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1、2022年高考生物一輪復(fù)習(xí) 專題三 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)與植物有效成分的提取 1.現(xiàn)代生物學(xué)已向兩個方面發(fā)展，宏觀研究的水平為生態(tài)系統(tǒng)水平，微觀研究的水平為分子水平。對于分子的研究，其物質(zhì)的提取和分離顯得尤為重要。下面是物質(zhì)提取和分離的相關(guān)問題，請回答： (一)DNA分子的提取和分離 (1)在提取菜花細(xì)胞中的DNA時，采用的是研磨法，為什么不能像用雞血那樣，用蒸餾水使其破裂？ (2)在提取實(shí)驗(yàn)過程中用到兩種濃度的NaCl溶液，說明其作用： ①2 mol/LNaCl溶液：____________________； ②0.14 mol/L NaCl溶液：________________

2、。 (3)在整個操作過程中，每100 mL血液中加入3 g檸檬酸鈉的作用是__________。 (4)鑒定DNA所用的試劑是__________。 (二)血紅蛋白的提取和分離 (1)在血紅蛋白的提取和分離過程中：粗分離、純化和純度鑒定時，都會用到緩沖溶液，其作用是__________。 (2)在洗脫過程中，對洗脫液的流速要求穩(wěn)定的目的是__________。 (三)不同的化學(xué)物質(zhì)，其理化特性不同，提取方法也有所差異，如胡蘿卜素不溶于水，易溶于__________，因此可以用__________方法進(jìn)行提取。 答案：(一)(1)植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁，不會吸水漲破，只有通過研磨，才能

3、釋放出DNA。 (2)①溶解DNA分子，過濾并除去不溶于NaCl溶液的雜質(zhì)?、谑笵NA分子析出，過濾并除去溶于NaCl溶液中的雜質(zhì)　(3)防止出現(xiàn)凝血　(4)二苯胺 (二)(1)維持血紅蛋白環(huán)境中 pH的穩(wěn)定 (2)維持操作壓的穩(wěn)定 (三)有機(jī)溶劑　有機(jī)溶劑萃取 解析：(一)(1)DNA分子提取中理想的材料為富含DNA的細(xì)胞，動物中雞血紅細(xì)胞具有細(xì)胞核，放入蒸餾水中會使細(xì)胞漲破釋放出DNA，而植物細(xì)胞中含有細(xì)胞壁不能因吸水而漲破。(2)實(shí)驗(yàn)過程中兩次用到NaCl溶液，初次為2 mol/L的 NaCl溶液，用于溶解DNA，而0.14 mol/L的 NaCl溶液會使DNA析出。(3)為了

4、防止凝血現(xiàn)象的發(fā)生應(yīng)加入檸檬酸鈉。(4)鑒定DNA所用的試劑為二苯胺試劑。 (二)(1)為保持蛋白質(zhì)的生理活性，防止變性從而用緩沖液保持pH的恒定。(2)洗脫液的流速變化過快，易使操作壓變化過大，從而使洗脫物質(zhì)的下降速率變化過大，導(dǎo)致分離純化不充分。 (三)胡蘿卜素的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。因此可以用有機(jī)溶劑作萃取劑，以萃取的方法來提取。 2．在遺傳病及刑偵破案中常需要對樣品DNA進(jìn)行分析。PCR技術(shù)能快速擴(kuò)增DNA片段，在幾個小時內(nèi)復(fù)制出上百萬份的DNA拷貝，有效地解決了因?yàn)闃悠分蠨NA含量太低而難以對樣品進(jìn)行分析研究的問題。據(jù)圖回答相關(guān)問題： 　　　　　　　　　

5、　 (1)在相應(yīng)的橫線上寫出引物Ⅱ，并在復(fù)性這一步驟中將引物Ⅱ置于合適的位置。 (2)在相應(yīng)的橫線上寫出循環(huán)一次后生成的DNA分子。 (3)若將作為原料的四種脫氧核苷酸用32P標(biāo)記，請分析循環(huán)一次后生成的DNA分子的特點(diǎn)：__________，循環(huán)n次后生成的DNA分子中不含放射性的單鏈占總單鏈的比例為__________。 (4)PCR反應(yīng)過程的前提條件是__________，PCR技術(shù)利用了DNA的__________原理解決了這個問題。 (5)在對樣品DNA分析過程中發(fā)現(xiàn)，DNA摻雜著一些組蛋白，要去除這些組蛋白可加入的物質(zhì)是__________。 答案：(1)5′—G—A—

6、OH HO—A—G—5′ 5′—G—G…T—C—3′　3′—C—C……A—G—5′ 　　　　　　72 ℃ (2)3′—C—C……A—G—5′ 　5′—G—G……T—C—3′ 　5′—G—G……T—C—3′ 　3′—C—C……A—G—5′ (3)每個DNA分子各有一條鏈含32P　1/2n (4)DNA解旋　熱變性 (5)蛋白酶 解析：(1)DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從3′端延伸DNA鏈，所以引物就提供了5′端，子鏈延伸方向?yàn)?′→3′，引物Ⅰ與b鏈部分堿基互補(bǔ)，引物Ⅱ則與a鏈部分堿基互補(bǔ)，且連接到a鏈的3′端，故引物Ⅱ的結(jié)構(gòu)為5′—G—A—OH，復(fù)性結(jié)果為：

7、 5′—G—G……T—C—3′ HO—A—G—5′ (2)經(jīng)過一次循環(huán)后，產(chǎn)生的兩個DNA分子分別含有引物Ⅰ和引物Ⅱ。 (3)由于作為原料的四種脫氧核苷酸被32P標(biāo)記，所以新合成的子鏈均含有放射性，一次循環(huán)后的兩個DNA各有一條鏈含32P。若復(fù)制n次，產(chǎn)生子鏈共2n×2，其中只有DNA母鏈不含32P，則其所占比例為2/(2n×2)＝1/2n。 (4)DNA復(fù)制是以兩條母鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對原則進(jìn)行的，因此，首先要解旋，使兩條母鏈的堿基暴露出來，才能按照堿基互補(bǔ)配對的原則把相應(yīng)的堿基一個個地連接起來。只有解旋后再以母鏈為模板合成一小段引物，引物才起作用。DNA分子在80～100 ℃

8、的溫度范圍內(nèi)變性，雙鏈解開成單鏈，當(dāng)溫度慢慢降低時，又能重新結(jié)合形成雙鏈。 (5)本題考查了DNA中雜質(zhì)蛋白質(zhì)的去除，利用酶的專一性，加入蛋白酶即可去除。 規(guī)律方法：引物的作用是提供DNA聚合酶的起點(diǎn)3′端，DNA體外擴(kuò)增同細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制一樣都是半保留復(fù)制，DNA分子的兩條母鏈分別作為模板，合成新的DNA鏈。 3．PCR技術(shù)有效地解決了因?yàn)闃悠分蠨NA含量太低而難以對樣品進(jìn)行研究的問題，而被廣泛應(yīng)用，此過程需要一種TaqDNA聚合酶。請回答有關(guān)問題： (1)體內(nèi)DNA復(fù)制過程中用解旋酶打開雙鏈DNA，而PCR技術(shù)中應(yīng)用__________。 (2)TaqDNA聚合酶是從水生耐熱細(xì)菌

9、Taq中分離的。①為什么Taq細(xì)菌能從熱泉中被篩選出來呢？__________________。 ②TaqDNA聚合酶的功能是__________。 ③TaqDNA聚合酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，可用__________法和__________法進(jìn)行分離。 ④為了使TaqDNA聚合酶能夠多次反復(fù)利用，可采用__________技術(shù)，常用的方法為__________。 (3)從土壤中分離分解尿素的細(xì)菌時，應(yīng)采取的措施是__________________，原因是__________________。 (4)相對于細(xì)菌分離，DNA分子的分離和提取操作要復(fù)雜得多。 ①在DNA提取中兩次用到蒸餾

10、水，其目的分別是________________、________________。 ②實(shí)驗(yàn)中能否以哺乳動物成熟的紅細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)材料？為什么？________________________。 (5)與體內(nèi)DNA復(fù)制相比較，PCR反應(yīng)要在__________中才能進(jìn)行，并且要嚴(yán)格控制__________條件。 (6)PCR中加入的引物有__________種，加入引物的作用是__________。 答案：(1)高溫使DNA分子熱變性 (2)①熱泉70～80 ℃的高溫條件淘汰了絕大多數(shù)微生物 ②催化脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵 ③凝膠色譜　電泳 ④固定化酶　化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法

11、 (3)將細(xì)菌在培養(yǎng)基中培養(yǎng)，其中唯一的氮源是尿素　只有能分解尿素的細(xì)菌才能在該培養(yǎng)基上生長和繁殖 (4)①使血細(xì)胞破裂，釋放出DNA分子　稀釋NaCl溶液，使DNA分子析出 ②不能，哺乳動物成熟的紅細(xì)胞中無DNA分子 (5)一定的緩沖溶液　溫度 (6)2　作為DNA復(fù)制的起點(diǎn) 解析：(1)PCR技術(shù)中用高溫使DNA分子中的氫鍵打開，從而解旋。(2)①利用細(xì)菌特有的特性而與其他細(xì)菌區(qū)分開來，Taq細(xì)菌具有耐高溫的特性，放在高溫環(huán)境下，其他絕大多數(shù)細(xì)菌死亡，而Taq細(xì)菌得以保留。②在DNA分子復(fù)制中，TaqDNA聚合酶將兩個脫氧核苷酸的脫氧核糖和另一脫氧核苷酸的磷酸連接形成磷酸二酯鍵。

12、③蛋白質(zhì)的分離可以根據(jù)其分子大小和帶電的多少使之分離，即凝膠色譜法和電泳法。④固定化酶的優(yōu)點(diǎn)即為可重復(fù)利用，由于酶分子小，可以用化學(xué)結(jié)合法，也可用物理吸附法，而不用包埋法。(3)在分離分解尿素的細(xì)菌時，應(yīng)在培養(yǎng)基中加入尿素這一種氮源而使不能利用尿素的細(xì)菌不能生存。(4)①在使用蒸餾水時，第一次使血細(xì)胞破裂，第二次使NaCl溶液濃度降低至0.14 mol/L。(5)PCR反應(yīng)是在一定的緩沖溶液中進(jìn)行的，并需嚴(yán)格控制好溫度條件。(6)PCR中與體內(nèi)DNA復(fù)制過程中的原料是完全相同的，并加入小段DNA或RNA作為引物。引導(dǎo)DNA復(fù)制，可以使游離的脫氧核苷酸與之結(jié)合形成磷酸二酯鍵，成為DNA復(fù)制的起點(diǎn)

13、。 4．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)家蠅體內(nèi)存在一種擴(kuò)展力活性蛋白。這種蛋白質(zhì)具有極強(qiáng)的抗菌能力，受到研究者重視。 (1)分離該抗菌蛋白可用電泳法，其原理是根據(jù)蛋白質(zhì)分子的__________、大小及形狀不同，在電場中的__________不同而實(shí)現(xiàn)分離。 (2)可用金黃色葡萄球菌來檢驗(yàn)該蛋白的體外抗菌特性抗菌實(shí)驗(yàn)所用培養(yǎng)基中的牛肉膏和蛋白胨主要為細(xì)菌生長提供__________和__________。 (3)分別在加入和未加入該抗菌蛋白的培養(yǎng)基中接種等量菌液。培養(yǎng)一定時間后，比較兩種培養(yǎng)基中菌落的__________，確定該蛋白質(zhì)的抗菌效果。 (4)細(xì)菌培養(yǎng)常用的接種方法有__________和__

14、________。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對使用過的培養(yǎng)基應(yīng)進(jìn)行__________處理。 答案：(1)電荷 (帶電情況)　遷移速度 (2)碳源　氮源 (3)數(shù)量 (4)平板畫線法　稀釋涂布平板法(稀釋混合平板法)　滅菌 解析：不同蛋白質(zhì)分子的帶電情況、大小及形狀不同，導(dǎo)致其在電泳時在電場中的遷移速度不同而實(shí)現(xiàn)分離。將抗菌蛋白加入金黃色葡萄球菌培養(yǎng)基后，可根據(jù)菌落多少來判斷其抗菌效果。 5．根據(jù)從胡蘿卜中提取胡蘿卜素的相關(guān)知識及胡蘿卜素的性質(zhì)，回答下列問題。 (1)胡蘿卜素是__________色的結(jié)晶。從胡蘿卜中提取胡蘿卜素，常用__________作為溶劑，原因是__________。

15、 (2)從胡蘿卜中提取胡蘿卜素常用的方法是__________法。用這種方法提取胡蘿卜素的主要步驟是：粉碎、干燥、__________、__________、__________。 (3)在胡蘿卜顆粒的加熱干燥過程中，應(yīng)嚴(yán)格將__________和__________控制在一定范圍內(nèi)，原因是__________。 (4)提取的胡蘿卜素可通過__________法進(jìn)行鑒定，在鑒定過程中需要用__________對照。 (5)一般情況下，提取胡蘿卜素時，提取效率與原料顆粒的含水量成__________比。 答案：(1)橘黃　親脂性有機(jī)溶劑(或有機(jī)溶劑)　胡蘿卜素是脂質(zhì)物質(zhì) (2)萃取　萃

16、取　過濾　濃縮 (3)溫度　時間　溫度過高和時間過長會導(dǎo)致胡蘿卜素分解 (4)紙層析　標(biāo)準(zhǔn)樣品 (5)反 解析：胡蘿卜素為橘黃色結(jié)晶，易溶于親脂性有機(jī)溶劑，萃取后可用層析法進(jìn)行鑒定，提取時，原料的含水量越低，提取效率越高。 下圖是利用PCR技術(shù)和電泳技術(shù)進(jìn)行的某一次親子鑒定結(jié)果圖譜，請根據(jù)圖譜和所學(xué)知識回答問題。 (1)PCR技術(shù)能把某一DNA分子片段進(jìn)行擴(kuò)增。它是利用了DNA的________原理，通過控制________來控制DNA________與結(jié)合。 (2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA的過程中還需要________酶的作用，但它必須在相應(yīng)的________的作用下才

17、能完成對DNA的復(fù)制。假若有一段DNA序列為： 5′—GTTAACCTTAG—3′ 3′—CAATTGGAATC—5′ 所用引物Ⅰ為：5′—GTTA—OH，則引物Ⅱ?yàn)椋篲_______。 (3)圖①是把含有21個氨基酸的多肽進(jìn)行水解，得到的氨基酸混合物進(jìn)行電泳的結(jié)果，故可推知該多肽由________種氨基酸構(gòu)成。 (4)圖②為通過提取某小孩和其母親，以及待測定的四位男性的DNA，分別由酶處理后，生成含有若干DNA片段，并進(jìn)行擴(kuò)增得到的混合物，然后進(jìn)行電泳所得到的一組DNA指紋圖譜，請分析：F1～F4中，你認(rèn)為圖②中________是該小孩真正生物學(xué)上的父親。為什么？_________

18、_______________________________________________________________。 答案：(1)熱變性　溫度　解旋 (2)DNA聚合　引物　5′—CTAA—OH (3)6 (4)F2　因?yàn)镃和F2兩者之間的DNA指紋圖譜相同 解析：PCR技術(shù)是在體外模擬體內(nèi)DNA復(fù)制過程，利用DNA的熱變性原理，替代原有的解旋酶的作用，增加了耐高溫的DNA聚合酶，但是要提供現(xiàn)成的引物，引物序列和目的基因的兩端的堿基互補(bǔ)配對。氨基酸混合物進(jìn)行電泳時，相同的氨基酸因?yàn)橄鄬Ψ肿淤|(zhì)量和所帶電荷數(shù)相同，所以在凝膠上只出現(xiàn)1條帶，圖①所示圖譜出現(xiàn)6條帶，所以該多肽由6種氨基酸組成。從遺傳角度分析，兒子的DNA一半來自父方，一半來自母方，仔細(xì)觀察圖②不難發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)1～F4中F1、F3、F4不可能是孩子的父親，C和F2兩者之間的DNA指紋圖譜相同，所以F2最可能是其父親。