高考生物 复习考点五 PCR技术的基本操作和应用 新人教版选修1.docx

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高考生物复习考点五PCR技术的基本操作和应用新人教版选修1

重庆市万州分水中学高考生物复习考点五PCR技术的基本操作和应用新人教版选修1

1．PCR原理

DNA热变性原理，即：

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55_℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。

（3）延伸：

温度上升到72℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸（A、T、C、G）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。

易错警示　

（1）DNA分子复制的人工控制

解开螺旋：

在80～100℃时，DNA双螺旋打开，形成两条DNA单链，称为变性。

恢复螺旋：

在50℃左右时，两条DNA单链重新形成双螺旋结构，称为复性。

复制条件：

缓冲液、DNA模板、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶和两种引物。

反应场所：

PCR仪。

（2）PCR技术中的引物：

①含义：

引物是一小段单链DNA或RNA分子。

②作用：

为DNA聚合酶提供合成的3′端起点。

③种类：

扩增一个DNA分子需要2种引物。

④数目：

引物数目等于新合成的DNA子链数目。

⑤与DNA母链的关系：

两种引物分别与DNA母链的3′端通过碱基互补配对结合。

3．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TaqDNA聚合酶　选择培养基　（3）变性、复性和延伸　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。

1．细胞内DNA复制与PCR技术的比较

细胞内DNA复制

PCR

不同点

解旋

在DNA解旋酶作用下，边解旋边复制

80～100℃高温解旋，双链完全分开

酶

DNA解旋酶、DNA聚合酶

TaqDNA聚合酶

引物

RNA

DNA或RNA

温度

体内温和条件

高温

相同点

①需提供DNA复制的模板

②四种脱氧核苷酸为原料

③子链延伸的方向都是从5′端到3′端

2．PCR的反应过程

（1）变性：

当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链，如下图：

（2）复性：

温度下降到50℃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：

考点四　血红蛋白的提取和分离

1．血红蛋白的提取和分离原理及方法

（1）原理：

蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等，可以用来分离不同种类的蛋白质。

（2）分离方法

①凝胶色谱法：

也称做分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。

②电泳法：

电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。

常用的电泳法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。

2．血红蛋白的提取和分离过程

样品处理：

红细胞的洗涤―→血红蛋白的释放―→分离血红蛋白溶液

纯化：

用凝胶色谱法分离相对分子质量不同的蛋白质

3．判断正误

（1）利用凝胶色谱法分离蛋白质时，相对分子质量小的先洗脱出来（　×　）

（2）在电泳过程中，蛋白质分子的移动速度，与分子本身的大小和形状无关，而与所带电荷的差异有关（　×　）

（3）在SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中，电泳迁移率完全取决于分子的大小（　√　）

易错警示　“血红蛋白的提取和分离实验”中的注意事项

（1）红细胞的洗涤：

洗涤次数不能过少，否则无法除去血浆蛋白；要低速、短时离心，否则会使白细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。

（2）凝胶的预处理：

用沸水浴法不但节约时间，而且除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。

（3）色谱柱的装填：

装填时尽量紧密，减小颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流。

（4）色谱柱成功的标志：

红色区带均匀一致地移动。

4．红细胞中含有大量的血红蛋白，我们可以选用猪、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。

下列对血红蛋白提取和分离的叙述，错误的是（　　）

A．血红蛋白提取和分离一般按照样品处理→粗分离→纯化→纯度鉴定的顺序进行

B．纯化过程中要用生理盐水充分溶胀凝胶来配制凝胶悬浮液

C．粗分离中透析的目的是去除相对分子质量较小的杂质

D．可经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定

答案　B

解析　蛋白质的提取和分离一般分为四步：

样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。

提取和分离血红蛋白时，首先通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操作收集到血红蛋白溶液，即样品处理；再通过透析法除去相对分子质量较小的杂质，即样品的粗分离；然后通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂蛋白除去，即样品纯化，纯化过程中凝胶应用蒸馏水充分溶胀后，配制成凝胶悬浮液，而不是用生理盐水；最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。

1．常用的蛋白质分离方法

（1）凝胶色谱法

　　　蛋白质

项目

相对分子质量大

相对分子质量小

凝胶内部

不能进入

能进入

运动方式

垂直向下

垂直向下和无

规则扩散运动

经过路程

较短

较长

洗脱次序

先流出

后流出

（2）电泳法原理

①在一定pH下，蛋白质分子的某些基团解离后带上正电或负电。

在电场的作用下，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。

②由于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。

2．分离DNA、PCR技术、分离蛋白质的比较

分离DNA

PCR技术

分离蛋白质

实验原理

DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，且不溶于冷酒精

利用DNA热变性原理体外扩增DNA

依据相对分子质量的大小不同来分离蛋白质

实验过程

选取材料→破碎细胞释放DNA→除杂→DNA析出与鉴定

变性→复性→延伸

样品处理→凝胶色谱操作

实验结果

获得较纯净的DNA

获得大量DNA

相对分子质量不同的蛋白质得以分离

实验意义

为DNA研究打下基础

解决了DNA研究中材料不足的问题

为蛋白质的研究和利用提供了原材料

3．比较琼脂糖凝胶电泳和SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳

（1）从载体上看，利用琼脂糖凝胶作为载体的是琼脂糖凝胶电泳，利用SDS—聚丙烯酰胺凝胶作为载体的是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。

（2）从依据上看，利用了分子带电性质差异和分子大小的是琼脂糖凝胶电泳，仅利用了分子大小的是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。

（3）从优点上看，琼脂糖凝胶电泳操作简单，电泳速度快，样品不需处理，电泳图谱清晰，分辨率高，重复性好；SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳消除了净电荷对迁移率的影响，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。

考点五　植物有效成分的提取

1．植物芳香油的提取

（1）提取玫瑰精油实验

①方法：

水蒸气蒸馏法。

②实验流程

（2）提取橘皮精油的实验

①方法：

一般用压榨法。

②实验流程

2．胡萝卜素的提取

（1）胡萝卜素性质：

不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。

（2）实验设计

①方法：

萃取法，石油醚最适宜作萃取剂。

②实验流程

（3）鉴定方法：

纸层析法。

易错警示　胡萝卜素粗品鉴定过程中的5个易错点

（1）层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显：

为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。

（2）点样时点样圆点太大（直径大于2mm），导致最终在滤纸上形成一条线，无法辨认被提取的色素：

点样圆点的直径应为2mm。

（3）将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时不能将滤纸两边相互接触：

以避免由于毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。

（4）层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败：

层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。

（5）没设置标准样品作对照：

层析液中是否提取到胡萝卜素，可通过与标准样品中的β－胡萝卜素作对比予以确认。

5．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。

植物芳香油提取方法的比较

提取方法

水蒸气蒸馏法

压榨法

有机溶剂萃取法

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

②分离油层

③除水过滤

①石灰水浸泡、漂洗；②压榨、过滤、静置；③再次过滤

①粉碎、干燥

②萃取、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液中

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

中国书法艺术说课教案

今天我要说课的题目是中国书法艺术，下面我将从教材分析、教学方法、教学过程、课堂评价四个方面对这堂课进行设计。

一、教材分析：

本节课讲的是中国书法艺术主要是为了提高学生对书法基础知识的掌握，让学生开始对书法的入门学习有一定了解。

书法作为中国特有的一门线条艺术，在书写中与笔、墨、纸、砚相得益彰，是中国人民勤劳智慧的结晶，是举世公认的艺术奇葩。

早在5000年以前的甲骨文就初露端倪，书法从文字产生到形成文字的书写体系，几经变革创造了多种体式的书写艺术。

1、教学目标：

使学生了解书法的发展史概况和特点及书法的总体情况，通过分析代表作品，获得如何欣赏书法作品的知识，并能作简单的书法练习。

2、教学重点与难点：

（一）教学重点

了解中国书法的基础知识，掌握其基本特点，进行大量的书法练习。

（二）教学难点：

如何感受、认识书法作品中的线条美、结构美、气韵美。

3、教具准备：

粉笔，钢笔，书写纸等。

4、课时：

一课时 

二、教学方法：

要让学生在教学过程中有所收获，并达到一定的教学目标，在本节课的教学中，我将采用欣赏法、讲授法、练习法来设计本节课。

（1）   欣赏法：

通过幻灯片让学生欣赏大量优秀的书法作品，使学生对书法产生浓厚的兴趣。

（2）   讲授法：

讲解书法文字的发展简史，和形式特征，让学生对书法作进一步的了解和认识，通过对书法理论的了解，更深刻的认识书法，从而为以后的书法练习作重要铺垫！

（3）   练习法：

为了使学生充分了解、认识书法名家名作的书法功底和技巧，请学生进行局部临摹练习。

三、教学过程：

（一）组织教学

让学生准备好上课用的工具，如钢笔，书与纸等;做好上课准备，以便在以下的教学过程中有一个良好的学习气氛。

（二）引入新课，

通过对上节课所学知识的总结，让学生认识到学习书法的意义和重要性！

（三）讲授新课

1、在讲授新课之前，通过大量幻灯片让学生欣赏一些优秀的书法作品，使学生对书法产生浓厚的兴趣。

2、讲解书法文字的发展简史和形式特征，让学生对书法作品进一步的了解和认识通过对书法理论的了解，更深刻的认识书法，从而为以后的书法练习作重要铺垫！

A书法文字发展简史：

①古文字系统

甲古文——钟鼎文——篆书

早在5000年以前我们中华民族的祖先就在龟甲、兽骨上刻出了许多用于记载占卜、天文历法、医术的原始文字“甲骨文”；到了夏商周时期，由于生产力的发展，人们掌握了金属的治炼技术，便在金属器皿上铸上当时的一些天文，历法等情况，这就是“钟鼎文”（又名金文）；秦统一全国以后为了方便政治、经济、文化的交流，便将各国纷杂的文字统一为“秦篆”，为了有别于以前的大篆又称小篆。

（请学生讨论这几种字体的特点？

）古文字是一种以象形为主的字体。

②今文字系统

隶书——草书——行书——楷书

到了秦末、汉初这一时期，各地交流日见繁多而小篆书写较慢，不能满足需要，隶书便在这种情况下产生了，隶书另一层意思是平民使用，同时还出现了一种草写的章草（独草），这时笔墨纸都已出现，对书法的独立创作起到了积极的推动作用。

狂草在魏晋出现，唐朝的张旭、怀素将它推向顶峰；行书出现于晋，是一种介于楷、行之间的字体；楷书也是魏晋出现，唐朝达到顶峰，著名的书法家有欧阳询、颜真卿、柳公权。

（请学生谈一下对今文字是怎样理解的？

），教师进行归纳：

它们的共同特点是已经摆脱了象形走向抽象化。

B主要书体的形式特征 

①古文字：

甲骨文，由于它处于文明的萌芽时期，故字形错落有致辞，纯古可爱，目前发现的总共有3000多字，可认识的约1800字。

金文，处在文明的发展初期，线条朴实质感饱满而丰腴，因它多附在金属器皿上，所以保存完整。

石鼓文是战国时期秦的文字，记载的是君王外出狩猎和祈祷丰年，秦篆是一种严谨刻板的纯实用性的字体，艺术价值很小。

②今文字：

隶书是在秦篆严谨的压抑下出现的一种潇洒开放型的新字体，课本图例《张迁碑》结构方正，四周平稳，刚劲沉着，是汉碑方笔的典范，章草是在隶书基础上更艺术化，实用化的字体，索靖《急就章》便是这种字体的代表作，字字独立，高古凝重，楷书有两大部分构成：

魏碑、唐楷魏碑是北魏时期优秀书法作品的统称。

《郑文公碑》和《始平公造像》是这一时期的代表，前者气势纵横，雄浑深厚，劲健绝逸是圆笔的典型；唐楷中的《醴泉铭》法度森严、遒劲雄强，浑穆古拙、浑厚刚健，《神策军碑》精练苍劲、风神整峻、法度谨严，以上三种书体分别代表了唐楷三个时期的不同特点。

《兰亭序》和《洛神赋》作者分别是晋代王羲之、王献之父子是中国书法史上的两座高峰，前者气骨雄骏、风神跌宕、秀逸萧散的境界，后者在技法上达到了由拙到巧、笔墨洗练、丝丝入扣的微妙的境界。

他们都是不拘泥于传统的章法和技能，对后世学书者产生了深远的影响；明代文征明的书法文雅自如，现代书家沈尹默在继承传统书法方面起到了不可魔灭的作用。

3、欣赏要点：

先找几位同学说一下自己评价书法作品的标准或原则是什么？

[或如何来欣赏一幅书法作品？

]学生谈完后，对他们的观点进行归纳总结。

然后自己要谈一下自己的观点：

书法艺术的欣赏活动，有着不同于其它艺术门类的特征，欣赏书法伤口不可能获得相对直接的印象、辨识与教益，也不可能单纯为了使学生辨识书写的内容，去探讨言词语汇上的优劣。

进而得出：

书法主要是通过对抽象的点画线条、结构形态和章法布局等有“情趣意味“的形式，从客观物象各种美的体态，安致这些独有的特性中，使人们在欣赏时得到精神上健康闲静的愉悦和人们意念境界里的美妙享受（结合讲授出示古代书法名作的图片，并与一般的书法作品进行比较，让学生在比较中得出什么是格调节器高雅，什么是粗庸平常）。

书法可以说是无声的音乐，抽象的绘画，线条流动的诗歌。

四、课堂评价：

 根据本节课所学的内容结合板书。

让学生体会到祖国书法艺术的博大精深，着重分析学生在书体形式特点和审美欣赏方面表现出的得失。

让学生懂得在欣赏书法时主要是通过对抽像的点画线条、结构形态和章法布局等有“情趣意味“的形式，从客观物象各种美的体态，安致这些独有的特性中，使人们在欣赏时得到精神上健康闲静的愉悦和人们意念境界里的美妙享受。