1、限时作业40DNA和蛋白质技术 1.现在大力提倡无纸化办公,但是每年仍然不可避免地产生了大量废纸,其主要成分是木质纤维,人类正努力将其转化为一种新的资源乙醇。下图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本工作流程,请回答相关问题。 (1)从生物体内提取出来的酶,将其分离提纯的最简便易行的方法是技术,其原理是根据蛋白质分子的大小和所带多少分离蛋白质。 (2)上述工作流程中环节需要的微生物大多分布在的环境中。可利用技术,使中的酶能够重复利用。 2.下图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置,请回答下列问题。 (1)图甲装置中,B是血红蛋白溶液,则A是;乙装置中,C溶液的作用是。 (2)图乙装置分离蛋白
2、质的方法叫,是根据分离蛋白质的有效方法。 (3)用乙装置分离血红蛋白时,待时,用试管收集流出液,每5 mL收集一管,连续收集。 3.近十年来,PCR技术成为分子生物学实验室里的一种常规手段,其原理是利用DNA半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制(如图所示),在很短时间内,将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍,使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。 (1)加热使DNA双链打开,这一步是打开键,称为,DNA体内复制是在的作用下使此键断裂。 (2)当温度降低时,引物与模板末端结合,在DNA聚合酶的作用下,引物沿模板延伸,最终合成2条DNA分子,此过程中原料是, 遵循的原则是。 (3)PCR技
3、术的必要条件,除了模板、原料、ATP、酶以外,至少还需要三个条件,即:液体环境、适宜的和。 (4)通过PCR技术使DNA分子大量复制,若将一个用15N标记的DNA分子放入试管中,以14N标记的脱氧核苷酸为原料,连续复制四次后,则15N标记的DNA分子占全部DNA分子总数的比例为。 4.下列图1和图2分别表示固定化酶的反应柱示意图和凝胶色谱法分离蛋白质的示意图,二者具有一定的相似性,结合图示回答相关问题。 (1)图1中的固定化酶是,能将葡萄糖转化成果糖,固定该酶的方式为(“包埋法”“化学结合法”或“物理吸附法”);而对于固定化酵母细胞多采用法。 (2)图1中利用固定化酶与直接使用酶催化反应相比有
4、哪些优点? (3)图2中的凝胶颗粒实际上是一些微小的,图2中最先流出的是相对分子质量(填“较大”或“较小”)的蛋白质,原因是 。 (4)图1中的反应柱和图2中的凝胶色谱柱均处于磷酸缓冲溶液中,缓冲溶液的作用是。 # 参考答案 1.答案:(1)电泳相对分子质量电荷(2)富含纤维素固定化 解析:(1)电泳是分离提纯酶的最简便易行的方法,它的原理是根据蛋白质分子的相对分子质量和所带电荷多少来分离蛋白质。 (2)废纸主要成分是纤维素,纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中,可在纤维素丰富的环境中收集;固定化细胞技术可以使酶能够重复利用。 2.答案:(1)磷酸缓冲液洗脱血红蛋白(2)凝胶色谱法相对分子
5、质量的大小(3)红色的蛋白质接近色谱柱底端 解析:图甲是透析装置,加入磷酸缓冲液,通过它可去除样品分子量较小的杂质;乙装置方法叫凝胶色谱法,它是依据蛋白质相对分子质量的大小来分离蛋白质。 3.答案:(1)氢解旋解旋酶(2)脱氧核苷酸碱基互补配对原则(3)温度酸碱度(4)1/8 解析:本题考查DNA复制过程及特点以及PCR技术的基本条件。运用PCR技术扩增DNA时,首先要解旋,然后引物与单链DNA模板结合。在引物的引导下,利用DNA聚合酶的酶促反应按53方向复制出互补DNA。 4.答案:(1)葡萄糖异构酶物理吸附法包埋(2)固定化酶能与产物分离,提高产物的纯度;固定化酶可以重复使用,提高酶的利用
6、率。(3)多孔球体较大相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部通道,只能在凝胶外部移动,移动路程短,移动速率较快(4)维持蛋白质(酶)的结构和活性 解析:葡萄糖异构酶能将葡萄糖转化成果糖,图1中固定酶的方法为物理吸附法;包埋法是固定化酵母细胞常用的方法。由于固定化酶能与产物分离,因此提高了产物的纯度;同时,固定化酶能够重复利用,因此提高了酶的利用率。在分离蛋白质的凝胶色谱法中,凝胶颗粒实际上是一些微小的多孔球体,由于大分子的蛋白质不能进入凝胶内部通道,只能在凝胶外部移动,故移动路程短,移动速率快,最先流出层析柱。蛋白质的空间结构受pH影响,用磷酸缓冲溶液的目的是维持蛋白质适宜的pH环境,避免蛋白质结构被破坏。
