高三复习--DNA和蛋白质技术(附练习)

“DNA和蛋白质技术”知识归纳及试题例析一、知识归纳1、DNA的粗提取与鉴定（1）实验原理①血细胞在蒸馏水中易吸水而导致细胞膜和细胞核膜的破裂。利用此特性可得到含有核DNA的溶液。②NaCl溶液：DNA在不同浓度的NaCl溶液的溶解度不同。当NaCl的质量浓度为0.14mol/L时，DNA的溶解度最低。利用这一原理，可以使溶解在NaCl溶液中的DNA析出。DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线如右图所示：③酒精（体积分数为95％）：DNA不溶于酒精溶液，可是细胞中的多数物质可溶于酒精溶液，因而可进一步提取含杂质较少的DNA。④洗涤剂：能溶解细胞膜，有利于细胞内DNA的释放。⑤二苯胺试剂：DNA遇二苯胺（沸水浴）被染成蓝色，所以二苯胺可用作鉴定DNA存在的试剂。（2）DNA的粗提取和鉴定步骤操作原理破碎细胞，释放DNA加入20mL蒸馏水，搅拌5min，用1～2层纱布过滤备用使细胞吸水胀破溶解细胞核中的DNA加入2mol/L的氯化钠溶液40mL，搅拌1minDNA在高浓度氯化钠溶液中，溶解度最大DNA的析出加入蒸馏水约300mL，不停地进行均匀搅拌，然后用3～4层纱布过滤混合液降低氯化钠浓度，使DNA的溶解度降到最低DNA的初步提纯加入2mol/L的氯化钠溶液20mL，不停地搅拌，然后用2层纱布过滤混合液DNA的再次提纯加入95%冷酒精50mL，然后进行搅拌浓缩沉淀DNADNA的鉴定向两支试管中分别加入4mL二苯胺试剂，然后将试管在沸水浴中加热5min，比较试管中的颜色变化。注：二苯胺溶液要现用现配，否则会影响鉴定效果沸水浴中DNA遇二苯胺试剂呈蓝色2、细胞内DNA复制与体外DNA扩增（PCR技术）的比较比较项目细胞内DNA复制PCR不同点解旋解旋酶，边解旋边复制80～100℃高温解旋，双链完全分开酶解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶TaqDNA聚合酶引物RNADNA或RNA能量ATP不加温度体内温和条件高温（95℃→55℃→72℃）子链合成在引物基础上，一条链连续合成，另一条链不连续合成一般分为变性、复性、延伸三大步。分别从两条链的引物端开始，都是连续合成，控制温度72℃循环次数受生物体自身控制30多次相同点①需要提供DNA复制的模板②四种脱氧核苷酸作原料③子链延伸的方向都是从5′端到3′端④都需在一定的缓冲溶液中进行3、血红蛋白的提取和分离（1）实验原理：依据蛋白质的各种特性可以将不同种类的蛋白质分离。（2）常用方法①凝胶色谱法：根据相对分子质量的大小分离蛋白质。②电泳：利用待分离样品中各种分子带电性质的差异及分子本身大小、形状的不同产生不同的迁移速度，由此将各种分子分离。（3）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。步骤操作样品处理通过红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液等操作收集到血红蛋白溶液粗分离通过透析法去除血红蛋白溶液中相对分子质量较小的杂质纯化通过凝胶色谱法分离相对分子质量不同的蛋白质4、凝胶色谱法与电泳法的比较（1）凝胶色谱法蛋白质的分离原理根据需要被分离的蛋白质相对分子质量的大小，利用具有网状结构的凝胶的分子筛作用，来进行分离。蛋白质分子运动情况类型相对分子质量大相对分子质量小大小直径较大直径较小方向垂直向下运动无规则扩散速度较快较慢路径较短较长洗脱次序先流出后流出（2）电泳法原理利用待分离样品中各种分子带电性质的差异及分子本身大小、形状的不同产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离常用方法琼脂糖凝胶电泳由于琼脂糖本身不带电荷，所以，各种分子在电场中的迁移速率因各种分子的带电性质差异、分子大小、形状不同而不同，从而得以分离。聚丙烯酰胺凝胶电泳蛋白质在SDS—聚丙烯酰胺凝胶中所带的电荷被掩盖，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。5、DNA和血红蛋白的提取和分离的实验流程比较比较项目DNA血红蛋白材料选取鸡血细胞等DNA含量相对较高的生物组织哺乳动物的成熟红细胞细胞破碎加洗涤剂和食盐搅拌、研磨加蒸馏水和甲苯充分搅拌去除杂质①用不同浓度的NaCl溶液处理①透析处理②用酒精溶液处理③用胰蛋白酶处理②纯化处理鉴定方法加入二苯胺试剂，并沸水浴加热SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定蛋白质的相对分子质量二、相关试题1．下列关于DNA粗提取与鉴定实验的说法，错误的是（）A．充分溶解DNA的盐溶液是2mol/L的NaCl溶液B．实验中提取较纯净的DNA利用了DNA不溶于酒精的特点C．对最后提取的DNA用二苯胺试剂鉴定时需沸水浴加热D．实验操作过程中先后两次加入蒸馏水的作用相同2．下列关于PCR技术的叙述，错误的是（）A．PCR技术和DNA体内复制所用到的酶种类有所不同B．PCR反应过程要消耗四种脱氧核苷酸C．PCR反应用到的引物是一小段DNA或RNAD．原料是从子链的5′端连接上来的3．下列有关PCR技术的叙述，错误的是（）A．PCR技术一定需要解旋酶和DNA聚合酶B．DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从引物的3′端延伸DNA链C．PCR的引物的基本单位是脱氧核苷酸或核糖核苷酸D．扩增DNA时，需要加入两种引物4．下列关于蛋白质的提取和分离的叙述，正确的是（）A．在凝胶色谱柱内，相对分子质量较大的蛋白质路程较长，但移动速度较快B．从凝胶色谱柱汇总最后分离出来的是相对分子质量较小的蛋白质C．蛋白质的纯化使用最多的方法是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法D．分离血红蛋白溶液时，离心管的第三层是脂类物质5．下列有关“血红蛋白的提取和分离”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蛋白质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，其目的是为了维持血红蛋白的结构和特性6．（2011·深圳一模，24）下列有关实验的叙述，正确的是（双选）（）A．在DNA粗提取和鉴定实验中，可以用甲基绿代替二苯胺检测B．用斐林试剂检测还原性糖时，可以用葡萄汁代替苹果或梨匀浆C．在观察洋葱根尖细胞有丝分裂时，可以用表皮细胞代替根尖细胞D．平板划线法和稀释涂布平板法是微生物接种的常用方法7．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利用了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）简述PCR技术的主要应用。（要求3项以上）。8．正确的操作是实验成功的前提，下面是高中生物教材中有关实验操作简图。请回答：（1）如果图中实验材料A为苹果，研磨前加入的B应是，得到的滤液C可用于实验。如果利用滤液C做“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验，向滤液中接种酵母菌前应对过滤液作处理，用溴麝香草酚蓝溶液作为该实验检测试剂，以检测的产生情况。（2）如果图中实验材料A为新鲜的菠菜叶，研磨前加入的B应是，但如图所示的操作，实验结果很不理想，原因可能是。（3）若用图示中滤液C做“DNA的粗提取与鉴定”实验，则图中实验材料A可以是等，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。加入洗涤剂和食盐的作用分别是、。（4）在DNA粗提取与鉴定的实验中，选择适当浓度的NaCl溶液就能充分溶解DNA而使杂质沉淀，或析出DNA过滤去除溶液中的可溶性杂质。请在右图中作出DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线。9．在实验中，常对物质进行提取和分离，选择正确的实验试剂或方法是实验成功的关键。请根据所学的相关知识回答下列问题。（1）在“叶绿体色素的提取和分离”实验中，加入SiO2目的是。用（方法）将绿叶中的色素进行分离，其原理是：。对圆形滤纸中央点的叶绿体色素滤纸进行色素分离，会得到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是。（2）在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，将紫色洋葱表皮的临时装片置于显微镜下观察，所看到的紫色结构中的液体是。如想观察质壁分离现象，则应从盖玻片的一侧滚入质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。在分离出的空间中充满了。这一现象说明相当于一层半透膜。（3）在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，以鸡血为实验材料时，在血液中加入一定量的柠檬酸钠的目的是，用（试剂）可以将DNA与蛋白质进一步分离。为了纯化提取的DNA，向DNA滤液中加入嫩肉粉，目的是，DNA鉴定时，可以使用（4）在“血红蛋白的提取和分离”实验中，用（方法）分离蛋白质，其原理是。收集的血红蛋白溶液在透析袋中透析，这就是样品的粗分离，其透析的目的是。10．随着人类基因组计划的进展和多种生物基因组测序工作的完成，人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质进行研究与应用时，首先要获得纯度较高的蛋白质。（1）血红蛋白提取的具体过程可分为：a．血红蛋白的洗涤。具体操作过程是；b．；c．分离血红蛋白溶液。血红蛋白混合液在离心管中离心后，从上往下数第层是红色透析液体即为血红蛋白的水溶液。（2）透析后的样品还需经过凝胶色谱法进一步纯化，其目的是。装填凝胶色谱柱时，要注意色谱柱内不能有气泡，这是因为。样品的洗脱过程中，待红色的血红蛋白接近时开始收集流出液。（3）判断纯化的蛋白质是否达到要求，可用电泳法对样品进行，电泳是指。三、答案及解析1．答案：D解析：实验中先后两次加入蒸馏水的作用不相同，第一次加入是为了使红细胞破裂释放DNA，第二次是调节NaCl溶液，析出DNA。2．答案：D解析：由于DNA聚合酶只能从引物的3端开始延伸DNA链，因此原料也只能从3′端向5′端连接。3．答案：A解析：在PCR技术中，用高温加热的方法使DNA变性即解旋，而不用解旋酶。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA。引物是一小段DNA或RNA，其基本单位是脱氧核苷酸或核糖核苷酸。DNA复制时以两条单链为模板，每条单链都需要引物，故需要两种引物。4．答案：B解析：在凝胶色谱柱内，相对分子质量较大的蛋白质不能进入凝胶内，路程短，移动速度快；而相对分子质量较小的蛋白质会进入凝胶内，路程长，移动速度慢，最后洗脱出来的是相对分子质量较小的蛋白质。SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法是蛋白质纯化鉴定使用最多的方法。分离血红蛋白溶液时，离心管将出现四层，其中第三层是血红蛋白溶液。5．答案：D解析：A选项是用生理盐水洗涤。B选项中的血红蛋白为大分子，透析的目的是为了除去小分子物质。C选项的目的是使红细胞吸水破裂，释放出血红蛋白。6．答案：BD解析：甲基绿试剂和吡罗红试剂要同时使用才能起到区分的作用，其原因是因为DNA和RNA对二者的亲和力不同，而二苯胺则在沸水浴的条件下能将DNA特异性染成蓝色。表皮细胞是高度分化的细胞，不再进行细胞分裂，因此不能用表皮细胞作为观察细胞分裂的实验材料。7．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）遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定解析：（1）DNA聚合酶工作时必须要有一个引物，它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RNA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复制的两条链均作为模板，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）PCR技术可以对DNA分子进行扩增，所以可用于遗传疾病的