过滤除去不溶的杂质，再调节NaCl溶液浓度为0.14mol/L，析出DNA，过滤去除溶液中的杂质，再用2mol/L的NaCl溶解DNA。方案二：直接在滤液中加入嫩肉粉，反应10~15min，嫩肉中的木瓜蛋白酶能够分解蛋白质。方案三：将滤液放在60~75℃的恒温水浴中保温10~15℃，注意严格控制温度范围。（四） DNA的析出与鉴定1、DNA的析出：
将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等的、冷却的酒精溶液（体积分数为95%），静置2～3min，溶液中会出现白色丝状物，这就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分。2、DNA的鉴定：
取两支20mL的试管，各加入物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液5mL，将丝状物放入其中一支试管中，用玻璃棒搅拌，使丝状物溶解。然后，向两支试管中各加入4mL的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min，待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化，看看溶解有DNA的溶液是否变蓝。三、操作提示1.以鸡血为实验材料时，每100mL血液中需要加入3g柠檬酸钠，防止血液凝固。
2.加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤的操作。加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。
3.二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。鸡血细胞液中DNA的粗提取实验流程图鸡血细胞液中DNA的粗提取实验流程图⑤过滤→取纱布上的滤物⑥再次溶解DNA2mol/LNaCl溶液取滤物纱布过滤鸡血细胞液中DNA的粗提取实验流程图⑦加冷酒精使DNA析出（纯化）冷酒精鸡血细胞液中DNA的粗提取实验流程图均加入：
①4 mL二苯胺试剂
②2mol/LNaCl溶液5 mL自变量鉴定时蓝色的深浅与溶液中DNA的含量多少有关。鉴定所用的试剂是二苯胺或甲基绿。
用二苯胺须加热。用甲基绿不用水浴加热。你能采用其他方法对DNA进行鉴定吗？DNA的鉴定①制备鸡血细胞液时，要在取鸡血的同时加入柠檬酸钠，静置后上层是血清，下层为所需要的血细胞。 ②整个实验中加入“两次蒸馏水，三次NaCl溶液，一次酒精” 两次加蒸馏水的目的不同，一是涨破细胞，二是稀释溶液。 酒精最好用95%的冷酒精; ③加蒸馏水或加入酒精用玻棒搅拌时,动作要轻缓且朝一个方向。保证DNA分子的完整性。使用时注意玻璃棒不要碰到烧杯底。 ④鉴定DNA时需沸水浴加热。 ⑤二苯胺试剂要现配现用,否则会影响鉴定的效果.二苯胺是一种有毒性的试剂,使用时注意不要让药液接触到皮肤或身体的其他部位。 ⑥盛放鸡血细胞的容器最好是塑料容器（鸡血细胞破碎后释放的DNA，容易被玻璃容器吸附，造成提取过程中DNA的损失）。 DNA的粗提取与鉴定实验原理DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同
DNA与其他细胞成分在酒精中溶解度不同
DNA和蛋白质对酶、高温和洗涤剂耐受性不同
DNA与二苯胺呈现蓝色反应DNA粗提取选择适宜材料破碎细胞DNA的溶解和析出DNA的纯化鉴定DNA与二苯胺混合，沸水浴，呈现蓝色反应DNA的粗提取与鉴定全过程1.下列关于DNA粗提取与鉴定的说法正确的是( )
A.氯化钠的浓度越低，对DNA的溶解度越大
B.人血也可代替鸡血进行实验
C.柠檬酸钠的主要作用是加速血细胞破裂
D.DNA不能溶于酒精尤其是冷酒精D2.下列操作中，对DNA的提取量影响较小的是( )
A.使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，放出DNA等核物质
B.搅拌时，要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动
C.在析出DNA黏稠物时，要缓缓加蒸馏水，直至溶液中
黏稠物不再增多
D.在用酒精沉淀DNA时，要使用冷酒精，甚至再将混合
液放入冰箱中冷却B 3.下列图示中能反映DNA溶解度与NaCl溶液浓度(mol/L)之间的关系的是（ ）C4.在DNA的粗提取实验过程中，两次向烧杯中加入蒸馏水的作用是( )。
A.稀释血液、冲洗样品
B.使血细胞破裂、降低NaCl浓度使DNA析出
C.使血细胞破裂、增大DNA溶解量
D.使血细胞破裂、提取含杂质较少的DNAB5.DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成( )
A.砖红色 B.橘黄色 C.紫色 D.蓝色D课件37张PPT。 专题5 DNA和蛋白质技术 课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片断1.理解PCR的原理和反应过程。(重、难点)
2.尝试PCR技术的基本操作。
3.讨论PCR技术的应用。
以“DNA复制”为背景材料，设计问题，导入新课，首先回顾DNA的结构和复制的有关知识，然后了解PCR技术的原理和应用，接着讲解PCR技术的反应过程及具体实验操作步骤，后以视频观看来再次学习实验的知识点。最后通过课堂检测完善所学内容。
通过对PCR反应过程的教学，应以读图识图为主。教材中反应过程图解详细的描绘了参与PCR的各种组成成分；每一轮反应的三个基本步骤—变性、复性、延伸；每一步骤的作用。在教学中分析图形的同时，结合教科书中的文字说明来加深理解。
DNA复制1. DNA分子能准确复制的原因有哪些？
2.细胞内哪些物质是从头合成的？
3.如果在案件侦破过程中，只收集到一根毛发，
但它所含的遗传信息太少，该怎么办呢?一、DNA分子的双螺旋结构① DNA分子是由两条反向平行的（即一条链为3’－5’，另一条链为5’ －3’ ）脱氧核苷酸长链盘旋而成的规则双螺旋结构.②脱氧核糖与磷酸交替连结，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在链的内侧.③两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对。碱基对的组成有特定的规律：即腺嘌呤一定与胸腺嘧啶配对,鸟嘌呤一定与胞嘧啶配对.二、DNA的复制2、时期有丝分裂间期 减数第一次分裂前的间期3、场所细胞核（主）、线粒体、叶绿体4、模板DNA母链1、概念由一个DNA形成两个完全相同的DNA的过程5、原材料脱氧核苷酸6、基本条件酶、ATP、原料、模板7、复制过程① DNA的解旋 亲代DNA分子利用细胞提供的能量在解旋酶的作用下氢键断裂，部分双螺旋链解旋为两条平行的双链。② RNA引物的合成 以单股DNA为模板，在引物酶的作用下合成小段的RNA引物。③ DNA的生成 以单股的DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下，在RNA引物的末端由5’端－3’端合成DNA。④切掉引物生成冈崎片断 在核酸酶的作用下切掉引物。在DNA聚合酶的作用下将引物部位换上DNA，此时的DNA片断称为冈崎片断。⑤ DNA片断的连接 在DNA连接酶的作用下将冈崎片断连接起来。形成一条完整的新的DNA链。新链与旧链构成新的DNA。边解旋边复制(过程）8、复制特点半保留复制（结果）9、遵循原则碱基互补配对原则10、精确复制的原因11、复制的意义 DNA分子通过复制使遗传信息从亲代传给了后代，从而保持了遗传信息的连续性①规则的双螺旋结构为复制提供了精确的模板②碱基互补配对能力保证了复制准确无误的进行PCR(聚合酶链式反应）1、 DNA聚合酶特性不能从头合成DNA，只能从DNA的3′端开始延伸DNA链，因此， DNA复制需要引物。2、 DNA聚合酶作用过程当引物与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。3、 PCR原理①在80－100°C的温度范围内， DNA的双螺旋结构将解体，双链分开，这个过程称为变性。
②当温度缓慢降低后，两条彼此分离的DNA链又会重新结合成双链。③ PCR利用了DNA的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合，现在使用的PCR仪实质上也是一台能够自动调控温度的仪器。 高温解决了打开双链的问题，但是，又导致DNA聚合酶失活的问题，耐高温的Taq DNA聚合酶解决了高温导致DNA聚合酶失活的问题，促成了PCR技术的自动化。4、 Taq DNA聚合酶的应用5、 缓冲液需要为PCR反应提供的物质 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，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。 PCR技术是80年代中期发展起来的体外核酸扩增技术。 它具有特异、敏感、产率高、 快速、 简便、重复性好、易自动化等突出 6、 PCR技术的特点7、细胞内和细胞外DNA复制环境的区别① PCR过程需要的引物不是RNA，而是人工合成的DNA单链，其长度通常为20－30个脱氧核苷酸8、细胞内复制和PCR不同点② PCR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PCR的反应过程1、PCR的反应步骤 PCR一般经历三十多次循环，每次循环可以分为三个基本步骤──变性、复性和延伸.①变性（模板DNA解旋） 模板DNA经加热至940C。一定时间后，使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离，使成为单链，以便于它与引物结合，为下轮反应作准备。2、循环过程②复性（退火） 模板DNA经加热变性成单链后，温度降到500C左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合。③延伸 DNA模板－引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下以脱氧核苷酸为原料，以母链为模板，按碱基互补配对的原则与半保留复制的原理，合成一条新的DNA链。3、30次循环后靶序列扩增的数量4、PCR 循环的结果② DNA聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增。①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。PCR 的实验操作1、PCR仪（一）设备及用具实质上一台能够自动调控温度的仪器2、微量离心管一种薄壁塑料管，总容积为0.5ml3、微量移液器用于定量转移PCR配方中的液体，其上的一次性吸液枪头用一次更换一次PCR仪1、准备2、移液（二）实验操作步骤按照PCR反应体系的配方将所需用的试剂摆放在实验桌上.用微量移液器按照PCR反应体系配方往微量离心管里面加入各种试剂.①过程：盖严微量离心管口的盖子，用手指轻轻弹击管壁②注意:3、混合B、手指轻轻弹击微量离心管的管壁，目的是使反应液混合均匀A、离心管口的盖子一定盖严，防止实验中脱落或液体外溢将离心管放入PCR仪上，设置好PCR仪的循环程序.①过程：将微量离心管放在离心机上,离心约10s.4、离心5、反应②离心目的：使反应液体集中在离心管底部，提高反应效果. PCR技术高度灵敏，为了避免外源DNA等因素的污染而造成干扰实验，PCR操作时要注意做到：①隔离操作区，所用微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用必须进行高压灭菌；②分装试剂，简化操作程序，使用一次性枪头多聚酶链式反应扩增DNA片段全过程1.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( )
A．92℃、50℃、72℃ B．72℃、50℃、92℃
C．50℃、92℃、72℃ D．80℃、50℃、72℃A2.使用PCR仪具体实验操作顺序应为 ( )。
①设计好PCR仪的循环程序 ②按配方准备好各组分
③用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分
④进行PCR反应 ⑤离心使反应液集中在离心管底部
A．②③⑤④① B．①⑤③②④
C．②③⑤①④ D．④②⑤③①C3.下列操作过程的叙述中错误的是( )
A．PCR实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏
水等在使用前必须进行高压灭菌
B．PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在－20 ℃储存
C．PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后，迅速融化
D．在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，
移液器上的吸液枪头都必须更换C课件33张PPT。专题5 DNA和蛋白质技术 课题3 血红蛋白的提取和分离1.说出从血液中初步获取血红蛋白的原理和方法；
2.说明凝胶色谱法的原理和方法；
3.说出电泳的基本原理和方法；
4.运用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离纯化。 以“蛋白质的合成”为背景材料，设计问题，导入新课；首先直接阐明蛋白质提取与分离的依据和原理，接着介绍凝胶色谱法的概念，原理及使用方法；再讲解缓冲溶液的概念，作用；电泳的概念，原理和类型；然后重点讲解血红蛋白的提取和分离过程及注意事项；最后通过课堂总结及课堂检测，完善内化课堂知识。
首先通过图片了解血红蛋白的组成，再以鸡血细胞为例，通过洗涤红细胞，释放血红蛋白，分离血红蛋白，透析血红蛋白等一系列实验步骤详细了解具体实验，通过实验提高学生的实际动手能力，并通过实验更好的理解蛋白质提取与分离，为以后的学习打下良好的基础。蛋白质的合成思考1：分离生物大分子的基本思路是什么？ 思考2：蛋白质的分离和提取的原理是什么？ 思考3：人们用鸡的红细胞提取DNA，用人的
红细胞提取血红蛋白的原因是什么？一、基础知识蛋白质提取与分离的依据－－
蛋白质的物理化学性质差异1.分子的形状、大小
2.电荷性质和多少
3.溶解度
4.吸附性质
5.对其他分子亲和力 1.方法及原理血红蛋白的提取和分离1.概念：根据被分离物质（如蛋白质）相对分子质量的大小，利用具有多孔网状结构的凝胶的分子筛作用，来进行分离。性质：微小的多孔球体
本质：多糖类化合物
实例：葡聚糖、琼脂糖2.原理：当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢；而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离。缓冲溶液1、概念：在一定的范围内，能对抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释不引起溶液pH发生明显变化的溶液。
2、作用：能够抵制外界的酸或碱的对溶液的pH的影响，维持pH基本不变。
3、配制：通常由1－2种缓冲剂溶解于水中配制而成。调节缓冲剂的使用比例就可以制得在不同pH范围内使用的缓冲液。还记得人体血液中的缓冲液吗？H2CO3 /NaHCO3 NaH2PO4 /Na2HPO4 你认为在血红蛋白整个实验中用的缓冲液是什么？目的是什么？ 本实验使用的是磷酸缓冲液，目的是利用缓冲液模拟细胞内的pH环境，保证血红蛋白的正常结构和功能，便于观察（红色）和科学研究（活性）。1、概念：指带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。
2、原理：
①许多重要的生物大分子，如多肽、核酸等都具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团会带上正电或负电。
②在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。
③电泳利用了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，形状的不同使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。3、类型：琼脂糖凝胶电泳、
聚丙烯酰胺凝胶电泳
十二烷基硫酸钠（SDS）—聚丙稀酰胺凝胶电泳
应用：测定蛋白质分子量、进行蛋白质纯度鉴定
原理：蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带净电荷的多少以及分子的大小等因素。
SDS：消除净电荷对迁移率的影响。二、实验操作－－实验步骤血红蛋白的组成β β
α α血红素基因可携带一分子O2或一分子CO21.洗涤红细胞阅读思考：洗涤的目的是什么？洗涤的方法是什么？
洗涤干净的标志是什么？血液
100mL重复洗涤3次，直至上清液没有黄色2.释放血红蛋白阅读思考：
释放血红蛋白过程中，在洗涤好的红细胞加入了哪些物质？
为了加速释放过程，采取了什么措施？目的分析：
蒸馏水的作用是______________________________。
加入甲苯的作用是____________________________。
充分搅拌的目的是____________________________。使红细胞大量吸水胀裂溶解红细胞的细胞膜加速红细胞的破裂滤纸过滤脂类物质3.分离血红蛋白分离过程红细胞
混合液烧杯有机溶剂血红蛋白4.透析血红蛋白透析的目的是什么？去除血红蛋白中的小分子杂质纯化－－凝胶色谱操作1.凝胶色谱柱的制作：2.凝胶色谱柱的装填：教材图5－193.样品的加入和洗脱立刻用磷酸缓冲液洗涤平衡12h洗涤平衡一次性缓慢倒入；轻轻敲打装填悬浮液凝胶颗粒＋蒸馏水→充分溶胀根据色谱柱体积计算凝胶用量色谱柱垂直固定在支架上配制悬浮液计算称量凝胶固定色谱柱材料：交联葡聚糖凝胶G-75 20mmol/L磷酸缓冲液
“G”表示什么？75代表什么？色谱柱内不能有气泡；装完后，立即用缓冲液洗涤，平衡凝胶使凝胶装填紧密。样品的加入和洗脱 1.调液面 2.加样
3.再调液面 4.洗脱 5.收集结果分析与评价血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随洗脱液缓慢流出?分离成功血红蛋白的分离放一支与凝胶柱垂直的日光灯?直接检查加入大分子有色物质如蓝色葡聚糖—2000或红色葡聚糖，若色带均匀、狭窄、平整→装填成功凝胶色谱柱的装填分层明显→样品处理完成
分层不明
显的原因血液样品的处理分析项目1. 红细胞的洗涤：
洗涤次数不能过少；低速、短时离心。
2.色谱柱的装填：
装填尽量紧密，降低颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流。
3. 凝胶的预处理：
沸水浴法时间短，还能除去微生物和气泡。
4. 色谱柱成功标志：红色区带均匀一致地移动。血红蛋白的提取和分离1.随着人类跨入蛋白质组时代，对蛋白质的研究和应用越来越深入，首先要做的一步是（ ）
A.弄清各种蛋白质的空间结构
B.弄清各种蛋白质的功能
C.弄清各种蛋白质的合成过程
D.获得高纯度的蛋白质D2.使用SDS-聚丙烯酰胺电泳过程中，不同蛋白质的电泳迁移率完全取决于（ ）
A.电荷的多少 B.分子的大小
C.肽链的多少 D.分子形状的差异B3.用凝胶色谱法分离蛋白质的过程中，关于蛋白质的叙述，正确的是（ ）
A.相对分子质量较小的蛋白质行程大于相对分子
质量较大的蛋白质
B.相对分子质量较小的蛋白质行程小于相对分子
质量较大的蛋白质
C.相对分子质量较小的蛋白质行程等于相对分子
质量较大的蛋白质
D.二者根本无法比较A4.在采血容器中加入柠檬酸钠的目的是（ ）
A.调节pH B.维持红细胞的能量供应
C.防止微生物生长 D.防止血液凝固D6.下列是有关血红蛋白提取和分离的相关操作，其中正确的是（ ）
A.可采集猪血作为实验材料
B.用蒸馏水重复洗涤红细胞
C.血红蛋白释放后应低速短时间离心
D.洗脱液接近色谱柱底端时开始收集流出液 5.一分子血红蛋白最多可携带的 O2分子数或者CO2分子数分别是（ ）
A.4、2 B.4、4 C.2、1 D.1、1BA
