1、专题5 DNA和蛋白质的技术(本试卷满分100分，时间60分钟)一、选择题(共15小题，每小题4分，共60分)1下列关于DNA和血红蛋白的提取与分离实验的叙述中，错误的有A提取动物细胞中的DNA和蛋白质可以采用蒸馏水涨破细胞的方法B采用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA的方法可去除蛋白质等杂质C蛋白质纯化过程中采用透析法可去除溶液中的小分子杂质D血红蛋白只能采用凝胶色谱法纯化，DNA则可采用电泳、盐析等方法纯化解析DNA和蛋白质存在于细胞内，用动物作材料提取DNA和蛋白质，都要用蒸馏水处理，使细胞吸水涨破，释放出其中的蛋白质或DNA，A正确；DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同
2、，因此可以采用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA的方法可去除蛋白质等杂质，B正确；蛋白质纯化过程中，由于小分子杂质可以通过透析袋，大分子蛋白质不能通过透析袋而留在袋内，因此可以采用透析法去除溶液中的小分子杂质，C正确；凝胶色谱法纯化血红蛋白只是很多纯化方法中的一种，蛋白质的纯化也可以采用电泳、盐析等方法纯化，D错误。答案D2下列关于PCR引物的说法，不正确的是A引物是PCR过程中与模板DNA部分序列互补，并能引导模板DNA的互补链合成的核苷酸B引物常根据需要扩增的目标DNA的碱基序列用化学合成的方法获得CPCR过程中需要一种引物或两种引物D引物的3端具有游离的OH解析由于DNA聚合酶不
3、能从头合成DNA链，因此引物是PCR过程中与模板DNA部分序列互补，并能引导模板DNA的互补链合成的核苷酸序列，A项正确。PCR扩增的DNA片段取决定于两种引物的结合位点，因此所用的引物通常是根据需要扩增的目标DNA的碱基序列用化学合成的方法获得，B项正确；C项不正确。引物的3端具有游离的OH，D项正确。答案C3固定化单宁酶应用于茶饮料加工，可消除其中的苦涩味。下列有关叙述正确的是A在单宁酶纯化时采用透析法去除蛋白B化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小C温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性D酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分解析A错：透析法可除去相对分子质量较小
4、的杂质，酶与杂蛋白都属于生物大分子，用透析法无法分离，正确的分离方法是凝胶色谱法。B错：与吸附法相比，化学结合法对酶的活性影响更大。C对：温度、pH和重金属离子等因素都会对酶活性产生影响。D错：酶的专一性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分。答案C4有关凝胶色谱法和电泳法的说法正确的是A它们都是分离蛋白质的重要方法B它们的原理相同C使用凝胶色谱法需要用缓冲溶液而电泳不需要D以上说法都正确解析凝胶色谱法和电泳法都是分离蛋白质的重要方法，A正确；凝胶色谱法和电泳法的原理不同，凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的，而电泳法是根据：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
5、、性状不同，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，B错误；凝胶色谱法和电泳法都要用缓冲溶液来调节溶液的酸碱度，C错误；由A、B和C选项可知，B和C都错误，D错误。答案A5在血红蛋白的整个提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理的目的是A防止血红蛋白被氧气氧化B血红蛋白是一种碱性物质，需要酸中和C磷酸缓冲液会加速血红蛋白的提取过程D让血红蛋白处在稳定的pH范围内，维持其结构和功能解析在血红蛋白的整个提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理，是为了维持PH相对稳定，防止血红蛋白的结构发生改变。答案D6关于凝胶色谱柱的装填，除哪项外均为正确解释A交联葡聚糖凝胶(G75)“G”表示凝胶的交联程度
6、，膨胀程度及分离范围，75表示凝胶得水值B凝胶用自来水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液C用300 ml的物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液充分洗涤平衡凝胶12 hD色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现有气泡，必须重装解析凝胶需用磷酸缓冲液充分溶胀后，配成凝胶悬浮液，B错误。答案B7使用凝胶色谱法分离蛋白质时，洗涤红细胞、释放血红蛋白和透析过程中，分别使用下列哪些试剂蒸馏水生理盐水20 mmol/L的磷酸缓冲液清水柠檬酸钠A BC D解析洗涤红细胞需使用生理盐水，释放血红蛋白时用到蒸馏水，透析时则需用20 mmol/L的磷酸缓冲液，D正确。答案D8PCR技术扩增DNA，需要的条件是目的基因引物四
7、种脱氧核苷酸DNA聚合酶mRNA核糖体A BC D解析PCR技术需含目的基因的DNA作为模板，正确；PCR技术需要引物以延伸DNA链，正确；PCR技术需四种脱氧核苷酸作为原料，正确；PCR技术需耐高温的DNA聚合酶来催化，正确；mRNA为翻译的模板，PCR技术不需要，错误；核糖体为翻译的场所，PCR技术不需要，错误，故本题答案为A。答案A9在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，实验原理是利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同来进行提取，DNA的溶解度与下图所示曲线的对应点相符合的是Aa点浓度最适合析出DNABb点浓度最适合析出DNACc点浓度最适合析出DNADd点浓度最适合析出DNA解析
8、如题图所示，DNA在物质的量浓度为0.14 molL1的NaCl溶液中的溶解度最小，这一浓度最适合析出DNA；随着NaCl溶液浓度的增大或减小，DNA溶解度均逐渐增大。答案B10关于DNA的实验，叙述正确的是A用兔的成熟红细胞可提取DNABPCR的每个循环一般依次经过变性延伸复性三步CDNA溶液与二苯胺试剂混合，沸水浴后生成蓝色产物D用甲基绿对人的口腔上皮细胞染色，细胞核呈绿色，细胞质呈红色解析本题主要考查实验的原理、选材以及试剂的使用。兔为哺乳动物，其成熟的红细胞中无细胞核，不能从中提取DNA，故A项错误；PCR每次循环都可以分为变性复性延伸三步，故B项错误；在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺
9、变成蓝色，故C项正确；甲基绿使DNA呈现绿色，不论是细胞核还是细胞质，只要含有DNA，都会呈绿色，故D项错误。答案C11提取DNA时，若选择的实验材料为植物细胞，破碎细胞时要加入一定量的洗涤剂和食盐。加入食盐的目的是A利于DNA的溶解 B分离DNA和蛋白质C溶解细胞膜 D溶解蛋白质解析以植物细胞为实验材料，破碎细胞时加入洗涤剂的目的是瓦解细胞膜，使DNA释放出来；而加入食盐的目的是溶解DNA。答案A12PCR技术(多聚酶链式反应)是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，下图表示合成过程。下列说法错误的是Aa过程高温使DNA变性解旋，该过程不需要解旋酶的作用Bc过程要用到的酶在高温下
10、失活，因此在PCR扩增时需要再添加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高温所起的作用类似于解旋酶，使双链DNA变为单链。c过程为PCR技术的延伸阶段，当系统温度上升至72 左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。TaqDNA聚合酶是耐热的，高温下不变性，所以一次性加入即可。PCR技术遵循半保留复制的特点，经过3次循环，共产生23个DNA分子，其中有2个DNA分子含有15N标记。基因中的碱基对改变属于基
11、因突变。答案B13如图表示PCR技术扩增DNA分子的过程中，DNA聚合酶作用的底物，据图分析正确的是A图中a为引物，是一种单链RNA分子B图中b为DNA模板链，f端为3末端CPCR技术中通过控制温度来实现DNA双链的解旋和结合DDNA聚合酶无需引物也能将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段解析PCR技术中，DNA聚合酶需要引物，才能够将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段，该技术中引物通常为单链DNA，即题图中的a；图中b为DNA模板链，f端为5末端；PCR技术中通过高温和降温来实现DNA双链的解旋和结合。答案C14如图所示，DNA扩增过程中，DNA片段经若干次扩增，与其数目的理论值变化相符的是解析PCR
12、反应中DNA分子的扩增和生物体内DNA的复制是类似的，即1个DNA分子复制1次产生2个DNA分子，复制2次产生4个DNA分子，呈指数扩增，开始以1个DNA分子为模板，经过n次复制后得到的DNA分子的数目应为2n，与曲线C相符合。答案C15在PCR扩增的实验中，加入一种提取物(一种模板DNA片段)，但实验得到的产物却有2种DNA，其原因可能是A基因突变BTaq DNA聚合酶发生变异C基因污染D温度过高解析此现象属于PCR技术中的假阳性现象。其原因是基因污染造成的。因此，在PCR实验中，一定要做到隔离操作区、分装试剂、简化操作程序、使用一次性吸头等。尽量避免基因污染，故C项正确。若是基因突变，则可
13、能得不到扩增产物或扩增产物仍为一种，A项不正确。若Taq DNA聚合酶发生变异则不会有扩增产物，B项不正确。若温度过高，亦不会有扩增产物，D项不正确。答案C二、非选择题(共4小题，共40分)16(10分)下列是有关血红蛋白的提取与分离的问题，请回答：(1)凝胶色谱法，是根据_分离蛋白质的有效方法。所用的凝胶实际上是一些_。(2)实验前取新鲜的血液，切记要预先加入柠檬酸钠，加入柠檬酸钠的目的是_。蛋白质的提取和分离实验中，首先要用_(填写溶液名称)洗涤红细胞，其目的是去除_。(3)在_的作用下，红细胞破裂，释放出血红蛋白。用_法可分离出血红蛋白。(4)取血红蛋白溶液装入透析袋，再将透析袋放入pH
14、为7.0的_中，透析12 h，透析的目的是_。透析的原理是_。(5)人们用鸡的红细胞提取DNA，用人的红细胞提取血红蛋白，其原因是_。解析(1)凝胶色谱法是根据相对分子质量大小分离蛋白质的有效方法。所用的凝胶实际上是一些微小的多孔球体。相对分子质量较大的蛋白质经过凝胶颗粒的外部，移动距离短，移动速度快，先洗脱下来。(2)柠檬酸钠可以防止血液凝固；首先要用生理盐水洗涤红细胞，其目的是去除可能吸附的血浆中的蛋白质。(3)向红细胞中加入蒸馏水和甲苯，蒸馏水会使红细胞破裂，甲苯可以溶解细胞膜，经高速离心后可分离出血红蛋白。(4)透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内。取血红蛋白溶液装入透析袋，
15、再将透析袋放入pH为7.0的缓冲液中，以维持血红蛋白的结构和功能。(5)鸡红细胞具有细胞核，含有DNA，适合用于提取DNA；人红细胞无细胞核，且血红蛋白含量丰富，适合用于提取血红蛋白。答案(1)相对分子质量大小微小的多孔球体(2)防止血液凝固生理盐水杂蛋白(3)蒸馏水和甲苯(高速)离心(4)(磷酸)缓冲液去除分子质量较小的杂质透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内(合理得分)(5)鸡红细胞具有细胞核，含有DNA，适合用于提取DNA；人红细胞无细胞核，且血红蛋白含量丰富，适合用于提取血红蛋白17(10分)(2018江苏卷)为生产具有特定性能的淀粉酶，研究人员从某种海洋细菌中克隆了淀粉酶基
16、因(1 656个碱基对)，利用基因工程大量制备淀粉酶，实验流程见下图。请回答下列问题：(1)利用PCR技术扩增淀粉酶基因前，需先获得细菌的_。(2)为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需在引物的_端加上限制性酶切位点，且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点，主要目的是_。(3)进行扩增时，反应的温度和时间需根据具体情况进行设定，下列选项中_的设定与引物有关，_的设定与扩增片段的长度有关。(填序号)变性温度退火温度延伸温度变性时间退火时间延伸时间(4)下图表示筛选获得的工程菌中编码淀粉酶的mRNA的部分碱基序列：图中虚业框内mRNA片段包含_个密码子，如虚线框后的序列未知，预测虚线框后
17、的第一个密码子最多有_种。(5)获得工程菌表达的淀粉酶后，为探究影响酶活性的因素，以浓度为1%的可溶性淀粉为底物测定酶活性，结果如下：缓冲液50 mmol/LNa2HPO4KH2PO450 mmol/LTrisHCl50 mmol/LGlyNaOHpH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.510.010.5酶相对活性%25.440.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8根据上述实验结果，初步判断该淀粉酶活性最高的条件为_。解析(1)利用PCR技术扩增淀粉酶基因前，需先获得细菌的基因组DNA作为模板，并依据淀粉酶基因两端的部分核苷酸
18、序列合成两条引物。(2)利用PCR技术扩增DNA时，只能从3端延伸DNA子链，为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需在引物的5端加上限制性酶切位点，并且要注意在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点，这样既能防止目的基因、载体的自身连接，又能确保目的基因与表达载体的定向连接。(3)PCR技术包括变性、退火(复性)和延伸三步，变性温度决定PCR反应中双链DNA的解链，且时间很短；退火时引物结合到互补的DNA单链上，退火温度由引物复性温度决定，其温度设定与引物的长度、碱基组成及浓度等有关；延伸时间与产物片段的长度有关，产物在1 kb以内的延伸时间为1 min左右，34 kb的延伸时间为34 m
19、in。(4)图中虚线框内共含有24个碱基，mRNA上3个相邻的碱基编码1个氨基酸，故共包含8个密码子。虚线框后的第1个密码子的第1个碱基是U，第2和第3个碱基各有4种可能性，因此共有16种可能性。题干表明控制淀粉酶的基因1 656个碱基对，说明图中虚线框后的第一个密码子肯定不终止密码子(3种终止密码子为UAA、UAG、UGA)，故虚线后第一个密码子实际最多有16313种可能性。(5)分析表格中的数据，酶相对活性最高为99.5%，对应的条件是pH为8.5，缓冲液为50 mmol/L TrisHCl。答案(1)基因组DNA(2)5使DNA片段能定向插入表达载体，减少自连(3)(4)813(5)pH
20、为8.5，缓冲液为50 mmol/L TrisHCl18(10分)下列为凝胶色谱法分离血红蛋白时样品的加入(甲图)和洗脱(乙图)示意图，请据图回答下列问题。(1)装填凝胶色谱柱时需要一次性_(填“缓慢”或“快速”)倒入，并轻轻敲打使凝胶装填紧密而不具有气泡，否则必须重装。(2)用吸管加样时须注意正确操作以避免破坏凝胶面，加样操作应如甲图所示吸管口沿管壁环绕移动进行，形成_(填“滴灌加样”或“贴壁加样”)。(3)凝胶色谱法分离血红蛋白的基本过程：样品加入后进行洗脱，而后收集血红蛋白，则该全过程中，共需要几次打开下端的流出口？_。收集血红蛋白样品时须把握好时机，即待_时，用试管连续收集流出液。最后
21、收集到的血红蛋白与刚洗脱时收集到的蛋白质相比，后者相对分子质量较_(填“大”或“小”)，原因是_。(4)电泳是指带电颗粒在电场的作用下发生迁移的过程。某同学又利用电泳技术将得到的蛋白质样品进行分离，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速度的因素包括蛋白质分子的_、_以及分子的形状等。而在测定蛋白质相对分子质量时通常使用的电泳方法为_。(5)许多重要的生物大分子，如蛋白质、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。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。丙图表示模拟电泳现象的实验装置图，U型管左侧的颜色逐渐变深，原因最可能是_。解析(3)凝胶色谱法分离血红
22、蛋白的过程的操作为调节缓冲液面，打开下端流出口，使缓冲液下降到与凝胶面平齐后关闭出口加入蛋白质样品打开下端出品，使样品渗入凝胶床内，等样品完全进入凝胶层后，关闭下端出口洗脱：色谱柱上端连接缓冲液洗脱瓶，打开下端流出口收集分装蛋白质，即可分离得到血红蛋白。(4)在测定蛋白质相对分子质量时通常使用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳。在凝胶中加入的SDS可与蛋白质形成“蛋白质SDS复合物”，使蛋白质迁移速率仅取决于分子大小。(5)由题图分析可知Fe(OH)3胶体粒子带正电荷，在电场作用下向阴极移动。答案(1)缓慢(2)贴壁加样(3)3次红色蛋白质接近色谱柱底端小相对分子质量大的蛋白质，通过色谱柱的路程较短，移
23、动速度较快(4)带电性质分子本身大小SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(5)Fe(OH)3胶体粒子带正电荷，在电场作用下向阴极移动19(10分)下图为鸡血细胞中DNA的粗提取和鉴定实验过程中的部分操作示意图，请据图分析，回答下列问题：(1)图中正确的实验操作顺序是_(用序号与箭头表示)。(2)步骤中加入蒸馏水的目的是_；步骤中加入蒸馏水后DNA析出，该操作的原理是_。(3)步骤中所用酒精最佳是经过_后再使用，该步骤的目的是_。(4)DNA可用_试剂鉴定，沸水浴后的颜色反应为_。(5)由于鸡血较难找到，某学生试图用人血代替，结果没有成功，其原因最可能是_。解析(1)DNA的粗提取和鉴定步骤是：加入蒸馏水，
24、破碎细胞过滤，获取含DNA的滤液去除滤液中杂质DNA的析出鉴定所以正确的操作顺序是。(2)步骤中加入蒸馏水的目的是加速血细胞的破裂；当NaCl溶液浓度大于0.14 mol/L时，DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl溶液浓度的降低而减小，因此步骤中加入蒸馏水后DNA析出。(3)步骤中所用酒精最佳是经过充分预冷后再使用，该步骤的目的是利用DNA不溶于酒精的性质，可除去细胞中溶于酒精的物质而得到较纯的DNA。(4)DNA可用二苯胺试剂鉴定，沸水浴后的颜色反应为蓝色。(5)人是哺乳动物，哺乳动物血液中的红细胞没有细胞核和细胞器，因此用人血代替鸡血来进行该实验难以取得成功。答案(1)(2)加速血细胞的破裂DNA在2 mol/L NaCl溶液中的溶解度，随NaCl溶液浓度的降低而减小(3)充分预冷提取含杂质较少(或较纯净)的DNA(利用DNA不溶于酒精的性质，可除去细胞中溶于酒精的物质而得到较纯的DNA)(4)二苯胺蓝色(5)人血含DNA太少(成熟的红细胞没有细胞核)
