2022年高考生物大一輪復(fù)習(xí) 6蛋白質(zhì)和DNA技考題演練 中圖版選修11.某生物興趣小組在“蛋白質(zhì)的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，準(zhǔn)備從豬的血液中初步提取血紅蛋白，設(shè)計(jì)的“血紅蛋白提取、分離流程圖”如下：請回答下列有關(guān)問題：(1)樣品處理中紅細(xì)胞的洗滌要用_反復(fù)沖洗、離心。向紅細(xì)胞懸液中加入一定量的低濃度pH=7.0的緩沖液并充分?jǐn)嚢瑁梢云扑榧t細(xì)胞，破碎細(xì)胞的原理是_。(2)血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是_，若要盡快達(dá)到理想的透析效果，可以_(寫出一種方法)。(3)電泳利用了待分離樣品中各種分子的_等的差異，而產(chǎn)生不同遷移速度，實(shí)現(xiàn)各種分子的分離。(4)一同學(xué)通過血紅蛋白醋酸纖維薄膜電泳，觀察到正常人和鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的血紅蛋白電泳結(jié)果如圖所示。由圖可知攜帶者有_種血紅蛋白，從分子遺傳學(xué)的角度作出的解釋是_?！窘馕觥?1)洗滌紅細(xì)胞所用的溶液是生理鹽水，根據(jù)滲透作用原理，將紅細(xì)胞置于低滲溶液中，紅細(xì)胞會吸水漲破，釋放出血紅蛋白。(2)血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是除去樣品中的小分子雜質(zhì)；可通過增加緩沖液的量或及時(shí)更換緩沖液等方法縮短透析時(shí)間，能盡快達(dá)到理想的透析效果。(3)由于各種分子帶電性質(zhì)以及分子大小、形狀等的差異，在電泳過程中產(chǎn)生了不同的遷移速度，實(shí)現(xiàn)各種分子的分離。(4)根據(jù)圖示可知，鐮刀型細(xì)胞貧血癥的攜帶者含有兩種血紅蛋白，原因是攜帶者具有(控制血紅蛋白的)一對等位基因，分別控制合成兩種不同的蛋白質(zhì)。答案：(1)生理鹽水滲透原理(當(dāng)外界溶液濃度低于動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水漲破)(2)除去小分子雜質(zhì)增加緩沖液的量或及時(shí)更換緩沖液(3)帶電性質(zhì)以及分子大小、形狀(4)2攜帶者具有(控制血紅蛋白的)一對等位基因，可以控制合成兩種不同的蛋白質(zhì)2.(xx·廣東高考改編)地中海貧血癥屬于常染色體遺傳病。一對夫婦生有一位重型地中海貧血癥患兒，分析發(fā)現(xiàn)，患兒血紅蛋白鏈第39位氨基酸的編碼序列發(fā)生了點(diǎn)突變(CT)。用PCR擴(kuò)增包含該位點(diǎn)的一段DNA片段l，突變序列的擴(kuò)增片段可用一種限制酶酶切為大小不同的兩個(gè)片段m和s；但正常序列的擴(kuò)增片段不能被該酶酶切，如圖a。目前患兒母親再次懷孕，并接受了產(chǎn)前基因診斷。家庭成員及胎兒的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物酶切電泳帶型示意圖見圖b。(終止密碼子為UAA、UAG、UGA。)(1)在獲得單鏈模板的方式上，PCR擴(kuò)增與體內(nèi)DNA復(fù)制不同，前者通過_解開雙鏈，后者通過_解開雙鏈。(2)據(jù)圖分析，胎兒的基因型是_(基因用A、a表示)?；純夯疾】赡艿脑蚴莀的原始生殖細(xì)胞通過_過程產(chǎn)生配子時(shí)，發(fā)生了基因突變；從基因表達(dá)水平分析，其患病是由于_?！窘忸}指南】解答本題需要明確以下兩點(diǎn)：(1)體內(nèi)DNA復(fù)制與PCR的區(qū)別、基因突變的有關(guān)知識。(2)能夠準(zhǔn)確識別電泳結(jié)果的圖示，并根據(jù)圖示寫出親代和子代的基因型?！窘馕觥?1)PCR是體外擴(kuò)增DNA的方式，通過高溫使雙鏈解開，體內(nèi)DNA的復(fù)制則是通過解旋酶使DNA雙鏈解開。(2)由題意可知重型地中海貧血癥是隱性遺傳病，突變后的序列可以被剪切成m和s兩個(gè)片段，而正常序列無法被剪切，因此母親、父親、患兒和胎兒的基因型分別為AA、Aa、aa和Aa。母親和父親的基因型為AA和Aa，生下患兒可能是因?yàn)槟赣H的原始生殖細(xì)胞通過減數(shù)分裂產(chǎn)生配子時(shí)發(fā)生了基因突變。由圖可知，該突變?yōu)槟０彐溕系腉TC突變成了ATC，mRNA上由CAG變成UAG，因此終止密碼子提前出現(xiàn)，使翻譯提前終止。答案：(1)高溫解旋酶(2)Aa母親減數(shù)分裂mRNA上編碼第39位氨基酸的密碼子變?yōu)榻K止密碼子，鏈的合成提前終止，鏈變短而失去功能【延伸探究】電泳法只能分離蛋白質(zhì)分子嗎？試分析原因。提示：不是。電泳是指帶電粒子在電場的作用下發(fā)生遷移的過程，該方法除用于分離蛋白質(zhì)外，也可用于分離大小不等的DNA片段。3.(xx·威海模擬)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)家蠅體內(nèi)存在著一種抗菌活性蛋白。這種蛋白具有極強(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?？咕鷮?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(shí)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_。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對使用過的培養(yǎng)基應(yīng)進(jìn)行_處理?！窘忸}指南】解答本題需要明確以下三點(diǎn)：(1)分離蛋白質(zhì)的原理和常用方法。(2)微生物的培養(yǎng)基的成分和作用。(3)微生物培養(yǎng)的接種方法和無菌技術(shù)?！窘馕觥?1)電泳法分離蛋白質(zhì)的原理是根據(jù)蛋白質(zhì)分子的電荷(帶電情況)、大小及形狀不同，在電場中的遷移速度不同而實(shí)現(xiàn)分離。(2)牛肉膏和蛋白胨均為天然成分，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，主要為細(xì)菌生長提供碳源和氮源。(3)由于抗菌蛋白能夠抑制微生物的生長，因此在加入該抗菌蛋白的培養(yǎng)基上長出的菌落少，通過比較菌落數(shù)量即可確定該抗菌蛋白的抗菌效果。(4)細(xì)菌培養(yǎng)常用的接種方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，為避免有害菌污染環(huán)境，對使用過的培養(yǎng)基應(yīng)進(jìn)行滅菌處理。答案：(1)電荷(帶電情況)遷移速度(2)碳源氮源(3)數(shù)量(4)平板劃線法稀釋涂布平板法滅菌4.(xx·濟(jì)寧模擬)資料顯示，近十年來，PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))技術(shù)成為分子生物實(shí)驗(yàn)的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA半保留復(fù)制的特性，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如圖)，在很短的時(shí)間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，使分子生物實(shí)驗(yàn)所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。請據(jù)圖回答下列有關(guān)問題：(1)加熱至95的目的是使DNA樣品的_鍵斷裂，此過程在生物體細(xì)胞內(nèi)是通過_酶的作用來完成的。(2)新合成的DNA分子與模板DNA分子完全相同的原因是_和_。(3)PCR技術(shù)不僅為遺傳病的診斷帶來了便利，而且改進(jìn)了檢測細(xì)菌和病毒的方法。若要檢測一個(gè)人是否感染了艾滋病病毒，你認(rèn)為可用PCR技術(shù)擴(kuò)增他血液中的()A.白細(xì)胞DNAB.病毒的蛋白質(zhì)C.血漿中的抗體D.病毒的核酸【解析】(1)PCR的原理是高溫使DNA的氫鍵斷裂，雙鏈打開。(2)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)和堿基互補(bǔ)配對原則能夠保證子鏈DNA分子和母鏈DNA分子一樣。(3)因?yàn)橛玫木褪荘CR技術(shù)，也就是擴(kuò)增病毒的核酸(包括RNA和DNA)。PCR是不能擴(kuò)增蛋白質(zhì)的，所以不可能是B項(xiàng)和C項(xiàng)，因?yàn)樗鼈兊谋举|(zhì)都是蛋白質(zhì)。至于白細(xì)胞DNA，主要是體細(xì)胞的DNA，人類的體細(xì)胞DNA基本相同，擴(kuò)增了也沒有太大差異，無法用于鑒別HIV。即使擴(kuò)增白細(xì)胞DNA，若HIV曾將核酸插入其中(也就是感染)，由于人體細(xì)胞DNA的數(shù)目極為龐大也會掩蓋HIV的特異性，也無法用于檢測。答案：(1)氫解旋(2)DNA分子中獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)復(fù)制過程中嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對原則(3)D5.凝膠色譜技術(shù)是一種快速而又簡單的分離技術(shù)，對高分子物質(zhì)有很好的分離效果，目前已經(jīng)被多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，不但應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，而且已經(jīng)大規(guī)模地用于工業(yè)生產(chǎn)。據(jù)圖回答問題：(1)a、b均為蛋白質(zhì)分子，其中先從層析柱中洗脫出來的是_，原因是_。(2)自己制作凝膠色譜柱時(shí)，在色譜柱底部d位置相當(dāng)于多孔板的結(jié)構(gòu)可由_替代。(3)裝填凝膠色譜柱時(shí)，色譜柱內(nèi)不能有氣泡存在，原因是_。(4)若選用Sephadex G-75，則“G”表示_，75表示_。【解題指南】解答本題時(shí)需注意以下兩點(diǎn)：(1)凝膠色譜柱分離原理：相對分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)只能在凝膠間隙移動(dòng)，相對分子質(zhì)量較小的則進(jìn)入凝膠內(nèi)部通道。(2)凝膠色譜柱的填充成功與否影響蛋白質(zhì)的分離?！窘馕觥?1)用凝膠色譜技術(shù)分離各種不同蛋白質(zhì)時(shí)，大分子物質(zhì)由于直徑較大，只能分布于顆粒之間，所以向下移動(dòng)的速度較快。小分子物質(zhì)除了可在凝膠顆粒間隙中擴(kuò)散外，還可以進(jìn)入凝膠顆粒的微孔，在向下移動(dòng)的過程中，從一個(gè)凝膠顆粒內(nèi)擴(kuò)散到顆粒間隙后再進(jìn)入另一凝膠顆粒內(nèi)，如此不斷地進(jìn)入和擴(kuò)散，小分子物質(zhì)的下移速度落后于大分子物質(zhì)，所以大分子物質(zhì)先洗脫出來。(2)自己制作凝膠色譜柱時(shí)，在色譜柱底部d位置相當(dāng)于多孔板的結(jié)構(gòu)可由尼龍網(wǎng)和尼龍紗替代。(3)在色譜柱中裝填凝膠的時(shí)候要盡量緊密，以降低凝膠顆粒之間的空隙。一是在裝填凝膠柱時(shí)，不得有氣泡存在，因?yàn)闅馀輹噥y洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序，降低分離效果。二是凝膠色譜操作過程中，不能發(fā)生洗脫液流干、露出凝膠顆粒的現(xiàn)象。答案：(1)aa相對分子質(zhì)量較大，無法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，只能在凝膠間隙移動(dòng)，路程較短，移動(dòng)速度較快(2)尼龍網(wǎng)和尼龍紗(3)氣泡會攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序，降低分離效果(4)凝膠的交聯(lián)程度，膨脹程度及分離范圍凝膠得水值，即每克凝膠膨脹時(shí)吸水7.5 g6.聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)。請回答下列有關(guān)PCR技術(shù)的基本原理及應(yīng)用的問題。(1)DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，通常將_的末端稱為5端，當(dāng)引物與DNA母鏈通過堿基互補(bǔ)配對結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的_開始延伸DNA鏈。(2)PCR利用DNA的熱變性原理解決了打開DNA雙鏈的問題，但又導(dǎo)致了DNA聚合酶失活的新問題。到20世紀(jì)80年代，科學(xué)家從一種Taq細(xì)菌中分離到_，它的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用解決了以上問題。要將Taq細(xì)菌從其他普通的微生物中分離出來，所用的培養(yǎng)基叫_。(3)PCR的每次循環(huán)可以分為_三步。假設(shè)在PCR反應(yīng)中，只有一個(gè)DNA片段作為模板，請計(jì)算在5次循環(huán)后，反應(yīng)物中大約有_個(gè)這樣的DNA片段。(4)請用簡圖表示出一個(gè)DNA片段PCR反應(yīng)中第二輪的產(chǎn)物。(5)簡述PCR技術(shù)的主要應(yīng)用。【解析】(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已經(jīng)存在的核酸的3-羥基上，與DNA母鏈結(jié)合的RNA引物就提供這個(gè)羥基。(2)因PCR利用了DNA的熱變性原理解決了打開DNA雙鏈的問題，所以用于催化DNA復(fù)制過程的DNA聚合酶要具有耐高溫的特性。用選擇培養(yǎng)基可將Taq細(xì)菌從其他普通的微生物中分離出來。(3)DNA復(fù)制兩條鏈均作為模板，進(jìn)行半保留復(fù)制，所以復(fù)制5次后得到的子代DNA分子數(shù)為25=32個(gè)。(4)新合成的DNA鏈帶有引物，而最初的模板DNA的兩條鏈不帶有引物。(5)PCR技術(shù)可以對DNA分子進(jìn)行擴(kuò)增，所以可用于遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學(xué)研究、基因克隆和DNA序列分析等方面。答案：(1)磷酸基團(tuán)3端(2)耐高溫的TaqDNA聚合酶選擇培養(yǎng)基(3)高溫變性、低溫復(fù)性和中溫延伸32(4)(5)遺傳疾病的診斷、刑偵破案、古生物學(xué)研究、基因克隆和DNA序列分析(要求3項(xiàng)以上)。