2014屆高考生物 第4講 DNA和蛋白質技術與植物有效成分的提取解題高效訓練 新人教版選修1

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1、第四講DNA和蛋白質技術與植物有效成分的提取 [課堂考點集訓] 考點一　DNA與蛋白質的提純 1．(2013·鹽城二模)下列關于DNA和蛋白質提取與分離實驗的敘述正確的有(　　) A．提取細胞中的DNA和蛋白質都需用蒸餾水漲破細胞 B．用不同濃度NaCl溶液反復溶解與析出DNA，可去除蛋白質 C．蛋白質提取和分離過程中進行透析可去除溶液中的DNA D．蛋白質和DNA中，只有蛋白質可以用電泳的方法進行分離純化 解析：選B　如果提取動物細胞中的DNA和蛋白質可以用蒸餾水漲破細胞，但是如果用植物細胞來提取DNA，那么用蒸餾水就無法漲破細胞，所以應根據細胞的結構特點選擇不同的方法破

2、碎細胞(常用的有研磨法、超聲波法、酶解法等)。透析法可以將蛋白質與其他小分子化合物如無機鹽、單糖、雙糖、氨基酸等分離，但是不能將蛋白質與DNA分開。蛋白質和DNA都是大分子物質，皆可以用電泳的方法進行分離純化。DNA在NaCl溶液中的溶解度隨NaCl溶液濃度的不同而變化，當NaCl的物質的量濃度為0.14 mol/L時，DNA的溶解度最低，利用這一原理，可以使溶解在NaCl溶液中的DNA析出。 2．(2011·廣東高考)以下關于豬血紅蛋白提純的描述，不正確的是(　　) A．洗滌紅細胞時，使用生理鹽水可防止紅細胞破裂 B．豬成熟紅細胞中缺少細胞器和細胞核，提純時雜蛋白較少 C．血紅蛋白的

3、顏色可用于凝膠色譜法分離過程的監(jiān)測 D．在凝膠色譜法分離過程中，血紅蛋白比相對分子質量較小的雜蛋白移動慢 解析：選D　生理鹽水與細胞內液的濃度相等?？煞乐辜t細胞因過量吸水而漲破。在凝膠色譜法分離血紅蛋白的過程中，可根據其顏色監(jiān)測血紅蛋白的洗脫情況。蛋白質相對分子質量越大，在凝膠色譜法分離過程中的移動速度越快。 考點二　植物有效成分的提取與分離 3．有關植物芳香油的提取方法的敘述正確的是(　　) ①植物芳香油具有較強的揮發(fā)性，能隨水蒸氣蒸發(fā)，因此可利用蒸餾法提取?、趬赫シㄊ抢脵C械壓力榨出芳香油?、蹖⑿迈r的植物材料浸泡在用于萃取的有機溶劑中，然后蒸去溶劑，即可獲得植物芳香油，此為萃取法

4、 A．①②　　　　　　 B．①③ C．②③ D．①②③ 解析：選A　植物芳香油是有機物，利用其溶解性的特點，可用多種方法提取。若使用萃取法，原料應粉碎且干燥后浸泡于有機溶劑，然后蒸發(fā)出有機溶劑。 4．(2013·長春二調)下列對胡蘿卜素提取過程的分析正確的是(　　) A．在把新鮮的胡蘿卜切成米粒大小的顆粒置于烘箱中烘干時，溫度越高、干燥時間越長，烘干效果越好 B．在萃取過程中，在瓶中安裝冷凝回流裝置是為了防止加熱時有機溶劑揮發(fā) C．在濃縮干燥前，沒有必要進行過濾 D．將濾液用蒸餾裝置進行蒸餾，要收集蒸發(fā)出去的液體，蒸發(fā)出去的是胡蘿卜素，留下的是有機溶液 解析：選B　在烘干

5、胡蘿卜顆粒時要控制好溫度和時間，溫度太高、干燥時間太長，會導致胡蘿卜素分解；在濃縮干燥前，要將萃取液進行過濾，除去不溶物；將濾液用蒸餾裝置進行蒸餾，蒸發(fā)掉有機溶劑，留下濃縮的胡蘿卜素液；在萃取過程中，在瓶中安裝冷凝回流裝置是為了防止加熱時有機溶劑揮發(fā)。 考點三　PCR技術 5．多聚酶鏈式反應(PCR)是一種體外迅速擴增DNA片段的技術。請回答下列有關PCR技術的基本原理及應用問題。 (1)DNA的兩條鏈是反向平行的，通常將__________的末端稱為5′端，當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結合后，DNA聚合酶就能從引物的______________開始延伸DNA鏈。 (2)PCR利

6、用DNA的熱變性原理解決了打開DNA雙鏈的問題，但又導致了DNA聚合酶失活的新問題。到20世紀80年代，科學家從一種Taq細菌中分離到____________，它的發(fā)現和應用解決了上述問題。要將Taq細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。假設在PCR反應中，只有一個DNA片段作為模板，請計算在5次循環(huán)后，反應物中大約有____________個這樣的DNA片段。 (4)請用簡圖表示出一個DNA片段PCR反應中第二輪的產物。 解析：(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已經存在

7、的核酸的3′-羥基上，與DNA母鏈結合的RNA引物就提供這個羥基。 (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細菌從其他普通的微生物中分離出來。 (3)DNA復制兩條鏈均作為模板，進行半保留式復制，所以復制5次后得到的子代DNA分子數為25＝32個。 (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。 答案：(1)磷酸基團　3′端 (2)耐高溫的Taq DNA聚合酶　選擇培養(yǎng)基 (3)變性、復性和延伸　32 (4) [課下綜合檢測] 一、選擇題

8、 1．(2013·哈爾濱一模)在玫瑰精油的提取和胡蘿卜素的提取過程中共有的操作是(　　) A．紙層析 B．水浴加熱 C．過濾 D．加入NaCl 解析：選C　紙層析法用于胡蘿卜素的鑒定；水浴加熱用于胡蘿卜素的萃??；在玫瑰精油的提取和胡蘿卜素的提取過程中都要用到過濾；在玫瑰精油的提取中加入NaCl使油水分層。 2．(2013·黃岡模擬)在蒸餾過程中，要提高產品質量，應該采取的措施是(　　) A．提高蒸餾溫度，延長蒸餾時間 B．提高蒸餾溫度，縮短蒸餾時間 C．降低蒸餾溫度，縮短蒸餾時間 D．降低蒸餾溫度，延長蒸餾時間 解析：選D　高溫蒸氣會導致提取的香精色澤、香味較差，應

9、該降低蒸餾溫度；溫度降低了，也應延長蒸餾時間。 3．下列有關“DNA的粗提取與鑒定”實驗原理的敘述正確的是(　　) A．DNA在NaCl溶液中的溶解度，隨NaCl溶液濃度的降低而減小 B．利用DNA不溶于酒精的性質，可除去細胞中溶于酒精的物質而得到較純的DNA C．DNA是大分子有機物，易溶于水也溶于某些有機溶劑 D．在沸水浴中，DNA遇二苯胺會出現紫色反應 解析：選B　DNA在NaCl溶液中的溶解規(guī)律如下圖。DNA不溶于水和酒精等有機溶劑。在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺后呈現藍色。 4．下列操作過程的敘述中錯誤的是(　　) A．PCR實驗中使用的微量離心管、槍頭、緩沖液以

10、及蒸餾水等在使用前必須進行高壓滅菌 B．PCR所用的緩沖液和酶應分裝成小份，并在－20℃儲存 C．PCR所用的緩沖液和酶從冰箱拿出之后，迅速融化 D．在微量離心管中添加反應成分時，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必須更換 解析：選C　為了防止外源DNA等因素的污染，PCR實驗中使用的微量離心管、槍頭、緩沖液以及蒸餾水等在使用前必須進行高壓滅菌；所用的緩沖液及酶應分裝成小份保存，并使用一次性槍頭。在冰箱中放置的緩沖液和酶從冰箱中取出后應放在冰塊上緩慢融化，而不能迅速融化。 5．下列有關“DNA的粗提取與鑒定”實驗的敘述，正確的是(　　) A．利用DNA溶于酒精，而蛋白質不溶于酒精，

11、可將DNA與蛋白質分離 B．利用高溫能使蛋白質變性，卻對DNA沒有影響的特性，可將DNA與蛋白質分離 C．在溶有DNA的物質的量濃度為2 mol/L的氯化鈉溶液中緩緩加入蒸餾水，輕輕攪拌后過濾，取濾液進行以后的實驗 D．在DNA濾液中加入嫩肉粉，通過木瓜蛋白酶的作用，可將DNA與蛋白質分離 解析：選D　利用DNA不溶于酒精，而蛋白質溶于酒精，可將DNA和蛋白質分開。溫度過高也會影響DNA的特性，如PCR技術。在物質的量濃度為2 mol/L的氯化鈉溶液中DNA溶解度最大，但加入蒸餾水后，DNA溶解度降低，DNA析出，過濾后應取其黏稠物進行以后的實驗。蛋白酶能分解蛋白質，而不能分解DNA。

12、 6．紅細胞中含有大量血紅蛋白，我們可以選用豬、牛、羊或其他脊椎動物的血液進行實驗來提取和分離血紅蛋白。下列對血紅蛋白提取和分離的敘述，錯誤的是(　　) A．血紅蛋白提取和分離一般按照樣品處理→粗分離→純化→純度鑒定的順序進行 B．純化過程中要用生理鹽水充分溶脹凝膠來配制凝膠懸浮液 C．粗分離時透析的目的是去除相對分子質量較小的雜質 D．可經SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳進行純度鑒定 解析：選B　蛋白質的提取和分離一般分為四步：樣品處理、粗分離、純化和純度鑒定，提取和分離血紅蛋白時，首先通過洗滌紅細胞、血紅蛋白的釋放、離心等操作收集到血紅蛋白溶液，即樣品處理；再通過透析法除去相對分子質

13、量較小的雜質，即樣品的粗分離；然后通過凝膠色譜法將相對分子質量較大的雜蛋白除去，即樣品純化，純化過程中凝膠應用蒸餾水充分溶脹后，配制成凝膠懸浮液，而不是用生理鹽水；最后經SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳進行純度鑒定。 7．下列植物芳香油的提取所選取的原料、植物芳香油的名稱及適宜的提取方法不正確的是(　　) A．玫瑰花、玫瑰精油、壓榨法 B．橘皮、橘皮精油、壓榨法 C．茉莉花、茉莉浸膏、萃取法 D．薰衣草莖和葉、熏衣草油、蒸餾法 解析：選A　蒸餾法一般適用于提取揮發(fā)性的芳香油；壓榨法一般適用于對易焦糊原料的提??；萃取法適用范圍較廣。 8．研究發(fā)現柚皮精油和乳酸菌素(小分子蛋白質)均有抑菌

14、作用，兩者的提取及應用如下圖所示。抑菌實驗中，在長滿致病菌的平板上，會出現以抑菌物質為中心的透明圈。下列相關敘述不正確的是(　　) A．柚皮易焦糊，宜采用壓榨法提取柚皮精油 B．篩選乳酸菌A時可選用平板劃線法或稀釋涂布平板法 C．電泳法純化乳酸菌素時，若分離帶電荷相同的蛋白質，則其分子量越大，電泳速度越快 D．可通過測定透明圈的大小來比較柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果 解析：選C　柚皮精油的提取一般用壓榨法；篩選菌種一般用固體選擇培養(yǎng)基，常用接種方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法；電泳法純化乳酸菌素時，若分離帶電荷相同的蛋白質，則其分子量越大，電泳速度越慢；抑菌實驗中，在長滿致病菌的

15、平板上，會出現以抑菌物質為中心的透明圈，可通過測定透明圈的大小來比較柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。 二、非選擇題 9．根據植物芳香油提取的相關知識，回答下列問題： (1)玫瑰精油的提取可使用如圖所示裝置，這種方法叫____________法；蒸餾時收集的蒸餾液____________________(填“是”或“不是”)純的玫瑰精油，原因是________________________。進水口是圖中的________(填圖中的編號)。 (2)檸檬芳香油的提取常用________法。 (3)胡蘿卜素是________色的結晶。從胡蘿卜中提取胡蘿卜素常用________法，常用做溶

16、劑的為________(填“水溶性有機溶劑”或“水不溶性有機溶劑”)。 解析：(1)不同的植物精油的提取方法不同，玫瑰精油穩(wěn)定性強，難溶于水，用水蒸氣蒸餾法提取。(2)因為在水中蒸餾會導致檸檬原料焦糊和其中的有效成分水解，所以檸檬芳香油的制備一般用壓榨法。(3)胡蘿卜素是脂溶性的，所以能用水不溶性有機溶劑進行萃取。 答案：(1)水蒸氣蒸餾　不是　玫瑰精油隨水蒸氣一起蒸餾出來，所得到的是油水混合物　③　(2)壓榨　(3)橘黃　萃取　水不溶性有機溶劑 10．下圖表示以雞血為實驗材料進行DNA的粗提取與鑒定的操作程序，請分析回答下列問題：

17、 (1)步驟一中，向雞血細胞液中加入________并攪拌，可使雞血細胞破裂。 (2)步驟二中，過濾后收集含有DNA的________。 (3)步驟三、四的操作原理是__________________________________________________ ________________________________________________________________________， 步驟四通過向溶液中加入________調節(jié)NaCl溶液的物質的量濃度為________mol/L時

18、，DNA將會析出，過濾去除溶液中的雜質。 (4)步驟七：向步驟六過濾后的________中，加入等體積的冷卻的________，靜置2～3 min，溶液中會出現____色絲狀物，這就是粗提取的DNA。 (5)步驟八：DNA遇________試劑，沸水浴5 min，冷卻后，溶液呈________色。 解析：破碎紅細胞應用蒸餾水，使之吸水漲破。DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，在2 mol/L的NaCl中DNA溶解，在0.14 mol/L的NaCl溶液中DNA析出?？赏ㄟ^加入蒸餾水將2 mol/L NaCl溶液稀釋為0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出。DNA不溶于冷酒精

19、，遇二苯胺加熱呈藍色反應。 答案：(1)蒸餾水　(2)濾液　(3)DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，通過控制NaCl溶液的濃度去除雜質　蒸餾水　0.14　(4)濾液　酒精　白　(5)二苯胺　藍 11．(2013·煙臺調研)某生物興趣小組在“蛋白質的提取和分離”實驗中，準備從豬的血液中初步提取血紅蛋白，設計的“血紅蛋白提取、分離流程圖”如下： 請回答下列有關問題： (1)樣品處理中紅細胞的洗滌要用____________________反復沖洗、離心。向紅細胞懸液中加入一定量的低濃度pH＝7.0的緩沖液并充分攪拌，可以破碎紅細胞，破碎細胞的原理是__

20、______________。 (2)血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是______________，若要盡快達到理想的透析效果，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，而產生不同遷移速度，實現各種分子的分離。 (4)一同學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胞貧血癥患者的血紅蛋白電泳結果如圖所示。由圖可知攜帶者有______________種血紅蛋白，從分子遺傳學的角度作出的解釋是_____________________________

21、_______________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)洗滌紅細胞所用的溶液是生理鹽水，根據滲透作用原理，將紅細胞置于低滲溶液中，紅細胞會吸水漲破，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；可通過增加緩沖液的量或及時更換緩沖液等方法縮短透析時間，盡快達到理想的透析效果。(3)由于各種分子帶電性質以及分子大小、形狀等的差異，在電泳過程中產生了不同的遷移速度，實現各種分子的分離。(4)根據圖示可知，鐮刀型細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。 答案：(1)生理鹽水　滲透原理(當外界溶液濃度低于動物細胞內液濃度時，細胞吸水漲破) (2)除去小分子雜質　增加緩沖液的量或及時更換緩沖液 (3)帶電性質以及分子大小、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