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1、DNA 和蛋白质技术 植物有效成分的提取DNA 和蛋白质技术 植物有效成分的提取 （时间：45 分钟 满分：100 分） 一、选择题(12 小题，每小题 4 分，共 48 分) 1下列有关“DNA 的粗提取和鉴定”实验的叙述，正确的是( ) A用兔的成熟红细胞可提取 DNA B在沸水浴的条件下，DNA 遇二苯胺会被染成紫色 C用酒精进行提纯，原因是 DNA 溶于酒精，蛋白质不溶于酒精 DDNA 对高温的耐受性一般要比蛋白质强 解析 ： 选 D 兔属于哺乳动物，其成熟的红细胞中无细胞核，不适合作为提取 DNA 的材料 ； DNA 溶液与二苯胺试剂经沸水浴会变蓝；DNA 不溶于酒精，蛋白质溶于酒精
2、，所以可用冷却的 酒精来对 DNA 进行提纯；大多数蛋白质不能忍受 6080 的高温，而 DNA 在 80 以上才会 变性。 2下列关于体外扩增 DNA 的叙述，正确的是( ) ADNA 聚合酶只能从 5端延伸 DNA 链 BDNA 的合成方向总是从子链的 3端向 5端延伸 C扩增 DNA 利用了热变性的原理 D扩增的对象是氨基酸序列 解析 ： 选 C DNA 聚合酶不能从头开始合成 DNA， 只能从子链的 3端延伸 DNA 链， 因此 DNA 的复制需要引物，当引物与 DNA 母链通过碱基互补配对进行结合时，DNA 聚合酶就能从引物的 3端开始延伸 DNA 链， 因此 DNA 的合成方向总是
3、从子链的 5端向 3端延伸。 PCR 利用了 DNA 热变性原理，扩增的对象是脱氧核苷酸序列。 3在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸馏法和压榨法，下列关于这三种方法 的叙述错误的是( ) A蒸馏法和萃取法都需要水浴加热 B压榨法适用于易焦糊原料的提取，如柑橘、柠檬等 C萃取法适用范围较广，一般原料颗粒小、萃取温度适宜、时间长，萃取效果好 D三种方法中都有过滤操作过程 解析：选 A 蒸馏法适用于提取挥发性强的芳香油，其操作过程中直接加热，不需要水浴 加热，萃取法需要水浴加热。压榨法适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取。萃取法适用范 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。
4、三种方法中都有过滤操作 过程。 4下列实验流程中，错误的是( ) A鲜玫瑰花清水水蒸气蒸馏油水混合物分离油层除水玫瑰油 B石灰水浸泡漂洗压榨过滤静置再次过滤橘皮油 C胡萝卜粉碎干燥萃取浓缩过滤胡萝卜素 D挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵(果酒)醋酸发酵(果醋) 解析：选 C 胡萝卜素的提取中，在浓缩前应先过滤，以除去萃取液中的不溶物。 5以下关于猪血红蛋白提纯的描述，错误的是( ) A洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂 B猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少 C血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测 D在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢 解析：选 D
5、 分离提纯血红蛋白时用凝胶色谱法，是根据相对分子质量的大小来分离蛋白 质，相对分子质量大的蛋白质移动速度较快；血红蛋白的颜色可用于观察红色区带的移动情 况，并据此判断分离效果。 6 多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增 DNA 片段的技术。 PCR 过程一般经历下述 30 多次循环：95 下使模板 DNA 变性、解链55 下复性(引物与 DNA 模板链结合)72 下引 物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关 PCR 过程的叙述，错误的是( ) A变性过程中破坏的是 DNA 分子内碱基对之间的氢键，在细胞内也可利用解旋酶实现 B复性过程中引物与 DNA 模板链的结合依靠碱基互补配对原则
6、完成 C延伸过程中需要 DNA 聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸 DPCR 与细胞内 DNA 复制相比所需要酶的最适温度较高 解析：选 C 变性中，利用 95 的高温破坏氢键，DNA 解聚，此过程在细胞内也可在解 旋酶作用下完成；复性中，55 时引物与 DNA 模板链依据碱基互补配对原则结合；延伸中， 需要四种脱氧核苷酸，不需要 ATP；PCR 技术扩增 DNA 片段时需耐高温的酶。 7(四川高考)下列有关实验操作或方法所导致结果的描述，错误的是( ) A用纸层析法分离色素时，若滤液细线画得过粗可能会导致色素带出现重叠 B用葡萄制作果醋时，若先通入空气再密封发酵可以增加醋酸含量提高品质 C提取胡
7、萝卜素时，若用酒精代替石油醚萃取将会导致胡萝卜素提取率降低 D调查人群中色盲发病率时，若只在患者家系中调查将会导致所得结果偏高 解析：选 B 用纸层析法分离色素时，若滤液细线画得过粗，经层析液扩散后得到的色素 带会过宽，甚至可能会导致色素带出现重叠；醋酸菌为好氧菌，用葡萄制作果醋时，若先通 入空气再密封发酵，会降低醋酸含量和品质；胡萝卜素不溶于水，微溶于乙醇(酒精)，易溶 于石油醚等有机溶剂，因此若用酒精代替石油醚萃取将会导致胡萝卜素提取率降低；调查人 群中色盲发病率时， 应该在人群中随机调查， 若只在患者家系中调查， 将会导致所得结果偏高。 8下列关于血红蛋白的提取和分离操作的叙述，错误的是
8、( ) A色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现有气泡，必须重装 B凝胶用自来水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液 C为加快凝胶膨胀，可以将加入洗脱液的湿凝胶用沸水浴加热，逐渐升温至接近沸腾， 通常只需 12 h D 在血红蛋白提取过程中， 不断用磷酸缓冲液处理， 是让血红蛋白处在稳定的 pH 范围内， 维持其结构和功能 解析：选 B 由于装填凝胶柱时用到的是商品凝胶，为干燥的颗粒，使用前需要用蒸馏水 充分溶胀后，配成凝胶悬浮液，再用洗脱液进行充分洗涤平衡，使凝胶装填紧密，也可在沸 水浴中加热膨胀，既可节约时间，也可除去凝胶中的微生物，排出胶粒内的空气。 9下列关于提取胡萝卜素实验流程的叙述，错误的是( )
9、 A萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水 混溶 B为了提高萃取的效率，可采用酒精灯直接加热的方法适当地提高萃取温度 C萃取过程中在加热瓶口安装回流冷凝装置，是为了防止加热时有机溶剂的挥发 D浓缩的过程是为了把萃取剂与胡萝卜素分开 解析：选 B 胡萝卜素的提取过程中，不宜提高温度，更不能用酒精灯直接加热，宜采用 水浴加热。 10 PCR 技术是一项在生物体外复制特定的 DNA 片段的核酸合成技术， 如图表示合成过程。 下列说法错误的是( ) A甲过程高温使 DNA 变性解旋，该过程不需要解旋酶的作用 B丙过程用到的酶在高温下失活，因此在 PCR 扩增时需要再
10、添加 C如果把模板 DNA 的两条链用 15N 标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制“94 55 72 ”温度循环 3 次，则在形成的子代 DNA 中含有 15N 标记的 DNA 占 25% DPCR 中由碱基错配引起的变异属于基因突变 解析：选 B 丙过程用到的酶是Taq DNA 聚合酶，其特点是耐高温。 11下列关于 DNA 和蛋白质提取与分离实验的叙述，正确的是( ) A提取 DNA 或血红蛋白均可用猪的红细胞或鸡的红细胞 B提取细胞中的 DNA 和蛋白质都需用蒸馏水涨破细胞 C蛋白质提取和分离过程中进行透析可以去除溶液中的 DNA D蛋白质和 DNA 都可以用电泳的方法进行分离纯化 解
11、析：选 D 猪的红细胞中无细胞核，不能用于提取 DNA；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；透析法可除去相对分子质量小的杂质，不能除去 DNA；用电泳的方法可将蛋白质、DNA 进行分离纯化。 12如图为“DNA 的粗提取与鉴定”实验的相关操作。对这些操作的目的，叙述正确的是 ( ) A是洗涤血细胞，去除血细胞表面的杂质 B是溶解 DNA，去除不溶于酒精的杂质 C是溶解 DNA，去除不溶于 2 mol/L 的 NaCl 溶液的杂质 D是稀释 NaCl 溶液，去除不溶于低浓度 NaCl 溶液的杂质 解析 ： 选 C 是释放核物质，是提纯 DNA，去除溶于酒精的
12、杂质，是稀释 NaCl 溶液， 析出 DNA。 二、非选择题(共 52 分) 13(13 分)真核生物细胞内，大量 DNA 和蛋白质以及一些 RNA 等混杂在一起，难以分离。 某生物兴趣小组为了获得纯度相对较高的 DNA 展开了实验探究。 (1)分离各种物质的基本思路是根据 DNA 和其他物质理化性质的不同而采取一定的方法， 如图是从各种物质之间_的差异角度开展研究： a取鸡血细胞悬液 10 mL，加蒸馏水 20 mL，同时用玻璃棒_(填“轻轻搅拌” 或“快速搅拌”)。过滤，取滤液，转移到塑料材质的大烧杯中。 b沿大烧杯内壁持续、缓慢地加入饱和硫酸铵溶液，用玻璃棒沿一个方向 _(填“轻轻搅拌”
13、或“快速搅拌”)，同时不断收集析出的物质。 图中曲线是根据鸡血中几种物质的析出情况绘制的，请据图分析： c如果只收集纤维蛋白，可采取的措施是_。 d先用饱和度 40%的硫酸铵溶液析出绝大部分纤维蛋白和大部分球蛋白， 再在饱和度 约为_的硫酸铵溶液中析出 DNA(既保证 DNA 提取量较大又避免其他杂质过多)， 与 此同时析出的物质还有_。 (2)如果要进一步去掉其他杂质， 尽可能提高获得的DNA纯度， 可采取的两种办法是 ： 将DNA 与球蛋白的混合物加入到_中，收集再次析出物；用_处理溶有 DNA 与蛋 白质的溶液。 解析：(1)分析曲线图可知，不同物质在不同饱和度的硫酸铵中析出的相对量有所
14、差别， 即分离各种物质的基本思路是根据 DNA 和其他物质之间溶解度的差异角度开展研究：a.取鸡 血细胞悬液 10 mL，加蒸馏水 20 mL，此时可以用玻璃棒快速搅拌，加速血细胞破裂。b.沿大 烧杯内壁持续、缓慢地加入饱和硫酸铵溶液，为了防止将 DNA 的絮状物搅碎，此时应用玻璃 棒沿一个方向轻轻搅拌，同时不断收集析出的物质。c.由图看出，纤维蛋白的溶解度最低， 硫酸铵饱和度在 20%之前已经开始析出；在硫酸铵饱和度为 30%时析出最快，说明此时的溶解 度最低，且超过 30%后，球蛋白也将逐渐析出，因此如果只收集纤维蛋白，可以在硫酸铵饱和 度达到 30%之前收集析出物。d.由图看出，DNA
15、在饱和度约为 50%的硫酸铵溶液中溶解度最小， 与此同时析出的物质还有球蛋白，只是球蛋白析出量较少。(2)如果要进一步去掉其他杂质， 尽可能提高获得的 DNA 纯度，可将 DNA 与球蛋白的混合物加入到冷却酒精中，由于 DNA 不溶 于酒精，而其他杂质可溶于酒精，因此收集再次析出物；酶具有专一性，可以用嫩肉粉(木瓜 蛋白酶)处理溶有 DNA 与蛋白质的溶液，此时蛋白质水解，因此可以分离 DNA 和蛋白质。 答案：(除标明外，每空 2 分，共 13 分)(1)溶解度(1 分) a快速搅拌(1 分) b轻轻 搅拌(1 分) c在硫酸铵饱和度达到 30%之前收集析出物 d50% 球蛋白 (2)冷却酒
16、精 嫩肉粉(木瓜蛋白酶) 14(20 分)下图是提取胡萝卜素的实验流程示意图，请回答下列问题： 胡萝卜粉碎干燥A过滤B胡萝卜素 (1)除了可以从植物中提取天然胡萝卜素外，还可以从养殖的岩藻中获得或者利用 _生产。 (2)图中 A 过程表示_，此过程用到的有机溶剂应该具有很高的_，能够充分 _胡萝卜素，并且不与水混溶。 (3)图中 B 过程表示_，该过程之前进行过滤的目的是_。 (4)如图是某同学对萃取的胡萝卜素样品所做的鉴定实验的结果。 点样的基线一般距底边_ cm， A、 B、 C、 D 四点中， 属于标准样品样点的是 _。 图中甲代表的物质是_，乙代表的物质是_。 解析：(1)胡萝卜素的获
17、得有三种途径：一是从植物中提取，二是从岩藻中获得，三是利 用微生物发酵生产。(2)图中 A 是萃取，所用萃取剂应具有较高的沸点，并能充分溶解胡萝卜 素。(3)B 为浓缩，浓缩之前进行过滤可以除去萃取液中的不溶物。(4)图中 A 和 D 只有一个色 素带，应是标准样品的样点，B 和 C 为提取样品的样点。甲代表的物质是 胡萝卜素，乙代 表的物质主要是其他色素和杂质。 答案：(每空 2 分，共 20 分)(1)微生物的发酵 (2)萃取 沸点 溶解 (3)浓缩 除去 萃取液中的不溶物 (4)2 A、D 胡萝卜素 其他色素和杂质 15(19 分)蛋白质分子内含有各种酸性基团和碱性基团，如肽链末端的 氨
18、基和 羧 基、天冬氨酸和谷氨酸残基中的羧基、赖氨酸和组氨酸残基中的各种碱性基团，所以蛋白质 是两性电解质。在酸性溶液中，碱性基团的解离程度增大，使蛋白质带正电荷 ； 在碱性溶液中， 酸性基团的解离程度加强，使蛋白质带负电荷。当溶液到达某一 pH 时，蛋白质可因内部酸性 或碱性基团的解离程度相等而呈等电状态，这时溶液的 pH 叫蛋白质的等电点。不处于等电点 状态的蛋白质分子的正、负电荷量是不相同的。试回答下列问题。 (1)多数蛋白质的等电点近于 5，一般含碱性基团较多的蛋白质的等电点_(填“偏 高”或“偏低”) (2)根据等电点的不同，可用_方法将不同种类的蛋白质分子分开。 (3)简述根据等电点
19、分离不同种类蛋白质分子的原理。 _ _。 (4)在血红蛋白提取和分离实验中，对分离得到的血红蛋白溶液要进行透析，除去相对分 子质量较小的杂质蛋白质。请利用所给的实验材料对该透析实验进行验证。 实验目的：验证透析的基本原理和操作。 实验原理： _； _。 实验材料：透析管或透析袋 烧杯 玻璃棒 电磁搅拌器 试管及试管架 实验试剂 ： 1 mL 血红蛋白溶液 300 mL 物质的量浓度为 20 mmol/L 的磷酸缓冲液(pH 为 7.0) 实验步骤： _； _。 答案：(除标明外，每空 3 分，共 19 分)(1)偏高(2 分) (2)电泳(2 分) (3)调节电泳槽 中缓冲液的 pH，使某种蛋白质处于等电点状态，而其他蛋白质带有电荷，在电场作用下，带 有正、负电荷的蛋白质分别移向两极，而不带电荷的蛋白质留在原处 (4)实验原理：蛋白 质是大分子物质，不能透过透析袋，而小分子物质可以自由透过 在分离提纯蛋白质的过 程中，常利用透析的方法使蛋白质与其中夹杂的小分子物质分开 实验步骤：取 1 mL 血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有 300 mL 物质的量浓 度为 20 mmol/L 的磷酸缓冲液的烧杯中 不断更换烧杯中的缓冲液， 并用电磁搅拌器不断搅 动缓冲液，以加速透析过程，透析 12 h