【课堂新坐标，同步备课参考】2013-2014学年高中生物（苏教版）选修1教师用书：第4章 生物化学与分子生物学技术实践
文档属性
| 名称 | 【课堂新坐标，同步备课参考】2013-2014学年高中生物（苏教版）选修1教师用书：第4章 生物化学与分子生物学技术实践 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 6.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2014-07-29 12:54:22 | ||
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文档简介
第一节生物成分的分离与测定技术
(教师用书独具)
●课标要求
1．结合离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质的知识掌握其方法原理和方法要领。
2．结合蒸馏、电泳等相关知识掌握其原理和操作流程。
3．结合提取橘皮中芳香油的知识掌握利用蒸馏法提取橘皮中的芳香油。
●课标解读
1．掌握分离与测定生物成分中蛋白质的技术。
2．掌握采用醋酸纤维薄膜电泳的方法分离并纯化蛋白质。
3．掌握采用水蒸气蒸馏法和脂溶性有机溶剂提取法提取脂肪成分。
●教学地位
本节内容系统介绍了离心沉降法和薄膜透析 ( http: / / www.21cnjy.com )法分离蛋白质、蒸馏、血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳、提取橘皮中的芳香油等知识，是本章的核心内容之一，是高考中的常考内容。
●教法指导
1．可利用多媒体动画展示离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质的过程。
2．可充分创造实验条件让学生提取橘皮中的芳香油。
(教师用书独具)
●新课导入建议
可通过展示相关图片，创设问题情景导入本课。
●教学流程设计
学生课前预习：阅读教材P64－72，填写【 ( http: / / www.21cnjy.com )课前自主导学】，完成“思考交流1、2”。 步骤1：情景导课：以【新课导入建议】引出本章和本节课题。 步骤2：根据创设的情景，通过【课堂互动探究】探究1分析、理解蛋白质分子在凝胶中的运动情况。通过例1巩固、提高。 步骤3：结合凝胶色谱的原理过渡至醋酸纤维薄膜电泳的教学。
步骤7：回扣基础知识，将检查、批阅【课前自 ( http: / / www.21cnjy.com )主导学】时学生出错较多的部分进行强化，重点对【正误判断】部分进行辨析。 步骤6：通过【课堂互动探究】探究3帮助学生认识植物芳香油提取的三种提取方法，利用例3验收、巩固。 步骤5：结合芳香油的理化性质过渡至植物芳香油的提取的教学。 步骤4：通过【课堂互动探究】探究2帮助学生认识醋酸纤维薄膜电泳。利用例2验收、巩固。
步骤8：引导学生通过合作， ( http: / / www.21cnjy.com )整理本课题的重点、难点内容，利用【本课知识小结】进行总结，建立知识网络。理解并记忆【结论语句】。 步骤9：通过【当堂双基达标】进行当堂检测验收。
课 标 解 读 重 点 难 点
1.掌握分离与测定生物成分中蛋白质的技术。
2.掌握采用醋酸纤维薄膜电泳的方法分离并纯化蛋白质。
3.掌握采用水蒸气蒸馏法和脂溶性有机溶剂提取法提取脂肪成分。 1.离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质。(重难点)
2.凝胶色谱法分离蛋白质。(重点)
3.利用蒸馏法提取橘皮中的芳香油。(重难点)
离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质
1.细胞中蛋白质的释放
在提取蛋白质时，可以采用研磨与超声波结合的方法将生物组织或细胞完全破碎，使蛋白质从细胞中释放出来，并使其溶解在适当的抽提液中。
2．抽提液的选择
要根据蛋白质的特性而定，一般酸性蛋白质用偏碱性溶液抽提，碱性蛋白质用偏酸性溶液抽提，脂蛋白等则可用有机溶剂抽提。
3．离心沉降法分离蛋白质
通过控制离心速度，使分子大小、密度不同的蛋白质发生沉降分层，从而达到分离出不同种类蛋白质的目的。
4．薄膜透析法分离蛋白质
利用蛋白质分子不能透过半透膜的特性，使蛋白质与其他小分子化合物分离开的纯化蛋白质的方法。
凝胶色谱法分离蛋白质
1.凝胶色谱法的概念
是根据蛋白质分子的大小，对其进行有效分离的方法。
2．凝胶
(1)组成：由胶体溶液凝结而成的固体物质。
(2)成分：由葡聚糖、琼脂糖等多糖类化合物。
(3)结构：小球体内部具有很细微的多孔网状结构。
3．分离蛋白质的原理
①大分子蛋白质不能进入凝胶内部而沿凝胶颗粒间的空隙移动，洗脱路程较短，移动速度较快，最先流出柱外。
②小分子蛋白质可以进入凝胶颗粒内部的多孔网状结构，洗脱路程较长，移动速度缓慢，以致较长时间流出柱外。
蒸馏
1.蒸馏的概念
将液体加热至沸腾，使液体变为蒸气，然后使蒸气冷却再凝结为液体，这两个过程联合操作称为蒸馏。
2．蒸馏分离物质的原理
蒸馏可以将易挥发和不易挥发的物质分离开来，也可将液体混合物中沸点不同的物质分离开来。
血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳
实验步骤 操作方法
平悬薄膜 将点样端平贴在电泳槽负极支架的“滤纸桥”上，有记号的一面朝上，另一端平贴于正极，呈绷直状态
实施电泳 盖上电泳槽盖，电泳60～90 min
染色 取下薄膜，放入染色液中浸泡5～10 min
漂洗 取出薄膜，在漂洗液中漂洗数次，直至蛋白质区底色脱净为止
脱色 用滤纸压平并吸干薄膜后，再浸入透明液中约5 min，取出后平贴于玻璃板上，待完全干燥后便成透明膜图谱，可长期保存
提取橘皮中的芳香油
1.橘皮芳香油具有诱人的橘香味，其主要成分是柠檬烯。
2．水蒸气蒸馏法
(1)适用范围：适用于能随水蒸气蒸馏而不被破坏的物质成分的提取。
(2)操作步骤
将橘皮切碎与适量的水放入蒸馏瓶―→点燃酒精灯，实施蒸馏―→用锥形瓶收集液体―→用分液漏斗分离芳香油
3．芳香油的提取方法
提取植物芳香油一般根据植物原料的特点确定具体的提取方法。
(1)对玫瑰油、薄荷油等是挥发性较强，能随水蒸气蒸发的植物芳香油通常利用蒸馏法提取。
(2)柠檬油、甜橙油易受机械压力作用而直接榨出，一般采用压榨法制得。
(3)如橘皮芳香油既可采用蒸馏法提取，也可采用压榨法制得。
(4)如制取茉莉浸膏还可采用萃取法制取。
1．离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质的原理是一样的。(×)
【提示】 不一样，前者是离心沉降，后者是根据半透膜的透性。
2．凝胶色谱法是根据蛋白质分子的大小而对其进行有效分离的方法。(√)
3．醋酸纤维薄膜电泳是采用滤纸为支持物的电泳方法。(×)
【提示】 采用醋酸纤维薄膜为支持物。
4．振荡处理后，芳香油位于分液漏斗中液体的下部。(×)
【提示】 上部。
蛋白质分子在凝胶中的运动情况分析
【问题导思】
①凝胶色谱法分离蛋白质的原理是什么？
②蛋白质分子的大小不同在凝胶中的运动情况有什么不同？
相对分子质量大 相对分子质量小
直径大小 大于凝胶颗粒空隙直径 小于凝胶颗粒空隙直径
运动方式 垂直向下运动 不规则的扩散运动
运动速度 较快 较慢
运动路程 较短 较长
洗脱次序 先从凝胶柱中洗脱出来 后从凝胶柱中洗脱出来
凝胶色谱的原理是相对分子质量小的蛋白质 ( http: / / www.21cnjy.com )进入凝胶孔道，路程长，移动速度慢；而相对分子质量大的蛋白质在凝胶外部移动，路程短，移动快，这种现象又称分子筛效应。
用凝胶色谱法分离蛋白质的实验中，相对分子质量不同的两种蛋白质在凝胶中的行进过程，可表示为图中哪一个( )
【思维导图】
( http: / / www.21cnjy.com )
【精讲精析】 如题图所示，相对分子 ( http: / / www.21cnjy.com )质量较大的蛋白质容易通过凝胶间隙，先被洗脱出来；相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部，后被洗脱出来。答案为B。
【答案】 B
1．(2013·安顺高二测试)凝胶色谱法分离蛋白质的原理依据是( )
A．根据蛋白质分子与凝胶的亲和力的大小
B．根据蛋白质相对分子质量的大小
C．根据蛋白所带电荷的多少
D．根据蛋白质溶解度的大小
【解析】 凝胶色谱法是根据蛋白质相对分子质量的大小分离蛋白质的一种方法。
【答案】 B
醋酸纤维薄膜电泳
【问题导思】
①醋酸纤维薄膜电泳的特点是什么？
②如何消除电荷对蛋白质迁移速度的影响？
1．原理
带电粒子在电场中向与其带电性相反的电极泳动的现象称为电泳。
2. 过程
配制试剂→架滤纸桥→浸泡薄膜→细心点样→平悬薄膜→实施电泳→染色→漂洗→脱色。
3．特点
(1)电泳后区带界限清晰。
(2)通电时间较短(60～90 min)。
(3)醋酸纤维薄膜对各种蛋白质都几乎完全不吸附，因此无拖尾现象。
(4)醋酸纤维薄膜对染料也没有吸附，因此不结合的染料能完全洗掉，无样品处几乎完全无色。
血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳中的注意事项
1．保持醋酸纤维薄膜的清洁，避免用手直接接触薄膜。
2．点样量要适量，2次左右即可，盖玻片的边缘应避免出现明显液滴。点样要尽量在一条直线上。
3．电泳时间不低于1 h。
4．点样处不要搭在滤纸上，以免血清渗入滤纸。
5．醋酸纤维薄膜应绷直，避免电泳槽隔离板的干扰。
6．不可同时接触正负极，防止触电。
(2013·南京高二测试)下图是人血清蛋白在以醋酸纤维薄膜为支持物，pH为8.6的巴比妥缓冲液电泳分离结果示意图，由此图不能得出的结论是( )
A．在pH为8.6的巴比妥缓冲液中γ、β、α2、α1和清蛋白都带负电荷
B．在pH为8.6的巴比妥缓冲液中电泳时，γ、β、α2、α1和清蛋白迁移速率不同
C．β球蛋白的相对分子质量一定比α球蛋白的相对分子质量大
D．在pH为8.6的巴比妥缓冲液中γ球蛋白迁移速率最慢，清蛋白迁移速率最快
【审题导析】 电泳利用了分离样品中 ( http: / / www.21cnjy.com )各种分子带电性质不同以及分子本身的大小、形状不同，使带电分子产生不同的迁移速率，从而实现样品中各种分子的分离。
【精讲精析】 带电粒子在电场中迁移的速率是带电粒子带电性质、带电量、粒子大小、粒子形状共同作用的结果。
【答案】 C
2．下列带电颗粒泳动速度最快的是( )
A．直径大、球形、净电荷多
B．直径小、球形、净电荷多
C．直径大、方形、净电荷少
D．直径小、方形、净电荷多
【解析】 一般来说，带电颗粒直径越小，越接近于球形，所带净电荷越多，则在电场中的泳动速度越快；反之，则越慢。
【答案】 B
植物芳香油的提取
【问题导思】
①植物芳香油的提取方法主要有哪几种？
②每种提取方法的原理、适用范围有什么不同？
比较方法 优点 局限性 实验原理 适用范围
压榨法 生产成本低，易保持原料原来的结构和功能 分离较为困难，出油率相对较低 通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油 适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取
萃取法 产出率高，易分离 使用有机溶剂处理不当会影响提取物的质量 使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油 适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中
1．水蒸气蒸馏法有水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏三种方法，应根据不同的提取原料选择不同的蒸馏方法。
2．压榨法必须在常温条件下进行，否则会影响产物产量和质量。
3．萃取法就是根据相似相溶原理，根据不同物质的不同沸点来蒸发或分液。
(2013·仙桃高二测试)在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸馏法和压榨法，下列关于这三种方法叙述错误的是( )
A．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解，然后把水蒸发掉，剩余部分即芳香油
B．压榨法的实验原理是通过机械加压，压榨出原料中的芳香油
C．萃取法的实验原理是使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉有机溶剂后就可以获得芳香油
D．蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
【思维导图】
( http: / / www.21cnjy.com )
植物有效成分
的提取方法―→关键是明确提
取方法的原理－
【精讲精析】 蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强 ( http: / / www.21cnjy.com )的芳香油携带出来，适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油。压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油，适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取。萃取法使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油，适用范围比较广。
【答案】 A
3．在蒸馏过程中，要提高产品质量，应该采取的措施是
( )
A．提高蒸馏温度，延长蒸馏时间
B．提高蒸馏温度，缩短蒸馏时间
C．降低蒸馏温度，缩短蒸馏时间
D．严控蒸馏温度，延长蒸馏时间
【解析】 用蒸馏法分离植物 ( http: / / www.21cnjy.com )有效成分时，温度会影响其性质，如果温度过高则破坏其结构，温度过低则分离不出其有效成分。如果在一定温度范围内延长蒸馏时间，就可以得到较多的植物有效成分。
【答案】 D
本 课 知 识 小 结
网 络 构 建
结 论 语 句
1．分离与测定生物成分中蛋白质的技术包括离心沉降法、薄膜透析法和凝胶色谱法等。
2．离心沉降法是通过控制离心速度，使分子大小、密度不同的蛋白质发生沉降分层，从而达到分离出不同种类蛋白质的目的。
3．薄膜透析法是利用蛋白质分子不能透过半透膜的特性，使蛋白质与其他小分子化合物分离开。
4．凝胶色谱法是根据蛋白质分子的大小对其进行有效分离的方法。
1．(2013·泰州高二 ( http: / / www.21cnjy.com )测试)细胞破碎后，各种蛋白质就会释放出来，再根据蛋白质的不同特性进行抽提。下列关于蛋白质抽提的措施中，不正确的是( )
A．酸性蛋白质可用稀碱性溶液抽提
B．水溶性蛋白质可用透析液(中性缓冲液)抽提
C．脂溶性蛋白质可用有机溶剂抽提
D．碱性蛋白质可用强酸性溶液抽提
【解析】 抽提蛋白质的基本原理是根据蛋白质的物理性质，加入不同的试剂后，使蛋白质溶于试剂中而抽提蛋白质。强酸、强碱都会使蛋白质变性而沉淀。
【答案】 D
2．(2013·信阳高二检测)离心沉降法是纯化蛋白质的方法之一，在这一过程中蛋白质会分层，这一现象与蛋白质的何种性质有关( )
A．酸碱性 B．所带电荷多少
C．分子大小和密度 D．种类
【解析】 根据蛋白质之间或蛋白 ( http: / / www.21cnjy.com )质与其他分子之间在分子大小和密度上的不同，采用离心沉降法，使其分层而分离；酸碱性不同可用盐析法；所带电荷多少不同可采用电泳法等。
【答案】 C
3．(2013·新乡高二期末)仔细观察下图，所带负电荷最少的球蛋白是( )
血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳图谱示意图
A．α1 球蛋白 B．α2 球蛋白
C．β 球蛋白 D．γ 球蛋白
【解析】 对于几种球蛋白来说直径相差不 ( http: / / www.21cnjy.com )大，泳动速度的差异主要来自于所带电荷多少，由图可知球蛋白由右向左泳动，因右侧为负极，且γ 球蛋白距点样处最近，所以γ 球蛋白所带负电荷最少。
【答案】 D
4．有关透析的叙述，错误的是( )
A．用于透析的薄膜要具有选择透过性
B．透析膜是一种半透膜
C．透析能使小分子自由出入，而将大分子保留在袋内
D．透析可用于更换样品的缓冲液
【解析】 透析膜能使小分子自由出入 ( http: / / www.21cnjy.com )，大分子不能通过，具有半透性，但不具有选择性；生物膜上因有特异性载体而具有选择透过性。透析过程中小分子可自由出入，因此，可用于更换样品的缓冲液。B、C、D项都正确，A项错。
【答案】 A
5．蛋白质的分离与纯化技术是蛋白质研究的重要技术。下列有关叙述不正确的是( )
A．根据蛋白质分子不能透过半透膜的特征，可将样品中各种不同的蛋白质分离
B．根据蛋白质所带电荷性质的差异及分子大小等，可通过电泳分离蛋白质
C．根据蛋白质相对分子质量的大小，可通过凝胶色谱法分离蛋白质
D．根据蛋白质的分子大小、密度不同，可通过离心沉降法分离蛋白质
【解析】 蛋白质分子不能透过半透膜，据此可利用半透膜除去样品中相对分子质量小的杂质，但不能用于各种蛋白质的分离。
【答案】 A
6．(2012·徐州高二测试)橘皮芳香油的主要成分及一般提取方法是( )
A．柠檬酸、萃取法 B．柠檬烯、压榨法
C．柠檬烯、水中蒸馏法 D．柠檬酸、蒸馏法
【解析】 橘皮芳香油的主要成分是柠檬烯。 ( http: / / www.21cnjy.com )橘皮芳香油主要贮藏在橘皮部分，由于橘皮芳香油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏又会产生原料焦糊的问题，故一般采用压榨法。此法适用于含油多的果实，如柑橘、柠檬等，压榨是利用机械压力将含水较多的果实及蔬菜或含油多的种子的细胞破坏，从而得到汁液或油液的方法。
【答案】 B
7．下列是与芳香油提取相关的问题，请回答：
(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取 ( http: / / www.21cnjy.com )，其理由是玫瑰精油具有 的性质。蒸馏时收集的蒸馏液 (填“是”或“不是”)纯的玫瑰精油，原因是 。
(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸 ( http: / / www.21cnjy.com )馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和 。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是 。
(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会 ，原因是 。
(4)密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度 的地方，目的是 。
(5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为 天左右。
(6)从薄荷叶中提取薄荷油时 ( http: / / www.21cnjy.com ) (填“能”或“不能”)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是 。
【解析】 (1)玫瑰精油易挥发、难溶于水、化学性质稳定，适于用水蒸气蒸馏法提取。所得蒸馏液是油水混合物。
(2)蒸馏过程中，蒸馏时间和蒸馏温度影响精油的提取量，蒸馏时间越长提取的油量越多，直至原料中所含精油殆尽。
(3)蒸馏过程中若无冷却过程，部分精油会随水蒸气挥发，导致提取量减少。
(4)玫瑰精油易挥发，应存放在温度较低的地方。
(5)由题图知，在a天左右花中精油含量相对较高。
(6)薄荷油与玫瑰精油化学性质相似，也可用水蒸气蒸馏法提取。
【答案】 (1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定 不是 玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物
(2)蒸馏温度 在一定的时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加
(3)下降 部分精油会随水蒸气挥发而流失
(4)较低 减少挥发 (5)a
(6)能 薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似
8．[实验探究]通过对橘皮芳香油提取过程的学习，请你自己设计一个提取茉莉油的过程。
(1)第一步，采摘原料，提炼茉莉油的原料为茉莉花，要在 期采收，此时茉莉油的含量最高。
(2)茉莉油的化学性质稳定，难溶于水， ( http: / / www.21cnjy.com )易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏，故提取茉莉油可采取 法和 法，但常采用 法，原因是 。
(3)水蒸气蒸馏法是通过水分子向原料中渗透 ( http: / / www.21cnjy.com )，使 ，形成精油与水的共沸物，蒸出的水蒸气与精油通过 、 后得到精油。
【解析】 (1)用于提炼茉莉油的茉莉花的盛开期采收，大约是每年的5月上、中旬。在此阶段，花朵含茉莉油量最高。
(2)茉莉油的化学性质稳定， ( http: / / www.21cnjy.com )难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏，所以能够采用萃取和水蒸气蒸馏两种方法，由于水蒸气蒸馏法设备简单、成本低、易于操作，故一般采取此法。
(3)水蒸气蒸馏是通过水分子与原料相互扩散，形成油水混合物，蒸出以后再通过冷凝与分液，即可得到精油。
【答案】 (1)盛开 (2)萃取 水蒸气蒸馏 水蒸气蒸馏 设备简单、成本低、易于操作
(3)植物中精油成分向水中扩散 冷凝 分液
一、选择题
1．(2013·榆林高二检测)下列关于凝胶色谱法的原理及操作不正确的是( )
A．是利用凝胶把分子大小不同的物质分离开的一种方法
B．在洗脱过程中，大分子不能进入凝胶内部而最先流出，而小分子可以进入凝胶内部而流速缓慢，最后流出
C．凝胶内部有很微细的多孔网状结构，其空隙大小与被分离的物质分子的大小无相应关系
D．一般情况下，凝胶对要分离的物质没有吸附作用，因此所有要分离的物质都应该被洗脱出来
【解析】 本题考查凝胶色谱法分离蛋白质 ( http: / / www.21cnjy.com )的原理。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。凝胶是由多糖类化合物构成的，其内部有很微细的多孔网状结构，相对分子质量较小的蛋白质可以进入凝胶内部，路程较长，移动速度较慢；而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部，路程较短，移动速度较快，因此在洗脱过程中先分离出来。不同的凝胶，其立体网状结构不同，孔隙大小不同，因此可分离的分子大小也不同。凝胶一般对分离的物质无吸附作用，所以要分离的物质都应该被洗脱出来，这是凝胶色谱法与一般层析法的不同。
【答案】 C
2．凝胶色谱法分离蛋白质的原理依据是( )
A．根据蛋白质分子与凝胶的亲和力的大小
B．根据蛋白质相对分子质量的大小
C．根据蛋白质所带电荷的多少
D．根据蛋白质溶解度的大小
【解析】 凝胶色谱法所用的凝胶实际上是 ( http: / / www.21cnjy.com )一些微小多孔的球体，在小球内部有许多贯穿的通道，相对分子质量小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量较大的蛋白质只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离。
【答案】 B
3．在利用电泳法分离蛋白质时，一定要加人缓冲溶液，其作用主要是( )
A．使酶的活性最高
B．使蛋白质的活性最高
C．维持蛋白质所带的电荷
D．使蛋白质带上电荷
【解析】 蛋白质具有两性，在一定pH下， ( http: / / www.21cnjy.com )蛋白质分子的某些基团会带上正电荷或负电荷。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。电泳利用了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、形状的不同，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。因此，加缓冲溶液的目的是维持蛋白质所带的电荷不发生改变而不是使蛋白质带上电荷。
【答案】 C
4．(2012·扬州高二期末)在血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳图谱中，最宽的色带是( )
A．α1 球蛋白 B．清蛋白
C．γ 球蛋白 D．β 球蛋白
【解析】 色带的数目即蛋白质的种类，而色带的宽度则代表了该蛋白质的含量，这种情况可以借鉴叶绿体中色素提取和分离时，色素带的宽窄来理解。
【答案】 B
5．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使用缓冲溶液而电泳不需要
D．以上说法都正确
【解析】 不同蛋白质的分子量不同，因此凝胶色 ( http: / / www.21cnjy.com )谱法可以根据相对分子质量的大小分离蛋白质；电泳法中带电分子的迁移速度不仅与分子大小有关，也与分子所带的电荷有关，所以A正确，B错误；这两种方法都用到缓冲溶液，以调节溶液的酸碱度，所以C错误。
【答案】 A
6．已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、 ( http: / / www.21cnjy.com )戊五种蛋白质分子，其相对分子质量大小、电荷的性质和数量情况如图所示，下列有关蛋白质分离的叙述正确的是( )
A．分子甲与分子乙所带电荷性质不同
B．若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子甲移动速度最慢
C．若将样品以2 000r/min的速度离心10 min，分子丁存在于沉淀中，则分子甲也一定存在于沉淀中
D．将样品装入透析袋中透析12 h，若分子丙保留在袋内，则分子乙也一定保留在袋内
【解析】 凝胶色谱法是依据相对分子质量 ( http: / / www.21cnjy.com )的大小分离蛋白质，相对分子质量较大的蛋白质在凝胶颗粒外部移动，路程短、移动速度较快。甲的相对分子质量最小，移动速度最慢。
【答案】 B
7．下面说法错误的是( )
A．在一定范围内，缓冲溶液能够抵抗外界的酸和碱对溶液pH的影响，维持pH基本不变
B．缓冲溶液通常由1～2种缓冲剂溶解于水中配制而成
C．电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程
D．透析袋能使大分子自由进出，而将小分子保留在袋内
【解析】 透析袋一般用硝酸纤维素制成，又称玻璃纸。透析袋能使小分子自由进出，而将大分子保留在袋内。
【答案】 D
8．(2013·盐城高二测试)利用凝胶色谱法什么样的蛋白质先洗脱出来( )
A．相对分子质量大的 B．溶解度高的
C．相对分子质量小的 D．所带电荷多的
【解析】 相对分子质量较小的蛋白质能进入 ( http: / / www.21cnjy.com )凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量大的蛋白质，路程较短，移动速度较快，首先洗脱出来。
【答案】 A
9．若植物有效成分易水解，则不宜采用哪种提取方法( )
A．压榨 B．萃取
C．蒸馏 D．渗析
【解析】 水蒸气蒸馏是植物芳香油提取的常用方法，若蒸馏导致原料焦糊或有效成分水解等，则不宜采用此法。但可以采用压榨或萃取的方法来提取。
【答案】 C
10．有关植物芳香油的提取方法的叙述正确的是( )
①植物芳香油具有较强的挥发性，能随水蒸气蒸发，因此可利用蒸馏法提取
②压榨法是利用机械压力榨出芳香油
③将新鲜的植物材料浸泡在用于萃取的有机溶剂中，然后蒸去溶剂，即可获得植物芳香油，此为萃取法
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
【解析】 水蒸气蒸馏法适用于提取挥发性较强且不溶于水的芳香油；压榨法是用机械压力榨出芳香油；萃取法则是用有机溶剂提取芳香油。
【答案】 D
二、非选择题
11．(2013·连云港高二检测) ( http: / / www.21cnjy.com )凝胶色谱技术是20世纪六十年代初发展起来的一种快速而又简单的分离技术，由于设备简单、操作方便，不需要有机溶剂，对高分子物质有很高的分离效果，目前已经被生物化学、分子生物学、生物工程学、分子免疫学以及医学等相关领域广泛应用，不但应用于科学实验研究，而且已经大规模地用于工业生产。据右图回答问题：
(1)a、b均为蛋白质分子，其中先从 ( http: / / www.21cnjy.com )层析柱中洗脱出来的是 ，原因是
。
(2)自己制作凝胶色谱柱时，在色谱柱底部d位置相当于多孔板的结构可由 替代。
(3)装填凝胶色谱柱时，色谱 ( http: / / www.21cnjy.com )柱内不能有气泡存在，原因是
。
(4)洗脱用的液体应尽量与浸泡凝胶所用的液体 (填“相同”或“不同”)，洗脱时，对洗脱液的流速要求是 。
【解析】 用凝胶色谱法分离各种大分子物质时 ( http: / / www.21cnjy.com )，大分子物质先洗脱出来，然后是小分子物质。大分子物质由于直径较大，不易进入凝胶颗粒的微孔，而只能分布于颗粒之间，所以向下移动的速度较快。小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外，还可以进入凝胶颗粒的微孔中，即进入凝胶内，在向下移动的过程中，从一个凝胶颗粒内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入和扩散，小分子物质的下移速度落后于大分子物质。在色谱柱中装填凝胶的时候要尽量紧密，以减少凝胶颗粒之间的空隙。在装填凝胶色谱柱时，不得有气泡存在，因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果；凝胶色谱操作过程中，不能发生洗脱液流干，露出凝胶颗粒的现象。一旦发生上述两种情况，凝胶色谱柱需要重新装填。
【答案】 (1)a a的相对分子质量大，无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快
(2)尼龙网或尼龙纱
(3)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果
(4)相同 保持稳定
12．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：
甲 乙
(1)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有 功能。
(2)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 。
(3)甲装置用于 ，目的是 ( http: / / www.21cnjy.com ) 。用乙装置分离蛋白质的方法叫 ，是根据 分离蛋白质的有效方法。
(4)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。
【答案】 (1)运输 (2)磷酸缓冲液 洗脱 ( http: / / www.21cnjy.com )血红蛋白 (3)透析(粗分离) 去除样品中分子量较小的杂质 凝胶色谱法 相对分子质量的大小 (4)红色的蛋白质接近色谱柱底端
13．生物组织中有机物的提取方法有很多种。例如，凝胶色谱法、电泳法、蒸馏法、压榨法和萃取法等，不同的有机物提取的方法各有不同。
(1)玫瑰精油称为“液体黄金 ( http: / / www.21cnjy.com )”，是世界香料工业不可取代的原料，提取出的玫瑰精油要求不含有任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是 。杏仁油富含矿物质和维生素，是一种质地轻柔、高渗透性的保温剂，主要通过 法提取。
(2)血红蛋白的提取方法可以采用 ( http: / / www.21cnjy.com ) ，该方法主要是利用血红蛋白的哪一特性将它与其他物质分开的？
。
【解析】 (1)水蒸气蒸馏法会使提取的 ( http: / / www.21cnjy.com )玫瑰精油不含任何添加剂或化学原料。杏仁中杏仁油含量较高，通过压榨法可提取到纯度高、不含杂质的杏仁油。(2)血红蛋白的提取用凝胶色谱法，这一方法利用了蛋白质的相对分子质量的大小被排阻在凝胶颗粒外，通行的速度不同而分离。
【答案】 (1)水蒸气蒸馏法 压榨 (2)凝胶色谱法 相对分子质量的大小
第二节分子生物学技术
(教师用书独具)
●课标要求
1．结合使用PCR仪的相关知识掌握PCR技术的原理。
2．结合PCR的反应程序掌握PCR技术的基本操作。
●课标解读
1．掌握聚合酶钙反应的原理与程序。
2．理解RCR实施方法与PCR仪使用的安全措施等。
●教学地位
本节内容涉及到使用PCR仪的安全措施、聚合酶链式反应程序、目的DNA片段的体外扩增等内容，该部分内容是本章的核心内容之一，是高考常考点。
●教法指导
1．可通过多媒体课件展示PCR仪的使用。
2．尽可能创造条件让学生完成实验操作。
(教师用书独具)
●新课导入建议
可通过展示科研人员正在进行使用PCR技术进行目的DNA分子片段扩增的实验引入本课。
●教学流程设计
学生课前预习：阅读教材P73－78 ( http: / / www.21cnjy.com )，填写【课前自主导学】。 步骤1：情景导课：以【新课导入建议】引出本节课题。 步骤2：根据创设的情景，引出基因工程的概念，并通过【课堂互动探究】探究1分析、理解PCR技术的反应原理与反应过程。通过例1巩固、提高。 步骤3：结合PCR技术的反应原理，过渡至PCR技术的实验操作的教学。
步骤7：通过【当堂双基达标】进行 ( http: / / www.21cnjy.com )当堂检测验收。 步骤6：引导学生通过合作，整理本节重点、难点内容，利用【本课知识小结】进行总结，建立知识网络。理解并记忆【结论语句】。 步骤5：回扣基础知识，将检查、批阅【课前自主导学】时学生出错较多的部分进行强化，重点对【正误判断】部分进行辨析。 步骤4：通过【课堂互动探究】探究2帮助学生认识PCR实验操作。利用例2验收、巩固。
课 标 解 读 重 点 难 点
1.掌握聚合酶链式反应的原理与程序。
2.理解PCR实施方法与PCR仪使用的安全措施等。 1.PCR技术的原理。(重点)
2.PCR技术的基本操作。(重难点)
使用PCR仪的安全措施
1.严禁在PCR仪运行过程中打开盖子，否则会造成仪器的永久损坏。
2．样品池及池盖内表面温度较高，当心灼伤。
3．加热器内腔为高温、高压，严禁触及。
4．仪器运行过程中如果发出尖锐的刺刮声音，请立即停止运行，检查是否有毛细管断裂等故障。
5．仪器运行过程中如果计算机长时间没有反应，仪器也没有任何动作，请切断电源，进行检查。
6．任何时候打开机器外壳时候，都必须切断电源。
7．必须保持样品池内部清洁，可用体积分数为95%的酒精、湿棉签擦拭相关部位。
8．仪器必须放置在PCR实验室里，操作者在操作的时候必须遵循PCR实验室的相关规定，做好穿防护服、戴防护手套等相关防护措施。
9．当仪器接通电源后，打开外壳或移走部件可能会造成人员伤害，因此，在进行任何调整、替换、保养或维修之前，请切断所有的电源。
聚合酶链式反应程序
1.向离心管中加入模板DNA、脱氧核苷酸引物和4种脱氧核苷酸以及Taq聚合酶。
2．变性：在94 ℃高温下作为模板的双链DNA解旋成为单链DNA。
3．退火(复性)：反应体系的温度降至40～60 ℃，使得引物与作为模板的单链DNA上特定部位相互配对、结合。
4．延伸：反应体系的温度回升到72 ℃ ( http: / / www.21cnjy.com )左右，在单链上4种脱氧核苷酸按照碱基互补配对的原则连接在引物之后，使引物链延伸，形成互补的DNA双链。
目的DNA片段的体外扩增
一、DNA片段的PCR扩增
1．准备器材
2．在0.2 mL PCR薄壁离心 ( http: / / www.21cnjy.com )管中加入5 μL10×PCR缓冲液，dACP、dCTP、dGTP、dTTP各5 μL,1 μL模板，5 μL引物1和5 μL引物2,29 μL双蒸水。
3．煮沸5 min之后冰浴2 min，低速离心，按照1单位/μL加入Taq聚合酶。
4．扩增DNA片断的反应程序：将离心 ( http: / / www.21cnjy.com )管放入PCR仪中，盖上样品池盖。在94 ℃的条件下预热，5min，再设置反应程序为：94 ℃，30 s―→56 ℃，30 s―→72 ℃，30 s(以上过程循环30次)。最后一次延伸条件为72 ℃，5 min。运行反应程序。
二、DNA分子的测定
1．配制二苯胺试剂
2．取一定量的扩增前和扩增后的溶液分别放入两支试管中，加入等量的二苯胺试剂，混匀后观察溶液的颜色。
3．根据蓝色的深浅，可以粗略地比较扩增前和扩增后溶液中DNA的含量是否有明显的增加。
1．DNA扩增的变性过程中需要DNA解旋酶的参与。(×)
【提示】 是在94 ℃高温解链，不需DNA解旋酶的参与。
2．DNA扩增退火过程中需要DNA聚合酶参与。(×)
【提示】 只需将温度降至40～60 ℃，使引物与模板配对。
3．DNA延伸过程需要Taq聚合酶的作用。(√)
4．所有PCR中使用的引物都是相同的。(×)
【提示】 引物的序列是依据被扩增区域的3′端边界DNA序列确定的。
PCR技术的反应原理与反应过程
【问题导思】
①如何理解PCR技术的反应原理？
②怎样理解PCR的反应过程？
1．PCR解旋与复旋的原理：DNA热变性的原理
2．PCR的反应过程
(1)变性：当系统温度上升到90 ℃以上时，双链间的氢键打开，DNA解旋为单链，如图：
(2)复性：当系统温度下降到50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对分别与两条单链DNA结合，如图：
(3)延伸：当系统温度上升到72 ℃左 ( http: / / www.21cnjy.com )右时，溶液中的4种脱氧核苷酸(A，G，C，T) 在DNA聚合酶的作用下，从引物的3′末端开始，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，如图：
3．PCR扩增的计算
理论上DNA呈指数方式扩 ( http: / / www.21cnjy.com )增。若开始只有一个DNA提供模板，则循环n次后有2n个；若开始有N0个DNA提供模板，则循环n次后获得的子代DNA数目为N0·2n个。
1．PCR原理是高温条件下，在耐高温DNA聚合酶的作用下完成体外DNA的复制。
2．PCR需要适宜，但又不同于细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )内复制的条件。比如耐热的DNA聚合酶，不需添加解旋酶，不需加生物能量ATP，但需添加PNA或DNA引物，能够人为控制温度和复制周期等。
近十年来，PCR技术(多聚酶链式反应)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)，在很短的时间内，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 。
(2)当温度降低时，引物 ( http: / / www.21cnjy.com )与模板 端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成两个DNA分子，此过程中原料是 ，遵循的原则是 。
(3)PCR技术的必要条件，除了模 ( http: / / www.21cnjy.com )板、原料、酶以外，至少还需要三个条件，即：液体环境、适宜的温度和酸碱度，适宜的温度由 自动调控，酸碱度则靠 来维持。
(4)DNA的复制需要引物，其主要原因是( )
A．可加快DNA的复制速度
B．引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合
C．引物的5′端有助于DNA聚合酶延伸DNA链
D．DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链
【思维导图】
( http: / / www.21cnjy.com )
PCR技术―→关键是明确PCR
技术的原理－
【精讲精析】 (1)PCR技术利用热变性原理使DNA双链间的氢键断裂，称为变性。
(2)PCR技术扩增DNA与细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )内DNA复制所需原料一样，为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸，遵循的原则是碱基互补配对原则。引物与模板的3′端结合后，DNA聚合酶才发挥作用。
(3)PCR技术除了需要模板、原料、酶以外，至少还需要液体环境、适宜的温度和酸碱度，适宜的温度靠PCR仪自动调控，而酸碱度靠缓冲液来维持。
(4)引物的作用是结合在模板DNA上，提供DNA延伸的起始位点，而DNA聚合酶的作用是从引物的3′端开始催化DNA链的延伸，故选D。
【答案】 (1)氢 变性 (2)3′ 四种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 (3)PCR仪 缓冲液 (4)D
1．下列关于DNA复制和PCR的描述中，正确的是( )
A．DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从5′端延伸DNA链
B．DNA复制不需要引物
C．引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合
D．PCR扩增的对象是氨基酸序列
【解析】 由于DNA聚合酶不能从头 ( http: / / www.21cnjy.com )开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链，故DNA复制需要引物，而且它与DNA母链通过碱基互补配对结合。PCR扩增的对象是DNA，而不是氨基酸。
【答案】 C
实验操作的注意事项
【问题导思】
①实验操作应注意哪些问题？
②PCR扩增成功的关键是什么？
1．PCR所用的缓冲液配制一定要严格，或者直接购买专用扩增缓冲液。
2．为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、吸液枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。
3．在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头必须更换。
4．PCR实验中应注意各种反应成分的用量，用量不当、漏加成分、PCR程序设置不当等，均有可能导致DNA片段扩增的失败。
5．PCR扩增的是位于两种引物之间的DNA片段，合理设计引物是PCR成功的关键。
1．PCR扩增过程中要进行无菌操作，避免污染。
2．在操作中离心约10 s，目的是使反应液集中在离心管底部，提高反应效果。
(2013·平顶山高二检测)下列操作过程的叙述中错误的是( )
A．PCR反应中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌
B．PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在－20 ℃储存
C．PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后，迅速融化
D．在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的吸液枪头都必须更换
【思维导图】
( http: / / www.21cnjy.com )
【精讲精析】 为了防止外源 ( http: / / www.21cnjy.com )DNA等因素的污染，PCR反应中所用的微量离心管、枪头、缓冲液及蒸馏水等，在使用前要进行高压灭菌；还要将所用的缓冲液和酶分装成小份；并且使用一次性吸液枪头，则A、B、D项都正确。在使用前，将PCR所需试剂从冰箱内拿出来，放在冰块上缓慢融化，则C项错误。
【答案】 C
2．PCR实验中使用的微量离心管、缓冲溶液以及蒸馏水使用前必须进行的关键步骤是( )
A．反复洗涤 B．用酒精擦洗
C．高压灭菌 D．在－20 ℃储存
【解析】 为了避免外源DNA等 ( http: / / www.21cnjy.com )因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在－20 ℃储存。使用前，将所需的试剂从冰箱内拿出，放在冰块上缓慢融化。
【答案】 C
本 课 知 识 小 结
网 络 构 建
结 论 语 句
1．聚合酶链式反应，简称PCR，是一种在体外快速扩增特定基因或DNA序列的实验技术。
2．向离心管中加入模板DNA、脱氧核苷酸引物和4种脱氧核苷酸以及Taq聚合酶。
3．变性是在94 ℃高温下使模板双链DNA解旋。
4．退火是将反应体系温度降至40～60 ℃，使引物与模板DNA链配对。
5．延伸是将反应体系温度回升至72 ℃左右，在Taq聚合酶作用下，使引物链延伸，形成互补的DNA双链。
1．(2013·连云港高二检测)关于PCR的说法不正确的是( )
A．PCR是体外复制DNA的技术
B．Taq聚合酶是一种热稳定的DNA聚合酶
C．PCR过程中需要一个模板DNA、两个引物分子、大量脱氧核苷酸原料
D．PCR利用的是DNA双链复制原理
【解析】 PCR过程中需要模板DNA，过量的寡核苷酸引物和4种脱氧核苷酸以及Taq聚合酶。
【答案】 C
2．下列哪项不是多聚酶链式反应(PCR)扩增DNA片段的必需条件( )
A．模板DNA片段和四种游离脱氧核苷酸
B．核糖体和DNA解旋酶
C．耐热的DNA聚合酶和引物
D．适宜pH的缓冲溶液和自动温度控制仪器
【解析】 PCR反应需要在一定缓冲溶液中进行 ( http: / / www.21cnjy.com )，另外，还需提供：DNA模板，分别与两条模板链相结合的两种引物，四种脱氧核苷酸，耐热的DNA聚合酶，自动温度控制仪器。通过控制温度使DNA复制在体外进行。
【答案】 B
3．标准的PCR过程一般分为变性、退火、延伸三大步，这三大步所需的温度依次是( )
A．94 ℃、50 ℃、72 ℃ B．72 ℃、50 ℃、92 ℃
C．50 ℃、92 ℃、72 ℃ D．80 ℃、50 ℃、72 ℃
【解析】 当温度上升到94 ℃时，双 ( http: / / www.21cnjy.com )链DNA解旋为单链，称之为变性；当温度下降到40～60 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合；当温度上升至72 ℃时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在Taq聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，称为延伸。
【答案】 A
4．PCR技术中引物的作用是( )
A．打开DNA双链
B．催化合成DNA子链
C．使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始子链合成
D．提供模板
【解析】 DNA分子的复制具有方向性，DNA聚合酶只能从引物的3′端延伸DNA链，因此DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。
【答案】 C
5．(2013·伊犁高二测试)下面关于DNA对高温的耐受性的说法，不正确的是( )
A．DNA对高温的耐受性一般要比蛋白质强
B．超过80 ℃后DNA将变性，即使恢复到常温，生物活性也不能恢复
C．不同生物的DNA的“变性”温度不一定相同
D．深海热泉附近生活的生物的DNA对高温的耐受性更强，其DNA中鸟嘌呤所占的比例更高
【解析】 蛋白质一般不能 ( http: / / www.21cnjy.com )忍受80 ℃以上的高温，一旦达到此温度，其结构往往会发生不可逆转的破坏，而DNA一般在80 ℃以上情况下才会变性，一旦温度降低，其在高温下解开的两条链又会重新结合成双链，恢复其活性。由于GC碱基对通过三个氢键相连，所以更稳定。
【答案】 B
6．PCR技术最突出的优点是( )
A．原理简单
B．原料易找
C．Taq聚合酶具有耐热性
D．快速、高效、灵活、易于操作
【解析】 PCR技术用途广泛，具有快速、高效、灵活、易于操作的突出优点。
【答案】 D
7．分析回答下列有关生物技术实践的问题：
PCR是一种DNA体外扩增技术，被广泛应用于基因扩增和DNA序列测定。如图是PCR技术示意图，请回答下列问题：
(1)标准的PCR过程一般分为 、 、 三大步骤。
(2)引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一小段 。
(3)将双链DNA ，使之变性，从而导致 。
(4)引物延伸需提供 作为原料。
【解析】 (1)标准的P ( http: / / www.21cnjy.com )CR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是95 ℃、55 ℃、72 ℃。(2)引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一段DNA或RNA，它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。(3)在PCR反应过程中，当温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解聚为单链。(4)当系统温度上升到72 ℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸(A、G、C、T)在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
【答案】 (1)变性 复性 延伸
(2)单链DNA或RNA
(3)加热到94 ℃
双链DNA解聚成两条单链
(4)4种脱氧核苷酸
8．根据教材知识，回答下列问题。
(1)PCR利用了DNA的 原理，在 的温度范围内，DNA的 解体， 分开，这个过程称为 。
(2)PCR反应需要的条件：缓冲溶液、DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶，其原因是 。
(3)在PCR反应中与解旋酶作用相同的操作是 。
(4)PCR一般要经过三十多次循环，每次循环可分为 、 和 三步。
(5)若扩增30次，产生DNA片段 个。
【解析】 PCR技术中，一般不采用解旋 ( http: / / www.21cnjy.com )酶处理，而是采用DNA热变性处理；在95 ℃左右(80～100 ℃)DNA变性，氢键断裂，双螺旋打开，类似于生物体内解旋酶的作用；产生单链后，DNA单链与引物结合，然后利用四种脱氧核苷酸，经过变性—复性—延性三个阶段，完成DNA的扩增。
【答案】 (1)热变性 80～100 ℃ 双螺旋结构 双链 变性
(2)PCR反应的本质是DNA复制，其需要的条件类似于生物体内DNA的复制
(3)95 ℃变性
(4)变性 复性 延伸
(5)230
一、选择题
1．关于PCR技术的应用，错误的一项是( )
A．古生物学、刑侦破案、DNA序列测定
B．诊断遗传病、基因克隆、古生物学
C．DNA序列测定、基因克隆、刑侦破案
D．诊断遗传病、合成核苷酸、DNA序列测定
【解析】 本题考查PCR技术在生活实践中的应用，目前常用于古生物学研究、刑侦破案、DNA序列测定、基因克隆、遗传病的基因诊断等方面。
【答案】 D
2．(2013·徐州高二测试)下图是PCR反应过程中哪次循环的产物( )
A．第一次循环 B．第二次循环
C．第三次循环 D．第四次循环
【解析】 在PCR反应中，以引物为标记， ( http: / / www.21cnjy.com )第一次循环时加入的DNA为模板，两条DNA链可分别由引物Ⅰ和引物Ⅱ与其结合并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以形成的每个子代DNA中只有一种引物。
【答案】 A
3．下列关于DNA双链的叙述错误的是( )
A．通常将DNA的羟基末端称为5′端，而磷酸基团的末端称为3′端
B．通常将DNA的羟基末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端
C．通常DNA只能从3′端延伸DNA链
D．通常DNA不能从5′端延伸DNA链
【解析】 本题考查DNA双链的结构与复制。通常将DNA的羟基端称为3′端，磷酸基团末端称为5′端。
【答案】 A
4．PCR利用了DNA的热变性原理，PCR仪实际上也是一种能自动调控温度的仪器。下列对PCR过程中“温度的控制”的说法，错误的是( )
A．PCR反应需要高温，是为了确保模板是单链
B．延伸的温度必须大于复性温度，而小于变性温度
C．要用耐高温的DNA聚合酶
D．需要耐高温的解旋酶
【解析】 PCR是体外DNA扩增技术， ( http: / / www.21cnjy.com )DNA双链的解开不需要解旋酶，而是靠高温使其变性解体。复性前，在耐高温的Taq DNA聚合酶的作用下根据碱基互补配对原则合成新的DNA，因此延伸的温度要大于复性温度但小于变性温度。
【答案】 D
5．DNA体内复制和PCR分别利用了DNA的哪种特性原理来控制DNA的解聚与结合( )
A．酶催化、特异性 B．热变性、稳定性
C．酶催化、热变性 D．热变性、多样性
【解析】 只有解开DNA双链，才能进行碱基配 ( http: / / www.21cnjy.com )对，进行DNA的复制。DNA体内复制时，通过解旋酶打开氢键。PCR过程中，无解旋酶来打开双链中的氢键，因此DNA的解旋和复性都是通过控制温度来完成的，依据的原理是热变性。
【答案】 C
6．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图是( )
【解析】 PCR反应中DNA的 ( http: / / www.21cnjy.com )扩增数目和生物体内的DNA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，开始有1个DNA分子为模板，经过n次复制后得到的DNA分子的数量为2n，与曲线C相符合。
【答案】 C
7．复性温度是影响PCR特异性的较 ( http: / / www.21cnjy.com )重要因素。变性后温度冷却至40～60 ℃，可使引物和模板发生结合。PCR的结果可不考虑原来解旋开的两个DNA模板链的重新结合，原因不包括( )
A．由于模板DNA比引物复杂得多
B．引物和模板之间的碰撞结合机会远远高于模板互补链之间的碰撞
C．加入引物的量足够多而模板链数量少
D．模板链加热解旋已经变性不可能再次结合
【解析】 复性的原理是碱基互 ( http: / / www.21cnjy.com )补配对，解旋后DNA分子变成单链，碱基序列未发生改变，冷却后仍可以进行复性，但由于模板链数少，复性的机会很少，可不考虑。
【答案】 D
8．(2013·平顶山高二测试)如图为DNA变性和复性示意图，下列相关说法正确的是( )
A．向右的过程为加热(80～100 ℃)变性的过程
B．向左的过程是DNA双链迅速制冷复性
C．变性与在生物体内解旋过程的条件、实质都相同
D．图中DNA片段共有4个游离的磷酸基、4个3′端
【解析】 DNA体外的变性同体内的解旋，实质 ( http: / / www.21cnjy.com )是相同的，都是使氢键断裂，DNA双链打开，只是体内需解旋酶，体外是高温条件。复性时温度应缓慢降低。图中实际上是一个DNA分子，共含2个游离的磷酸基和2个3′端。
【答案】 A
9．PCR实验中用到微量离心管、缓冲液和蒸馏水，使用前必须进行的关键步骤是( )
A．反复洗涤 B．用酒精擦洗
C．高压灭菌 D．在－20 ℃保存
【解析】 在PCR实验中，为了避免外源DN ( http: / / www.21cnjy.com )A等因素的污染，微量离心管、枪头、缓冲液和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。同时也不能忽视其他操作步骤，如缓冲液和酶应该分装成小份，并且在－20 ℃保存。
【答案】 C
10．在PCR扩增DNA的实验中，预计一个D ( http: / / www.21cnjy.com )NA分子经过30次循环后，应该得到230个DNA分子，但是结果只有约210个DNA分子，那么出现该现象的原因不可能是( )
A．Taq DNA聚合酶的活力不够，或活性受到抑制
B．系统设计欠妥
C．循环次数不够
D．引物不能与亲链结合
【解析】 如果Taq DNA聚 ( http: / / www.21cnjy.com )合酶活力不够，或活性受到抑制，则导致催化效率降低，得到的产物比预期的少，A项正确。如果PCR系统设置不妥，则达不到预期的结果，B项正确。如果循环次数过少，则产物的量比预期的少，C项正确。如果引物设计不合理，也许不能与模板DNA结合，造成无法进行扩增，则D项错误。
【答案】 D
二、非选择题
11．美国科学家穆里斯发明了PCR技术，它是 ( http: / / www.21cnjy.com )一种DNA“复印机”，可以在数小时内，将一个DNA复制出一千亿个，解决了检测样本扩增的难题。在人类基因组计划实施中，PCR技术使每个核苷酸的识别成本降低至5～10美元，他因发明PCR技术而荣获了诺贝尔奖。
(1)在DNA复制时，需要大量的 作为原料，在DNA聚合酶的催化作用下，以解旋后的单链为 进行生物合成。
(2)在DNA分子解旋时， ( http: / / www.21cnjy.com )必须加热，普通的酶容易 ，科学家从温泉中找到了耐95 ℃高温的 ，解决了酶重复使用的难题，使链式反应成为可能。每次循环可以分为变性、 和延伸三步。
(3)耐高温酶的发现应用说明了地球生物 的重要，大自然的 库是人类的宝贵财富。
【解析】 本题主要考查了P ( http: / / www.21cnjy.com )CR技术的原理。PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性、复性和延伸三步，在DNA复制过程中需要较高的温度，所以需要耐高温的Taq DNA聚合酶，还需要以母链DNA为模板，大量的脱氧核苷酸为原料，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
【答案】 (1)脱氧核苷酸 模板
(2)变性(失活) Taq DNA聚合酶 复性
(3)多样性 基因
12．(2013·平顶山高二检测)在 ( http: / / www.21cnjy.com )进行DNA亲子鉴定时，需大量的DNA。PCR技术(聚合酶链式反应)可以使样品DNA扩增，获得大量DNA克隆分子。该技术的原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如下图，图中加粗线段代表引物)。在很短的时间内将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体。
(1)图中的变性、延伸分别是指
、
。
(2)假设PCR反应中的DN ( http: / / www.21cnjy.com )A模板为P，第一轮循环的产物2个子代DNA为N1，第二轮的产物4个子代DNA为N2，N1、N2中含有模板DNA单链的DNA分别有 个、 个。若继续循环，该DNA片段共经过30次循环后能形成 个DNA片段。
(3)若下图为第一轮循环产生的产物。请绘出以a链和b链为模板经PCR扩增的产物。
【解析】 (1)变性的实质是DNA双链解旋；延伸的实质是以DNA单链为模板，按碱基互补配对原则合成子链的过程。
(2)由于PCR原理为DNA双链 ( http: / / www.21cnjy.com )复制，其特点是半保留复制，所以无论复制几次，模板链一直存在于2个DNA分子中。DNA复制的数量变化是指数式增长方式。
(3)画图的关键是注意引物A、B的位置和所对应的模板链。
【答案】 (1)模板DNA双链解旋形成单链 在DNA聚合酶的作用下，原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链 (2)2 2 230
(3)如图
13．在遗传病及刑事侦破案件中常需要 ( http: / / www.21cnjy.com )对样品DNA进行分析，PCR技术能快速扩增DNA片段，在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝，有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题。据图回答相关问题。
(1)在相应的横线上写出引物Ⅱ，并在复性这一步骤中将引物Ⅱ置于合适的位置。
(2)在相应的横线上写出循环一次后生成的DNA分子。
(3)若将作为原料的4种脱氧核苷酸用 ( http: / / www.21cnjy.com )32P标记，请分析循环一次后生成的DNA分子的特点： ，循环n次后生成的DNA分子中不含放射性的单链占总单链的比例为 。
(4)PCR反应过程的前提条件是 ，PCR技术利用DNA的 原理解决了这个问题。
(5)在对样品DNA进行分析的过程中发现，DNA掺杂着一些组蛋白，要去除这些组蛋白可加入的物质是 。
【答案】 (1)5′—G—A—OH
HO—A—G—5′
5′—G—G……T—C—3′
(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)每个DNA分子各有一条链含32P 1/2n
(4)DNA解旋 热变性 (5)蛋白酶
几种物质的提取方法与原理的比较
提取物质 提取方法 提取原理
血红蛋白 透析法、离心沉降法、电泳法 ①根据相对分子质量的大小②各种分子带电性质差异以及分子本身大小、形状的不同
橘皮精油 水蒸气蒸馏法 利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来
胡萝卜素 萃取法 使提取物溶解在有机溶剂中，蒸发有机溶剂后得到提取物
不同物质的提取是根据其理化性质的不同来进行的，因此在提取物质时，应先确定该物质的理化性质，然后再选择适宜的提取方法进行提取。
(2013·南京高二检测)下列关于蛋白质分离纯化的说法正确的是( )
A．纯化蛋白质的方法有透析法、萃取法和电泳法
B．利用透析法可将蛋白质与小分子物质完全分离开
C．离心沉降法主要利用了分子大小和密度不同
D．电泳速度的大小只与粒子所带电荷的多少有关
【解析】 萃取法是提取植物芳香油的 ( http: / / www.21cnjy.com )方法；透析法可使小分子物质透过半透膜与蛋白质分离，但分离不完全；电泳速度除与粒子带电荷多少有关外，还与粒子大小、形状以及电场强度等有关。
【答案】 C
蒸馏装置及各部分的作用
如图所示，整套蒸馏装置可分为左、中、 ( http: / / www.21cnjy.com )右三部分，其中左边的部分通过加热进行蒸馏，中部将蒸馏物冷凝，右边的部分用来接收冷凝后的蒸馏物。安装仪器一般都按照自下而上、自左到右的顺序。拆卸仪器的顺序与安装时相反。具体安装顺序和方法如下：
(1)固定热源——酒精灯。
(2)固定蒸馏瓶，保持蒸馏瓶轴心与铁架台的水平面垂直。
(3)安装蒸馏头，使蒸馏头的横截面与铁架台平行。
(4)连接冷凝管。保证上端出水口向上，通过橡皮管与水池相连；下端进水口向下，通过橡皮管与水龙头相连。
(5)连接接液管。
(6)将接收瓶瓶口对准尾接管的出口。常压蒸馏一般用锥形瓶而不用烧杯作接收器，接收瓶应在实验前称重，并做好记录。
(7)将温度计固定在蒸馏头上，使温度计水银球的上限与蒸馏头侧管的下限处在同一水平线上。
出油率＝×100%。如果出油率高 ( http: / / www.21cnjy.com )，说明实验方案设计合理；如果出油率低，可以从实验方法的选择、实验过程的操作等各方面分析原因，改进后再作尝试。
分析下图，回答有关问题：
(1)写出图中数字所标注的名称：
① ，② ，③ 。
(2)在图中用箭头表示水的流动方向。
(3)该装置为 蒸馏装置，其原理是 。
按原料放置的位置，对于玫瑰精油的提取，属于 蒸馏。
(4)分离后的油层中，有一定的水分，此时可加入 进行吸水 。
(5)某同学采用1.5 kg的玫瑰花瓣，出油为0.45 g，则出油率为 。
【解析】 (1)水蒸气蒸 ( http: / / www.21cnjy.com )馏装置中①表示温度计，②表示出水口，③表示进水口。(2)水从进水口进入，从出水口流出，起到冷凝作用。(3)水蒸气蒸馏法的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层，从而将芳香油分离出来。(4)过滤得到的油层中含有少量的水分，可以用无水Na2SO4除去。(5)出油率＝芳香油质量/原料质量＝0.45÷(1.5×1000)×100%＝0.03%。
【答案】 (1)温度计 出 ( http: / / www.21cnjy.com )水口 进水口 (2)水从进水口流入，从出水口流出(图略) (3)水蒸气 利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层 水中 (4)无水Na2SO4 (5)0.03%
PCR反应与体内DNA复制的比较
体内DNA复制 PCR反应
相同点为原料 ①需提供DNA复制的模板②四种脱氧核苷酸③都需要一定的缓冲溶液④子链延伸的方向都是从5′端到3′端
1．细胞内DNA复制与PCR技术的原理和过程容易发生混淆，特别应注意区分PCR反应需要可变的温度，而体内DNA复制需要更稳定的温度。
2．解旋酶的作用是使DNA两条链的氢键断开，而DNA聚合酶与DNA连接酶都是催化形成磷酸二酯键的。
3．DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的单链片段的3′端上，需要模板，而DNA连接酶连接的是两条DNA片段的缺口，不需要模板。
(2013·安康高二测试)PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要有两点不同，它们是( )
①PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA
②PCR过程不需要DNA聚合酶
③PCR过程中，DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的
④PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制
A．③④ B．①②
C．①③ D．②④
【解析】 PCR过程与细胞内的D ( http: / / www.21cnjy.com )NA复制过程相比较，主要有两点不同：(1)PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA，长度通常为20～30个核苷酸。(2)PCR过程中，DNA解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的。
【答案】 C
1．下列各项中，哪项不是电泳使样品中各分子分离的原因？( )
A．带电性质差异 B．分子的大小
C．分子的形状 D．分子的变性温度
【解析】 电泳是指带电粒子在电场作 ( http: / / www.21cnjy.com )用下发生迁移的过程，带电性质不同、分子的大小和形状不同都会影响带电粒子在电场中的迁移速度，与分子变性温度无关，因此选D。
【答案】 D
2．下列有关提取和分离血红蛋白的实验叙述错误的是( )
A．该实验的材料必须选用鸡血
B．通过透析法可以去除样品中相对分子质量较小的杂质，此为样品的粗提取
C．凝胶色谱法是利用蛋白质的相对分子质量的大小分离蛋白质
D．电泳法是利用各种分子带电性质的差异及分子的大小和形状不同进行分离
【解析】 该实验的材料不能选用鸡血，而应用哺乳动物成熟的红细胞，因为后者没有细胞核和各种细胞器，有利于得到较纯净的血红蛋白。
【答案】 A
3．玫瑰精油素有“液体黄金”之称，下面是提取玫瑰精油的实验流程，相关分析不正确的是( )
A．提取玫瑰精油的方法是水蒸气蒸馏法
B．①和②操作要求分别加入氯化钠和无水硫酸钠
C．③操作是萃取，以除去固体硫酸钠
D．该实验流程也可用于从薄荷叶中提取薄荷油
【解析】 加入氯化钠是为了增大盐水的 ( http: / / www.21cnjy.com )浓度，利于玫瑰油与水的分层，加入无水硫酸钠是为了吸收精油中残留的水分。③操作是利用过滤的方法除去固体硫酸钠。
【答案】 C
4．蒸馏时分液漏斗的作用是( )
A．冷却 B．加热
C．装原料 D．分离
【解析】 收集锥形瓶中的乳白色的乳 ( http: / / www.21cnjy.com )浊液，向锥形瓶中加入质量浓度为0.1 g/mL的氯化钠溶液，使乳浊液分层，然后将其倒入分液漏斗中，用分液漏斗将油层和水层完全分开。
【答案】 D
5．假设PCR反应中，只有一个双链DNA片段作为模板，在5次循环后，反应物中大约有多少个这样的DNA片段( )
A．8 B．16
C．32 D．64
【解析】 PCR反应中，DNA呈指数式增加，为2n，故5次循环后，会产生25即32个DNA片段。
【答案】 C
6．在实验室内利用PCR技术进行DNA复制，需要哪些条件( )
①酶 ②游离的脱氧核苷酸
③ATP ④DNA分子
⑤引物 ⑥tRNA
⑦可控制的温度 ⑧适宜的酸碱度
A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑤⑥⑦
C．②③④⑤⑦⑧ D．①②④⑤⑦⑧
【解析】 在实验室内模拟DNA复制时， ( http: / / www.21cnjy.com )需要DNA聚合酶催化合成DNA子链；4种脱氧核苷酸为合成子链的原料；DNA母链为DNA复制的模板；还需要引物、可控制的温度、适宜的酸碱度等。
【答案】 D
7．下列关于DNA聚合酶催化合成DNA子链的说法中，正确的是( )
A．以DNA为模板，使DNA子链从5′端延伸到3′端的一种酶
B．Taq聚合酶必须在每次高温变性处理后再添加
C．DNA聚合酶能特异性地复制整个DNA的全部序列
D．Taq聚合酶是从深海生态系统中发现的
【解析】 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，合成的子链从5′端延伸到3′端。
【答案】 A
8．(2013·江苏南通联考)多 ( http: / / www.21cnjy.com )聚酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，其简要过程如上图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是( )
A．PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术
B．反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板
C．PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增
D．应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变
【解析】 PCR技术是人工合成DNA的方法，原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸。
【答案】 C
9．已知蛋白质混合液中硫 ( http: / / www.21cnjy.com )酸铵浓度的不同可以使不同种类的蛋白质析出(或沉淀)，随着硫酸铵浓度增加，混合液中析出的蛋白质种类和总量增加。下表是某蛋白质混合液中的不同蛋白质从开始析出到完全析出所需要的蛋白质混合液中的硫酸铵浓度范围。
蛋白质混合液中的硫酸铵浓度(%) 析出的蛋白
15～20 甲蛋白
23～30 乙蛋白
25～35 丙蛋白
38～40 丁蛋白
请据表回答：
(1)若只完全析出甲蛋白，混合液中最合适的硫酸铵浓度应为 。
(2)向该蛋白质混合液中加入硫酸铵溶液( ( http: / / www.21cnjy.com )或硫酸铵)，使混合液中的硫酸铵浓度达到30%，会析出若干种蛋白质，它们分别是 。
(3)通过改变混合液中的硫酸铵浓 ( http: / / www.21cnjy.com )度 (填“能”或“不能”)从混合液中得到所有的、不含有其他蛋白质的乙蛋白，原因是 。
(4)简要写出从该蛋白质混合液中分离出全部丁蛋白的实验设计思路。
(5)如果蛋白质析出物中还含有一 ( http: / / www.21cnjy.com )定量的硫酸铵，可用半透膜除去析出物中的硫酸铵。用半透膜能除去析出物中硫酸铵的原理是 。
【解析】 (1)若只完全 ( http: / / www.21cnjy.com )析出甲蛋白，则硫酸铵浓度应控制在23%以下，联系所给信息，可知最适浓度为20%。(2)达到30%时，甲蛋白先析出，联系表格，在析出乙蛋白和丙蛋白所需硫酸铵浓度范围内，可同时析出乙蛋白和丙蛋白。(3)若要得到不含其他蛋白质的乙蛋白，则混合液中的硫酸铵浓度和其他蛋白析出时的浓度无重叠。
(4)因为分离丁蛋白所需浓度较 ( http: / / www.21cnjy.com )高，且与其他蛋白无重叠，所以可以先将其他蛋白析出后，再将混合液中硫酸铵的浓度调到丁蛋白析出的最适浓度。(5)蛋白质是大分子物质，不可以通过半透膜。
【答案】 (1)20% (2)甲蛋白、乙蛋白、丙蛋白
(3)不能 乙蛋白和丙蛋白析 ( http: / / www.21cnjy.com )出所需的硫酸铵浓度范围有重叠 (4)向该蛋白质混合液中加入硫酸铵溶液(或硫酸铵)，使其浓度达到35%(或35%≤硫酸铵浓度<38%范围内任意一个浓度)，分离析出物与溶液，保留溶液；取保留溶液，再加入硫酸铵溶液(或硫酸铵)，使硫酸铵在溶液中的浓度达到40%(或40%以上)，分离析出物与溶液，析出物即为丁蛋白。
(5)半透膜是一种透过膜，只允许小分子的硫酸铵通过，不允许大分子蛋白质通过
10．PCR(多聚酶链式反应)技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，如图表示合成过程，请据图分析回答有关问题。
(1)A过程高温使DNA变性解旋，对该过程的原理叙述，正确的是 。
A．该过程用到耐高温解旋酶破坏氢键
B．该过程用到限制酶破坏磷酸二酯键
C．该过程不需要解旋酶的作用
D．该过程与人体细胞的过程完全相同
(2)C过程要用到的酶是 ，这种酶在高温下仍保持活性，因此在PCR扩增时可以 加入， (填“需要”或“不需要”)再添加。PCR反应除提供酶外，还需要满足的基本条件有 。
(3)如果模板DNA分子共有a个碱基对，其中含有胞嘧啶m个，则该DNA复制10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸 个。
【解析】 本题考查PCR原理及DNA复制 ( http: / / www.21cnjy.com )相关的计算问题。(1)在温度为94 °C时，DNA变性解旋，不需要解旋酶和限制酶，而人体细胞内DNA解旋需要解旋酶。(2)在温度为72 °C时，需要耐高温的DNA聚合酶，以DNA的两条链为模板，以四种脱氧核苷酸为原料，还需要两种引物等条件，从而完成子链的延伸。(3)模板DNA分子中含有胸腺嘧啶脱氧核苷酸为(2a－2m)÷2＝(a－m)个，则该DNA复制10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸为(210－1)·(a－m)个。
【答案】 (1)C (2)耐高温 ( http: / / www.21cnjy.com )的DNA聚合酶 一次性 不需要 DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种引物、四种脱氧核苷酸、适宜的酸碱度、可控制的温度 (3)(210－1)·(a－m)
11．PCR技术是把某一DNA片段在体 ( http: / / www.21cnjy.com )外酶的作用下，合成许多相同片段的一种方法，利用它能快速而特异地扩增任何要求的目的基因或DNA分子片段；电泳技术则是在外电场作用下，利用分子携带的净电荷不同，把待测分子的混合物放在一定的介质(如琼脂糖凝胶)中进行分离和分析的实验技术，利用它可分离氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等物质和做亲子鉴定。如图是电泳装置及相应电泳结果。
(1)PCR技术能把某一DNA片段进行扩增，依据的原理是 。
(2)图3是把含有21个氨基酸的多肽进行水解得到的氨基酸混合物进行电泳的结果，故可推知该多肽由 种氨基酸构成。
(3)电泳和叶绿体色素分离采用的纸层析法 ( http: / / www.21cnjy.com )比较，后者使用的介质是 ；电泳过程中分子的迁移速率除与本身所带净电荷的多少有关外，你认为还受什么因素影响？
(至少列出两种)。
(4)图4通过提取某小孩和其 ( http: / / www.21cnjy.com )母亲以及待测定的四位男性的DNA，分别由酶处理后，生成若干DNA片段，并进行扩增得到的混合物，然后进行电泳得到的一组DNA指纹图谱。请分析，在F1～F4中谁最可能是该小孩真正的生物学父亲？为什么？
【解析】 本题主要考查电泳原理及其应用，同时考查学生在新情景下分析问题和解决问题的能力。
(1)PCR是把DNA片段在酶的作用下，在体外合成许多相同的片段，原理是DNA复制。
(2)某氨基酸的混合物电泳后出现分离，共有6个区域，则此多肽由6种氨基酸构成。
(3)纸层析法是色素溶解 ( http: / / www.21cnjy.com )在层析液中，并随之在滤纸上扩散。电泳过程中，分子的迁移速率受到多种因素影响，如分子的大小、形态，凝胶的种类、密度，电泳的电压大小等。
(4)子代DNA是由亲代DNA复制而来的，所以子代DNA与亲代DNA相同，故C与F2之间为亲子关系。
【答案】 (1)DNA分子复制 (2)6 (3)层析液 分子的大小，凝胶的种类，电泳的电压大小
(4)F2 因为C和F2的DNA图谱完全相同
综合检测(四)
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(共12个小题，每小题5分，共60分)
1．(多选)电泳实现样品中分子的分离是利用了( )
A．各种分子带电性质的差异
B．分子本身的大小
C．电荷的多少
D．分子形状的差异
【解析】 电泳利用了待分离样品中各种分子 ( http: / / www.21cnjy.com )带电性质的差异以及分子本身的大小、形状、电荷的不同，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。
【答案】 ABCD
2．(2013·连云港高二检测)下列有关电泳的叙述，不正确的是( )
A．电泳的支持介质可用醋酸纤维薄膜，滤纸、琼脂凝胶等
B．带电粒子的电荷量、粒子大小和形状都可以影响泳动速度
C．点样时，应将有记号的一面向上平铺在玻璃板上进行点样
D．电泳时，电流强度越大，电泳效果越好
【解析】 电泳时，每厘米膜宽电流强度为0.4～0.8 mA较好，并不是电流越强越好。
【答案】 D
3．用凝胶色谱法分离蛋白质的过程中，下列关于蛋白质的叙述，正确的是( )
A．相对分子质量较小的蛋白质行程大于相对分子质量较大的蛋白质
B．相对分子质量较小的蛋白质行程小于相对分子质量较大的蛋白质
C．相对分子质量较小的蛋白质行程等于相对分子质量较大的蛋白质
D．二者根本无法比较
【解析】 相对分子质量较小的蛋白质容易 ( http: / / www.21cnjy.com )进入凝胶内的通道，通过的路较长，移动速度较慢；相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶颗粒内部，只能在凝胶外部移动，通过的路程较短，移动速度较快。
【答案】 A
4．(2013·平顶山高二检测)萃取法 ( http: / / www.21cnjy.com )是将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡，使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发出某种物质，就可以得到纯净的植物芳香油。蒸发出的物质是( )
A．有机溶剂 B．芳香油
C．有机溶剂中的杂质 D．芳香油中的杂质
【解析】 萃取法是将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡，使芳香油溶解在有机溶剂中的方法，然后再把有机溶剂蒸发，从而得到芳香油。
【答案】 A
5．提取植物芳香油是利用水蒸气将 ( http: / / www.21cnjy.com )挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物；然后冷却，将混合物重新分出油层和水层，以此来获得植物芳香油。在此方法中，运用哪些操作手段( )
①蒸馏 ②压榨 ③萃取 ④干馏 ⑤分液
A．①③ B．①③④
C．①⑤ D．①③⑤
【解析】 在提取植物芳香油 ( http: / / www.21cnjy.com )的过程中，利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物的过程属于蒸馏；然后冷却，重新分出油层和水层，并将油层提取出来的过程属于分液。
【答案】 C
6．在玫瑰精油的提取中，进行冷凝回流的目的是( )
A．将芳香油变成液态便于回收
B．操作方便
C．防止容器受热不均匀而炸裂
D．提高出油率
【解析】 橘皮精油有很强的挥发性，进行冷凝回流的目的是使芳香油变成液态便于回收。
【答案】 A
7．DNA复制过程的第一步是( )
A．获得引物 B．催化合成DNA子链
C．解旋 D．四种脱氧核苷酸
【解析】 DNA复制是以两条母链为 ( http: / / www.21cnjy.com )模板，按照碱基互补配对原则进行的，因此，首先要解旋，使两条母链的碱基暴露出来，才能按照碱基互补配对的原则把相应的碱基一个个地连起来。只有解旋后，再以母链为模板合成一小段引物，引物才起作用。
【答案】 C
8．在PCR扩增的实验中，加入一种提取物(一种模板DNA片段)，但实验得到的产物中，却有两种DNA。其原因可能是( )
A．基因突变 B．Taq聚合酶发生变异
C．基因污染 D．温度过高
【解析】 实验中得到两种DN ( http: / / www.21cnjy.com )A的原因可能是靶细胞基因污染造成的，所以在实验中，必须做到隔离操作区、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。
【答案】 C
9．(2013·扬州高二测试)PCR仪实质上是一台自动调控温度的仪器，下列关于它调控不同温度的目的叙述错误的是( )
A．94 °C，使DNA分子变性，解开螺旋
B．55 °C，引物与作为模板的单链DNA特定部位相互配对、结合
C．72 °C，使DNA分子开始复制，延伸
D．72 °C，使DNA分子恢复双螺旋结构，恢复活性
【解析】 PCR利用DNA热变性的原理 ( http: / / www.21cnjy.com )，当温度上升到94 °C时，双链DNA解旋为单链，A项正确；当温度下降到40～60 °C左右时，两种引物通过碱基互补配对原则与两条单链DNA结合，B项正确；当温度上升到72 ℃左右时，在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，从而实现DNA延伸，故C正确，D错误。
【答案】 D
10．(2013·安庆期末)生物产品的分离、纯化是现代生物技术中一种常见的技术。下列关于物质提取、纯化原理的叙述中，不正确的是( )
A．采用凝胶色谱法分离果胶酶的原理是蛋白质分子的相对分子质量不同，在色谱柱中的移动速度不同
B．使用透析法可以去除样品中相对分子质量较大的杂质
C．电泳法是利用样品中各种分子带电性质和数量以及样品分子大小不同，产生的迁移速度不同而实现样品中各种分子的分离
D．离心法分离蛋白质的依据是不同大小的分子离心时沉降速度不同
【解析】 透析的原理是小分子能够通过半透膜，利用透析法可以去除样品中相对分子质量较小的杂质。
【答案】 B
11．PCR技术利用了DNA的什么原理来控制DNA的解旋与结合( )
A．特异性 B．稳定性
C．热变性 D．多样性
【解析】 DNA分子在80～100 ℃的温度范围内变性，双链解开成单链，当温度慢慢降低时，又能重新结合形成双链。
【答案】 C
12．引物与DNA母链的关系是( )
A．碱基顺序相同 B．长度相同
C．碱基互补配对 D．完全相同
【解析】 在DNA扩增中引物与母链通过碱基互补配对相结合。
【答案】 C
二、非选择题(3个大题，共40分)
13．(12分)(2013·仙桃高二测试)商品化植酸酶主要来自微生物，首先筛选出产酶的菌株，然后制备植酸酶，请根据下面的流程图回答问题：
(1)Ⅰ中的主要成分有哪些？ ；
Ⅱ中包含哪些成分？ ( http: / / www.21cnjy.com ) 。
(2)请写一种纯化得到植酸酶的方法： ( http: / / www.21cnjy.com ) ；
其依据是 。
【解析】 本题考查蛋白质粗提取和分离的方 ( http: / / www.21cnjy.com )法。植酸酶是蛋白质，属于大分子有机物，含酶的发酵液经过透析后，能够除去小分子杂质，这样就能够得到植酸酶。对于粗提取的植酸酶可以用凝胶色谱法进行提纯，由于蛋白质带有电荷，亦可用电泳法进行纯化。
【答案】 (1)小分子杂质 植酸酶等多种蛋白质
(2)凝胶色谱法 根据蛋白质之间分子大小差异进行纯化(或电泳法 根据蛋白质之间电荷、分子大小等差异进行纯化)
14．(14分)请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题：
(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、 和 。
(2)芳香油溶解性的特点是不溶于 ，易溶于 ，因此可用 作为提取剂来提取芳香油。
(3)橘子果实含有芳香油，通常可用 作为材料提取芳香油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是
。
(4)对材料压榨后可得到糊状液体、为 ( http: / / www.21cnjy.com )除去其中的固体物获得乳浊液可采用的方法是 。
(5)得到的乳浊液加入氯化钠 ( http: / / www.21cnjy.com )并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的 层，原因是
。
加入氯化钠的作用是
。
(6)从乳浊液中分离得到的芳香油中 ( http: / / www.21cnjy.com )要加入无水硫酸钠，此试剂的作用是 。
【解析】 (1)植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等。具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来确定。
(2)芳香油不溶于水，易溶于有机溶剂，不适于做水蒸气蒸馏的原料，可采用萃取法。
(3)橘皮精油主要贮藏在橘皮部分，因此，我们可采用精油含量丰富的新鲜橘皮来提取芳香油。
(4)压榨后压榨液中含有橘皮精油和大量水分以及一些糊状残渣等杂质，可用普通布袋过滤除去固体物和残渣。
(5)(6)加入NaCl的水层密度增大，芳 ( http: / / www.21cnjy.com )香油密度相对较小，位于水层上方。然后用分液漏斗将两层分开，分离出的油层还含有一些水分，可加入无水Na2SO4吸收残留水分。
【答案】 (1)蒸馏法 萃取法
(2)水 有机溶剂 有机溶剂
(3)橘皮 芳香油含量较高 (4)过滤 (5)上 油层的密度比水层小 增加水层密度，降低芳香油的溶解度，使油和水容易成分
(6)吸收芳香油中残留的水分
15．(14分)多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列问题：
(1)DNA的两条链是反向平行的， ( http: / / www.21cnjy.com )通常将
的末端称为5′端，当引物与DNA母链通 ( http: / / www.21cnjy.com )过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的 开始
延伸DNA链。
(2)PCR利用了DNA的热变性 ( http: / / www.21cnjy.com )原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到 ，它的发现和应用解决了上述问题；要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫 。
(3)PCR的每次循环可以分为三步： ( http: / / www.21cnjy.com ) 。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有 个这样的DNA片段。
(4)简述PCR技术的主要 ( http: / / www.21cnjy.com )应用
。
【解析】 (1)DNA聚合酶作用时必须要有一 ( http: / / www.21cnjy.com )个引物，它只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3′羟基上，与DNA母链结合的RNA引物就提供这个羟基。
(2)因PCR利用了DNA的热变性原理 ( http: / / www.21cnjy.com )解决了打开DNA双链的问题，所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。
(3)DNA复制的两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制5次后得到的子代DNA分子数为25＝32个。
(4)PCR技术可以对DNA分子进行扩增，所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。
【答案】 (1)磷酸基因 3′端
(2)耐高温的 Taq DNA聚合酶 选择培养基
(3)变性、复性和延伸 32
(4)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定
(教师用书独具)
●课标要求
1．结合离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质的知识掌握其方法原理和方法要领。
2．结合蒸馏、电泳等相关知识掌握其原理和操作流程。
3．结合提取橘皮中芳香油的知识掌握利用蒸馏法提取橘皮中的芳香油。
●课标解读
1．掌握分离与测定生物成分中蛋白质的技术。
2．掌握采用醋酸纤维薄膜电泳的方法分离并纯化蛋白质。
3．掌握采用水蒸气蒸馏法和脂溶性有机溶剂提取法提取脂肪成分。
●教学地位
本节内容系统介绍了离心沉降法和薄膜透析 ( http: / / www.21cnjy.com )法分离蛋白质、蒸馏、血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳、提取橘皮中的芳香油等知识，是本章的核心内容之一，是高考中的常考内容。
●教法指导
1．可利用多媒体动画展示离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质的过程。
2．可充分创造实验条件让学生提取橘皮中的芳香油。
(教师用书独具)
●新课导入建议
可通过展示相关图片，创设问题情景导入本课。
●教学流程设计
学生课前预习：阅读教材P64－72，填写【 ( http: / / www.21cnjy.com )课前自主导学】，完成“思考交流1、2”。 步骤1：情景导课：以【新课导入建议】引出本章和本节课题。 步骤2：根据创设的情景，通过【课堂互动探究】探究1分析、理解蛋白质分子在凝胶中的运动情况。通过例1巩固、提高。 步骤3：结合凝胶色谱的原理过渡至醋酸纤维薄膜电泳的教学。
步骤7：回扣基础知识，将检查、批阅【课前自 ( http: / / www.21cnjy.com )主导学】时学生出错较多的部分进行强化，重点对【正误判断】部分进行辨析。 步骤6：通过【课堂互动探究】探究3帮助学生认识植物芳香油提取的三种提取方法，利用例3验收、巩固。 步骤5：结合芳香油的理化性质过渡至植物芳香油的提取的教学。 步骤4：通过【课堂互动探究】探究2帮助学生认识醋酸纤维薄膜电泳。利用例2验收、巩固。
步骤8：引导学生通过合作， ( http: / / www.21cnjy.com )整理本课题的重点、难点内容，利用【本课知识小结】进行总结，建立知识网络。理解并记忆【结论语句】。 步骤9：通过【当堂双基达标】进行当堂检测验收。
课 标 解 读 重 点 难 点
1.掌握分离与测定生物成分中蛋白质的技术。
2.掌握采用醋酸纤维薄膜电泳的方法分离并纯化蛋白质。
3.掌握采用水蒸气蒸馏法和脂溶性有机溶剂提取法提取脂肪成分。 1.离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质。(重难点)
2.凝胶色谱法分离蛋白质。(重点)
3.利用蒸馏法提取橘皮中的芳香油。(重难点)
离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质
1.细胞中蛋白质的释放
在提取蛋白质时，可以采用研磨与超声波结合的方法将生物组织或细胞完全破碎，使蛋白质从细胞中释放出来，并使其溶解在适当的抽提液中。
2．抽提液的选择
要根据蛋白质的特性而定，一般酸性蛋白质用偏碱性溶液抽提，碱性蛋白质用偏酸性溶液抽提，脂蛋白等则可用有机溶剂抽提。
3．离心沉降法分离蛋白质
通过控制离心速度，使分子大小、密度不同的蛋白质发生沉降分层，从而达到分离出不同种类蛋白质的目的。
4．薄膜透析法分离蛋白质
利用蛋白质分子不能透过半透膜的特性，使蛋白质与其他小分子化合物分离开的纯化蛋白质的方法。
凝胶色谱法分离蛋白质
1.凝胶色谱法的概念
是根据蛋白质分子的大小，对其进行有效分离的方法。
2．凝胶
(1)组成：由胶体溶液凝结而成的固体物质。
(2)成分：由葡聚糖、琼脂糖等多糖类化合物。
(3)结构：小球体内部具有很细微的多孔网状结构。
3．分离蛋白质的原理
①大分子蛋白质不能进入凝胶内部而沿凝胶颗粒间的空隙移动，洗脱路程较短，移动速度较快，最先流出柱外。
②小分子蛋白质可以进入凝胶颗粒内部的多孔网状结构，洗脱路程较长，移动速度缓慢，以致较长时间流出柱外。
蒸馏
1.蒸馏的概念
将液体加热至沸腾，使液体变为蒸气，然后使蒸气冷却再凝结为液体，这两个过程联合操作称为蒸馏。
2．蒸馏分离物质的原理
蒸馏可以将易挥发和不易挥发的物质分离开来，也可将液体混合物中沸点不同的物质分离开来。
血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳
实验步骤 操作方法
平悬薄膜 将点样端平贴在电泳槽负极支架的“滤纸桥”上，有记号的一面朝上，另一端平贴于正极，呈绷直状态
实施电泳 盖上电泳槽盖，电泳60～90 min
染色 取下薄膜，放入染色液中浸泡5～10 min
漂洗 取出薄膜，在漂洗液中漂洗数次，直至蛋白质区底色脱净为止
脱色 用滤纸压平并吸干薄膜后，再浸入透明液中约5 min，取出后平贴于玻璃板上，待完全干燥后便成透明膜图谱，可长期保存
提取橘皮中的芳香油
1.橘皮芳香油具有诱人的橘香味，其主要成分是柠檬烯。
2．水蒸气蒸馏法
(1)适用范围：适用于能随水蒸气蒸馏而不被破坏的物质成分的提取。
(2)操作步骤
将橘皮切碎与适量的水放入蒸馏瓶―→点燃酒精灯，实施蒸馏―→用锥形瓶收集液体―→用分液漏斗分离芳香油
3．芳香油的提取方法
提取植物芳香油一般根据植物原料的特点确定具体的提取方法。
(1)对玫瑰油、薄荷油等是挥发性较强，能随水蒸气蒸发的植物芳香油通常利用蒸馏法提取。
(2)柠檬油、甜橙油易受机械压力作用而直接榨出，一般采用压榨法制得。
(3)如橘皮芳香油既可采用蒸馏法提取，也可采用压榨法制得。
(4)如制取茉莉浸膏还可采用萃取法制取。
1．离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质的原理是一样的。(×)
【提示】 不一样，前者是离心沉降，后者是根据半透膜的透性。
2．凝胶色谱法是根据蛋白质分子的大小而对其进行有效分离的方法。(√)
3．醋酸纤维薄膜电泳是采用滤纸为支持物的电泳方法。(×)
【提示】 采用醋酸纤维薄膜为支持物。
4．振荡处理后，芳香油位于分液漏斗中液体的下部。(×)
【提示】 上部。
蛋白质分子在凝胶中的运动情况分析
【问题导思】
①凝胶色谱法分离蛋白质的原理是什么？
②蛋白质分子的大小不同在凝胶中的运动情况有什么不同？
相对分子质量大 相对分子质量小
直径大小 大于凝胶颗粒空隙直径 小于凝胶颗粒空隙直径
运动方式 垂直向下运动 不规则的扩散运动
运动速度 较快 较慢
运动路程 较短 较长
洗脱次序 先从凝胶柱中洗脱出来 后从凝胶柱中洗脱出来
凝胶色谱的原理是相对分子质量小的蛋白质 ( http: / / www.21cnjy.com )进入凝胶孔道，路程长，移动速度慢；而相对分子质量大的蛋白质在凝胶外部移动，路程短，移动快，这种现象又称分子筛效应。
用凝胶色谱法分离蛋白质的实验中，相对分子质量不同的两种蛋白质在凝胶中的行进过程，可表示为图中哪一个( )
【思维导图】
( http: / / www.21cnjy.com )
【精讲精析】 如题图所示，相对分子 ( http: / / www.21cnjy.com )质量较大的蛋白质容易通过凝胶间隙，先被洗脱出来；相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部，后被洗脱出来。答案为B。
【答案】 B
1．(2013·安顺高二测试)凝胶色谱法分离蛋白质的原理依据是( )
A．根据蛋白质分子与凝胶的亲和力的大小
B．根据蛋白质相对分子质量的大小
C．根据蛋白所带电荷的多少
D．根据蛋白质溶解度的大小
【解析】 凝胶色谱法是根据蛋白质相对分子质量的大小分离蛋白质的一种方法。
【答案】 B
醋酸纤维薄膜电泳
【问题导思】
①醋酸纤维薄膜电泳的特点是什么？
②如何消除电荷对蛋白质迁移速度的影响？
1．原理
带电粒子在电场中向与其带电性相反的电极泳动的现象称为电泳。
2. 过程
配制试剂→架滤纸桥→浸泡薄膜→细心点样→平悬薄膜→实施电泳→染色→漂洗→脱色。
3．特点
(1)电泳后区带界限清晰。
(2)通电时间较短(60～90 min)。
(3)醋酸纤维薄膜对各种蛋白质都几乎完全不吸附，因此无拖尾现象。
(4)醋酸纤维薄膜对染料也没有吸附，因此不结合的染料能完全洗掉，无样品处几乎完全无色。
血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳中的注意事项
1．保持醋酸纤维薄膜的清洁，避免用手直接接触薄膜。
2．点样量要适量，2次左右即可，盖玻片的边缘应避免出现明显液滴。点样要尽量在一条直线上。
3．电泳时间不低于1 h。
4．点样处不要搭在滤纸上，以免血清渗入滤纸。
5．醋酸纤维薄膜应绷直，避免电泳槽隔离板的干扰。
6．不可同时接触正负极，防止触电。
(2013·南京高二测试)下图是人血清蛋白在以醋酸纤维薄膜为支持物，pH为8.6的巴比妥缓冲液电泳分离结果示意图，由此图不能得出的结论是( )
A．在pH为8.6的巴比妥缓冲液中γ、β、α2、α1和清蛋白都带负电荷
B．在pH为8.6的巴比妥缓冲液中电泳时，γ、β、α2、α1和清蛋白迁移速率不同
C．β球蛋白的相对分子质量一定比α球蛋白的相对分子质量大
D．在pH为8.6的巴比妥缓冲液中γ球蛋白迁移速率最慢，清蛋白迁移速率最快
【审题导析】 电泳利用了分离样品中 ( http: / / www.21cnjy.com )各种分子带电性质不同以及分子本身的大小、形状不同，使带电分子产生不同的迁移速率，从而实现样品中各种分子的分离。
【精讲精析】 带电粒子在电场中迁移的速率是带电粒子带电性质、带电量、粒子大小、粒子形状共同作用的结果。
【答案】 C
2．下列带电颗粒泳动速度最快的是( )
A．直径大、球形、净电荷多
B．直径小、球形、净电荷多
C．直径大、方形、净电荷少
D．直径小、方形、净电荷多
【解析】 一般来说，带电颗粒直径越小，越接近于球形，所带净电荷越多，则在电场中的泳动速度越快；反之，则越慢。
【答案】 B
植物芳香油的提取
【问题导思】
①植物芳香油的提取方法主要有哪几种？
②每种提取方法的原理、适用范围有什么不同？
比较方法 优点 局限性 实验原理 适用范围
压榨法 生产成本低，易保持原料原来的结构和功能 分离较为困难，出油率相对较低 通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油 适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取
萃取法 产出率高，易分离 使用有机溶剂处理不当会影响提取物的质量 使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油 适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中
1．水蒸气蒸馏法有水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏三种方法，应根据不同的提取原料选择不同的蒸馏方法。
2．压榨法必须在常温条件下进行，否则会影响产物产量和质量。
3．萃取法就是根据相似相溶原理，根据不同物质的不同沸点来蒸发或分液。
(2013·仙桃高二测试)在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸馏法和压榨法，下列关于这三种方法叙述错误的是( )
A．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解，然后把水蒸发掉，剩余部分即芳香油
B．压榨法的实验原理是通过机械加压，压榨出原料中的芳香油
C．萃取法的实验原理是使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉有机溶剂后就可以获得芳香油
D．蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
【思维导图】
( http: / / www.21cnjy.com )
植物有效成分
的提取方法―→关键是明确提
取方法的原理－
【精讲精析】 蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强 ( http: / / www.21cnjy.com )的芳香油携带出来，适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油。压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油，适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取。萃取法使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油，适用范围比较广。
【答案】 A
3．在蒸馏过程中，要提高产品质量，应该采取的措施是
( )
A．提高蒸馏温度，延长蒸馏时间
B．提高蒸馏温度，缩短蒸馏时间
C．降低蒸馏温度，缩短蒸馏时间
D．严控蒸馏温度，延长蒸馏时间
【解析】 用蒸馏法分离植物 ( http: / / www.21cnjy.com )有效成分时，温度会影响其性质，如果温度过高则破坏其结构，温度过低则分离不出其有效成分。如果在一定温度范围内延长蒸馏时间，就可以得到较多的植物有效成分。
【答案】 D
本 课 知 识 小 结
网 络 构 建
结 论 语 句
1．分离与测定生物成分中蛋白质的技术包括离心沉降法、薄膜透析法和凝胶色谱法等。
2．离心沉降法是通过控制离心速度，使分子大小、密度不同的蛋白质发生沉降分层，从而达到分离出不同种类蛋白质的目的。
3．薄膜透析法是利用蛋白质分子不能透过半透膜的特性，使蛋白质与其他小分子化合物分离开。
4．凝胶色谱法是根据蛋白质分子的大小对其进行有效分离的方法。
1．(2013·泰州高二 ( http: / / www.21cnjy.com )测试)细胞破碎后，各种蛋白质就会释放出来，再根据蛋白质的不同特性进行抽提。下列关于蛋白质抽提的措施中，不正确的是( )
A．酸性蛋白质可用稀碱性溶液抽提
B．水溶性蛋白质可用透析液(中性缓冲液)抽提
C．脂溶性蛋白质可用有机溶剂抽提
D．碱性蛋白质可用强酸性溶液抽提
【解析】 抽提蛋白质的基本原理是根据蛋白质的物理性质，加入不同的试剂后，使蛋白质溶于试剂中而抽提蛋白质。强酸、强碱都会使蛋白质变性而沉淀。
【答案】 D
2．(2013·信阳高二检测)离心沉降法是纯化蛋白质的方法之一，在这一过程中蛋白质会分层，这一现象与蛋白质的何种性质有关( )
A．酸碱性 B．所带电荷多少
C．分子大小和密度 D．种类
【解析】 根据蛋白质之间或蛋白 ( http: / / www.21cnjy.com )质与其他分子之间在分子大小和密度上的不同，采用离心沉降法，使其分层而分离；酸碱性不同可用盐析法；所带电荷多少不同可采用电泳法等。
【答案】 C
3．(2013·新乡高二期末)仔细观察下图，所带负电荷最少的球蛋白是( )
血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳图谱示意图
A．α1 球蛋白 B．α2 球蛋白
C．β 球蛋白 D．γ 球蛋白
【解析】 对于几种球蛋白来说直径相差不 ( http: / / www.21cnjy.com )大，泳动速度的差异主要来自于所带电荷多少，由图可知球蛋白由右向左泳动，因右侧为负极，且γ 球蛋白距点样处最近，所以γ 球蛋白所带负电荷最少。
【答案】 D
4．有关透析的叙述，错误的是( )
A．用于透析的薄膜要具有选择透过性
B．透析膜是一种半透膜
C．透析能使小分子自由出入，而将大分子保留在袋内
D．透析可用于更换样品的缓冲液
【解析】 透析膜能使小分子自由出入 ( http: / / www.21cnjy.com )，大分子不能通过，具有半透性，但不具有选择性；生物膜上因有特异性载体而具有选择透过性。透析过程中小分子可自由出入，因此，可用于更换样品的缓冲液。B、C、D项都正确，A项错。
【答案】 A
5．蛋白质的分离与纯化技术是蛋白质研究的重要技术。下列有关叙述不正确的是( )
A．根据蛋白质分子不能透过半透膜的特征，可将样品中各种不同的蛋白质分离
B．根据蛋白质所带电荷性质的差异及分子大小等，可通过电泳分离蛋白质
C．根据蛋白质相对分子质量的大小，可通过凝胶色谱法分离蛋白质
D．根据蛋白质的分子大小、密度不同，可通过离心沉降法分离蛋白质
【解析】 蛋白质分子不能透过半透膜，据此可利用半透膜除去样品中相对分子质量小的杂质，但不能用于各种蛋白质的分离。
【答案】 A
6．(2012·徐州高二测试)橘皮芳香油的主要成分及一般提取方法是( )
A．柠檬酸、萃取法 B．柠檬烯、压榨法
C．柠檬烯、水中蒸馏法 D．柠檬酸、蒸馏法
【解析】 橘皮芳香油的主要成分是柠檬烯。 ( http: / / www.21cnjy.com )橘皮芳香油主要贮藏在橘皮部分，由于橘皮芳香油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏又会产生原料焦糊的问题，故一般采用压榨法。此法适用于含油多的果实，如柑橘、柠檬等，压榨是利用机械压力将含水较多的果实及蔬菜或含油多的种子的细胞破坏，从而得到汁液或油液的方法。
【答案】 B
7．下列是与芳香油提取相关的问题，请回答：
(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取 ( http: / / www.21cnjy.com )，其理由是玫瑰精油具有 的性质。蒸馏时收集的蒸馏液 (填“是”或“不是”)纯的玫瑰精油，原因是 。
(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸 ( http: / / www.21cnjy.com )馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和 。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是 。
(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会 ，原因是 。
(4)密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度 的地方，目的是 。
(5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为 天左右。
(6)从薄荷叶中提取薄荷油时 ( http: / / www.21cnjy.com ) (填“能”或“不能”)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是 。
【解析】 (1)玫瑰精油易挥发、难溶于水、化学性质稳定，适于用水蒸气蒸馏法提取。所得蒸馏液是油水混合物。
(2)蒸馏过程中，蒸馏时间和蒸馏温度影响精油的提取量，蒸馏时间越长提取的油量越多，直至原料中所含精油殆尽。
(3)蒸馏过程中若无冷却过程，部分精油会随水蒸气挥发，导致提取量减少。
(4)玫瑰精油易挥发，应存放在温度较低的地方。
(5)由题图知，在a天左右花中精油含量相对较高。
(6)薄荷油与玫瑰精油化学性质相似，也可用水蒸气蒸馏法提取。
【答案】 (1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定 不是 玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物
(2)蒸馏温度 在一定的时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加
(3)下降 部分精油会随水蒸气挥发而流失
(4)较低 减少挥发 (5)a
(6)能 薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似
8．[实验探究]通过对橘皮芳香油提取过程的学习，请你自己设计一个提取茉莉油的过程。
(1)第一步，采摘原料，提炼茉莉油的原料为茉莉花，要在 期采收，此时茉莉油的含量最高。
(2)茉莉油的化学性质稳定，难溶于水， ( http: / / www.21cnjy.com )易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏，故提取茉莉油可采取 法和 法，但常采用 法，原因是 。
(3)水蒸气蒸馏法是通过水分子向原料中渗透 ( http: / / www.21cnjy.com )，使 ，形成精油与水的共沸物，蒸出的水蒸气与精油通过 、 后得到精油。
【解析】 (1)用于提炼茉莉油的茉莉花的盛开期采收，大约是每年的5月上、中旬。在此阶段，花朵含茉莉油量最高。
(2)茉莉油的化学性质稳定， ( http: / / www.21cnjy.com )难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏，所以能够采用萃取和水蒸气蒸馏两种方法，由于水蒸气蒸馏法设备简单、成本低、易于操作，故一般采取此法。
(3)水蒸气蒸馏是通过水分子与原料相互扩散，形成油水混合物，蒸出以后再通过冷凝与分液，即可得到精油。
【答案】 (1)盛开 (2)萃取 水蒸气蒸馏 水蒸气蒸馏 设备简单、成本低、易于操作
(3)植物中精油成分向水中扩散 冷凝 分液
一、选择题
1．(2013·榆林高二检测)下列关于凝胶色谱法的原理及操作不正确的是( )
A．是利用凝胶把分子大小不同的物质分离开的一种方法
B．在洗脱过程中，大分子不能进入凝胶内部而最先流出，而小分子可以进入凝胶内部而流速缓慢，最后流出
C．凝胶内部有很微细的多孔网状结构，其空隙大小与被分离的物质分子的大小无相应关系
D．一般情况下，凝胶对要分离的物质没有吸附作用，因此所有要分离的物质都应该被洗脱出来
【解析】 本题考查凝胶色谱法分离蛋白质 ( http: / / www.21cnjy.com )的原理。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。凝胶是由多糖类化合物构成的，其内部有很微细的多孔网状结构，相对分子质量较小的蛋白质可以进入凝胶内部，路程较长，移动速度较慢；而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部，路程较短，移动速度较快，因此在洗脱过程中先分离出来。不同的凝胶，其立体网状结构不同，孔隙大小不同，因此可分离的分子大小也不同。凝胶一般对分离的物质无吸附作用，所以要分离的物质都应该被洗脱出来，这是凝胶色谱法与一般层析法的不同。
【答案】 C
2．凝胶色谱法分离蛋白质的原理依据是( )
A．根据蛋白质分子与凝胶的亲和力的大小
B．根据蛋白质相对分子质量的大小
C．根据蛋白质所带电荷的多少
D．根据蛋白质溶解度的大小
【解析】 凝胶色谱法所用的凝胶实际上是 ( http: / / www.21cnjy.com )一些微小多孔的球体，在小球内部有许多贯穿的通道，相对分子质量小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量较大的蛋白质只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离。
【答案】 B
3．在利用电泳法分离蛋白质时，一定要加人缓冲溶液，其作用主要是( )
A．使酶的活性最高
B．使蛋白质的活性最高
C．维持蛋白质所带的电荷
D．使蛋白质带上电荷
【解析】 蛋白质具有两性，在一定pH下， ( http: / / www.21cnjy.com )蛋白质分子的某些基团会带上正电荷或负电荷。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。电泳利用了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、形状的不同，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。因此，加缓冲溶液的目的是维持蛋白质所带的电荷不发生改变而不是使蛋白质带上电荷。
【答案】 C
4．(2012·扬州高二期末)在血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳图谱中，最宽的色带是( )
A．α1 球蛋白 B．清蛋白
C．γ 球蛋白 D．β 球蛋白
【解析】 色带的数目即蛋白质的种类，而色带的宽度则代表了该蛋白质的含量，这种情况可以借鉴叶绿体中色素提取和分离时，色素带的宽窄来理解。
【答案】 B
5．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使用缓冲溶液而电泳不需要
D．以上说法都正确
【解析】 不同蛋白质的分子量不同，因此凝胶色 ( http: / / www.21cnjy.com )谱法可以根据相对分子质量的大小分离蛋白质；电泳法中带电分子的迁移速度不仅与分子大小有关，也与分子所带的电荷有关，所以A正确，B错误；这两种方法都用到缓冲溶液，以调节溶液的酸碱度，所以C错误。
【答案】 A
6．已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、 ( http: / / www.21cnjy.com )戊五种蛋白质分子，其相对分子质量大小、电荷的性质和数量情况如图所示，下列有关蛋白质分离的叙述正确的是( )
A．分子甲与分子乙所带电荷性质不同
B．若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子甲移动速度最慢
C．若将样品以2 000r/min的速度离心10 min，分子丁存在于沉淀中，则分子甲也一定存在于沉淀中
D．将样品装入透析袋中透析12 h，若分子丙保留在袋内，则分子乙也一定保留在袋内
【解析】 凝胶色谱法是依据相对分子质量 ( http: / / www.21cnjy.com )的大小分离蛋白质，相对分子质量较大的蛋白质在凝胶颗粒外部移动，路程短、移动速度较快。甲的相对分子质量最小，移动速度最慢。
【答案】 B
7．下面说法错误的是( )
A．在一定范围内，缓冲溶液能够抵抗外界的酸和碱对溶液pH的影响，维持pH基本不变
B．缓冲溶液通常由1～2种缓冲剂溶解于水中配制而成
C．电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程
D．透析袋能使大分子自由进出，而将小分子保留在袋内
【解析】 透析袋一般用硝酸纤维素制成，又称玻璃纸。透析袋能使小分子自由进出，而将大分子保留在袋内。
【答案】 D
8．(2013·盐城高二测试)利用凝胶色谱法什么样的蛋白质先洗脱出来( )
A．相对分子质量大的 B．溶解度高的
C．相对分子质量小的 D．所带电荷多的
【解析】 相对分子质量较小的蛋白质能进入 ( http: / / www.21cnjy.com )凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量大的蛋白质，路程较短，移动速度较快，首先洗脱出来。
【答案】 A
9．若植物有效成分易水解，则不宜采用哪种提取方法( )
A．压榨 B．萃取
C．蒸馏 D．渗析
【解析】 水蒸气蒸馏是植物芳香油提取的常用方法，若蒸馏导致原料焦糊或有效成分水解等，则不宜采用此法。但可以采用压榨或萃取的方法来提取。
【答案】 C
10．有关植物芳香油的提取方法的叙述正确的是( )
①植物芳香油具有较强的挥发性，能随水蒸气蒸发，因此可利用蒸馏法提取
②压榨法是利用机械压力榨出芳香油
③将新鲜的植物材料浸泡在用于萃取的有机溶剂中，然后蒸去溶剂，即可获得植物芳香油，此为萃取法
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
【解析】 水蒸气蒸馏法适用于提取挥发性较强且不溶于水的芳香油；压榨法是用机械压力榨出芳香油；萃取法则是用有机溶剂提取芳香油。
【答案】 D
二、非选择题
11．(2013·连云港高二检测) ( http: / / www.21cnjy.com )凝胶色谱技术是20世纪六十年代初发展起来的一种快速而又简单的分离技术，由于设备简单、操作方便，不需要有机溶剂，对高分子物质有很高的分离效果，目前已经被生物化学、分子生物学、生物工程学、分子免疫学以及医学等相关领域广泛应用，不但应用于科学实验研究，而且已经大规模地用于工业生产。据右图回答问题：
(1)a、b均为蛋白质分子，其中先从 ( http: / / www.21cnjy.com )层析柱中洗脱出来的是 ，原因是
。
(2)自己制作凝胶色谱柱时，在色谱柱底部d位置相当于多孔板的结构可由 替代。
(3)装填凝胶色谱柱时，色谱 ( http: / / www.21cnjy.com )柱内不能有气泡存在，原因是
。
(4)洗脱用的液体应尽量与浸泡凝胶所用的液体 (填“相同”或“不同”)，洗脱时，对洗脱液的流速要求是 。
【解析】 用凝胶色谱法分离各种大分子物质时 ( http: / / www.21cnjy.com )，大分子物质先洗脱出来，然后是小分子物质。大分子物质由于直径较大，不易进入凝胶颗粒的微孔，而只能分布于颗粒之间，所以向下移动的速度较快。小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外，还可以进入凝胶颗粒的微孔中，即进入凝胶内，在向下移动的过程中，从一个凝胶颗粒内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入和扩散，小分子物质的下移速度落后于大分子物质。在色谱柱中装填凝胶的时候要尽量紧密，以减少凝胶颗粒之间的空隙。在装填凝胶色谱柱时，不得有气泡存在，因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果；凝胶色谱操作过程中，不能发生洗脱液流干，露出凝胶颗粒的现象。一旦发生上述两种情况，凝胶色谱柱需要重新装填。
【答案】 (1)a a的相对分子质量大，无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快
(2)尼龙网或尼龙纱
(3)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果
(4)相同 保持稳定
12．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：
甲 乙
(1)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有 功能。
(2)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 。
(3)甲装置用于 ，目的是 ( http: / / www.21cnjy.com ) 。用乙装置分离蛋白质的方法叫 ，是根据 分离蛋白质的有效方法。
(4)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。
【答案】 (1)运输 (2)磷酸缓冲液 洗脱 ( http: / / www.21cnjy.com )血红蛋白 (3)透析(粗分离) 去除样品中分子量较小的杂质 凝胶色谱法 相对分子质量的大小 (4)红色的蛋白质接近色谱柱底端
13．生物组织中有机物的提取方法有很多种。例如，凝胶色谱法、电泳法、蒸馏法、压榨法和萃取法等，不同的有机物提取的方法各有不同。
(1)玫瑰精油称为“液体黄金 ( http: / / www.21cnjy.com )”，是世界香料工业不可取代的原料，提取出的玫瑰精油要求不含有任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是 。杏仁油富含矿物质和维生素，是一种质地轻柔、高渗透性的保温剂，主要通过 法提取。
(2)血红蛋白的提取方法可以采用 ( http: / / www.21cnjy.com ) ，该方法主要是利用血红蛋白的哪一特性将它与其他物质分开的？
。
【解析】 (1)水蒸气蒸馏法会使提取的 ( http: / / www.21cnjy.com )玫瑰精油不含任何添加剂或化学原料。杏仁中杏仁油含量较高，通过压榨法可提取到纯度高、不含杂质的杏仁油。(2)血红蛋白的提取用凝胶色谱法，这一方法利用了蛋白质的相对分子质量的大小被排阻在凝胶颗粒外，通行的速度不同而分离。
【答案】 (1)水蒸气蒸馏法 压榨 (2)凝胶色谱法 相对分子质量的大小
第二节分子生物学技术
(教师用书独具)
●课标要求
1．结合使用PCR仪的相关知识掌握PCR技术的原理。
2．结合PCR的反应程序掌握PCR技术的基本操作。
●课标解读
1．掌握聚合酶钙反应的原理与程序。
2．理解RCR实施方法与PCR仪使用的安全措施等。
●教学地位
本节内容涉及到使用PCR仪的安全措施、聚合酶链式反应程序、目的DNA片段的体外扩增等内容，该部分内容是本章的核心内容之一，是高考常考点。
●教法指导
1．可通过多媒体课件展示PCR仪的使用。
2．尽可能创造条件让学生完成实验操作。
(教师用书独具)
●新课导入建议
可通过展示科研人员正在进行使用PCR技术进行目的DNA分子片段扩增的实验引入本课。
●教学流程设计
学生课前预习：阅读教材P73－78 ( http: / / www.21cnjy.com )，填写【课前自主导学】。 步骤1：情景导课：以【新课导入建议】引出本节课题。 步骤2：根据创设的情景，引出基因工程的概念，并通过【课堂互动探究】探究1分析、理解PCR技术的反应原理与反应过程。通过例1巩固、提高。 步骤3：结合PCR技术的反应原理，过渡至PCR技术的实验操作的教学。
步骤7：通过【当堂双基达标】进行 ( http: / / www.21cnjy.com )当堂检测验收。 步骤6：引导学生通过合作，整理本节重点、难点内容，利用【本课知识小结】进行总结，建立知识网络。理解并记忆【结论语句】。 步骤5：回扣基础知识，将检查、批阅【课前自主导学】时学生出错较多的部分进行强化，重点对【正误判断】部分进行辨析。 步骤4：通过【课堂互动探究】探究2帮助学生认识PCR实验操作。利用例2验收、巩固。
课 标 解 读 重 点 难 点
1.掌握聚合酶链式反应的原理与程序。
2.理解PCR实施方法与PCR仪使用的安全措施等。 1.PCR技术的原理。(重点)
2.PCR技术的基本操作。(重难点)
使用PCR仪的安全措施
1.严禁在PCR仪运行过程中打开盖子，否则会造成仪器的永久损坏。
2．样品池及池盖内表面温度较高，当心灼伤。
3．加热器内腔为高温、高压，严禁触及。
4．仪器运行过程中如果发出尖锐的刺刮声音，请立即停止运行，检查是否有毛细管断裂等故障。
5．仪器运行过程中如果计算机长时间没有反应，仪器也没有任何动作，请切断电源，进行检查。
6．任何时候打开机器外壳时候，都必须切断电源。
7．必须保持样品池内部清洁，可用体积分数为95%的酒精、湿棉签擦拭相关部位。
8．仪器必须放置在PCR实验室里，操作者在操作的时候必须遵循PCR实验室的相关规定，做好穿防护服、戴防护手套等相关防护措施。
9．当仪器接通电源后，打开外壳或移走部件可能会造成人员伤害，因此，在进行任何调整、替换、保养或维修之前，请切断所有的电源。
聚合酶链式反应程序
1.向离心管中加入模板DNA、脱氧核苷酸引物和4种脱氧核苷酸以及Taq聚合酶。
2．变性：在94 ℃高温下作为模板的双链DNA解旋成为单链DNA。
3．退火(复性)：反应体系的温度降至40～60 ℃，使得引物与作为模板的单链DNA上特定部位相互配对、结合。
4．延伸：反应体系的温度回升到72 ℃ ( http: / / www.21cnjy.com )左右，在单链上4种脱氧核苷酸按照碱基互补配对的原则连接在引物之后，使引物链延伸，形成互补的DNA双链。
目的DNA片段的体外扩增
一、DNA片段的PCR扩增
1．准备器材
2．在0.2 mL PCR薄壁离心 ( http: / / www.21cnjy.com )管中加入5 μL10×PCR缓冲液，dACP、dCTP、dGTP、dTTP各5 μL,1 μL模板，5 μL引物1和5 μL引物2,29 μL双蒸水。
3．煮沸5 min之后冰浴2 min，低速离心，按照1单位/μL加入Taq聚合酶。
4．扩增DNA片断的反应程序：将离心 ( http: / / www.21cnjy.com )管放入PCR仪中，盖上样品池盖。在94 ℃的条件下预热，5min，再设置反应程序为：94 ℃，30 s―→56 ℃，30 s―→72 ℃，30 s(以上过程循环30次)。最后一次延伸条件为72 ℃，5 min。运行反应程序。
二、DNA分子的测定
1．配制二苯胺试剂
2．取一定量的扩增前和扩增后的溶液分别放入两支试管中，加入等量的二苯胺试剂，混匀后观察溶液的颜色。
3．根据蓝色的深浅，可以粗略地比较扩增前和扩增后溶液中DNA的含量是否有明显的增加。
1．DNA扩增的变性过程中需要DNA解旋酶的参与。(×)
【提示】 是在94 ℃高温解链，不需DNA解旋酶的参与。
2．DNA扩增退火过程中需要DNA聚合酶参与。(×)
【提示】 只需将温度降至40～60 ℃，使引物与模板配对。
3．DNA延伸过程需要Taq聚合酶的作用。(√)
4．所有PCR中使用的引物都是相同的。(×)
【提示】 引物的序列是依据被扩增区域的3′端边界DNA序列确定的。
PCR技术的反应原理与反应过程
【问题导思】
①如何理解PCR技术的反应原理？
②怎样理解PCR的反应过程？
1．PCR解旋与复旋的原理：DNA热变性的原理
2．PCR的反应过程
(1)变性：当系统温度上升到90 ℃以上时，双链间的氢键打开，DNA解旋为单链，如图：
(2)复性：当系统温度下降到50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对分别与两条单链DNA结合，如图：
(3)延伸：当系统温度上升到72 ℃左 ( http: / / www.21cnjy.com )右时，溶液中的4种脱氧核苷酸(A，G，C，T) 在DNA聚合酶的作用下，从引物的3′末端开始，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，如图：
3．PCR扩增的计算
理论上DNA呈指数方式扩 ( http: / / www.21cnjy.com )增。若开始只有一个DNA提供模板，则循环n次后有2n个；若开始有N0个DNA提供模板，则循环n次后获得的子代DNA数目为N0·2n个。
1．PCR原理是高温条件下，在耐高温DNA聚合酶的作用下完成体外DNA的复制。
2．PCR需要适宜，但又不同于细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )内复制的条件。比如耐热的DNA聚合酶，不需添加解旋酶，不需加生物能量ATP，但需添加PNA或DNA引物，能够人为控制温度和复制周期等。
近十年来，PCR技术(多聚酶链式反应)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)，在很短的时间内，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 。
(2)当温度降低时，引物 ( http: / / www.21cnjy.com )与模板 端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成两个DNA分子，此过程中原料是 ，遵循的原则是 。
(3)PCR技术的必要条件，除了模 ( http: / / www.21cnjy.com )板、原料、酶以外，至少还需要三个条件，即：液体环境、适宜的温度和酸碱度，适宜的温度由 自动调控，酸碱度则靠 来维持。
(4)DNA的复制需要引物，其主要原因是( )
A．可加快DNA的复制速度
B．引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合
C．引物的5′端有助于DNA聚合酶延伸DNA链
D．DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链
【思维导图】
( http: / / www.21cnjy.com )
PCR技术―→关键是明确PCR
技术的原理－
【精讲精析】 (1)PCR技术利用热变性原理使DNA双链间的氢键断裂，称为变性。
(2)PCR技术扩增DNA与细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )内DNA复制所需原料一样，为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸，遵循的原则是碱基互补配对原则。引物与模板的3′端结合后，DNA聚合酶才发挥作用。
(3)PCR技术除了需要模板、原料、酶以外，至少还需要液体环境、适宜的温度和酸碱度，适宜的温度靠PCR仪自动调控，而酸碱度靠缓冲液来维持。
(4)引物的作用是结合在模板DNA上，提供DNA延伸的起始位点，而DNA聚合酶的作用是从引物的3′端开始催化DNA链的延伸，故选D。
【答案】 (1)氢 变性 (2)3′ 四种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 (3)PCR仪 缓冲液 (4)D
1．下列关于DNA复制和PCR的描述中，正确的是( )
A．DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从5′端延伸DNA链
B．DNA复制不需要引物
C．引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合
D．PCR扩增的对象是氨基酸序列
【解析】 由于DNA聚合酶不能从头 ( http: / / www.21cnjy.com )开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链，故DNA复制需要引物，而且它与DNA母链通过碱基互补配对结合。PCR扩增的对象是DNA，而不是氨基酸。
【答案】 C
实验操作的注意事项
【问题导思】
①实验操作应注意哪些问题？
②PCR扩增成功的关键是什么？
1．PCR所用的缓冲液配制一定要严格，或者直接购买专用扩增缓冲液。
2．为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、吸液枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。
3．在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头必须更换。
4．PCR实验中应注意各种反应成分的用量，用量不当、漏加成分、PCR程序设置不当等，均有可能导致DNA片段扩增的失败。
5．PCR扩增的是位于两种引物之间的DNA片段，合理设计引物是PCR成功的关键。
1．PCR扩增过程中要进行无菌操作，避免污染。
2．在操作中离心约10 s，目的是使反应液集中在离心管底部，提高反应效果。
(2013·平顶山高二检测)下列操作过程的叙述中错误的是( )
A．PCR反应中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌
B．PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在－20 ℃储存
C．PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后，迅速融化
D．在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的吸液枪头都必须更换
【思维导图】
( http: / / www.21cnjy.com )
【精讲精析】 为了防止外源 ( http: / / www.21cnjy.com )DNA等因素的污染，PCR反应中所用的微量离心管、枪头、缓冲液及蒸馏水等，在使用前要进行高压灭菌；还要将所用的缓冲液和酶分装成小份；并且使用一次性吸液枪头，则A、B、D项都正确。在使用前，将PCR所需试剂从冰箱内拿出来，放在冰块上缓慢融化，则C项错误。
【答案】 C
2．PCR实验中使用的微量离心管、缓冲溶液以及蒸馏水使用前必须进行的关键步骤是( )
A．反复洗涤 B．用酒精擦洗
C．高压灭菌 D．在－20 ℃储存
【解析】 为了避免外源DNA等 ( http: / / www.21cnjy.com )因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在－20 ℃储存。使用前，将所需的试剂从冰箱内拿出，放在冰块上缓慢融化。
【答案】 C
本 课 知 识 小 结
网 络 构 建
结 论 语 句
1．聚合酶链式反应，简称PCR，是一种在体外快速扩增特定基因或DNA序列的实验技术。
2．向离心管中加入模板DNA、脱氧核苷酸引物和4种脱氧核苷酸以及Taq聚合酶。
3．变性是在94 ℃高温下使模板双链DNA解旋。
4．退火是将反应体系温度降至40～60 ℃，使引物与模板DNA链配对。
5．延伸是将反应体系温度回升至72 ℃左右，在Taq聚合酶作用下，使引物链延伸，形成互补的DNA双链。
1．(2013·连云港高二检测)关于PCR的说法不正确的是( )
A．PCR是体外复制DNA的技术
B．Taq聚合酶是一种热稳定的DNA聚合酶
C．PCR过程中需要一个模板DNA、两个引物分子、大量脱氧核苷酸原料
D．PCR利用的是DNA双链复制原理
【解析】 PCR过程中需要模板DNA，过量的寡核苷酸引物和4种脱氧核苷酸以及Taq聚合酶。
【答案】 C
2．下列哪项不是多聚酶链式反应(PCR)扩增DNA片段的必需条件( )
A．模板DNA片段和四种游离脱氧核苷酸
B．核糖体和DNA解旋酶
C．耐热的DNA聚合酶和引物
D．适宜pH的缓冲溶液和自动温度控制仪器
【解析】 PCR反应需要在一定缓冲溶液中进行 ( http: / / www.21cnjy.com )，另外，还需提供：DNA模板，分别与两条模板链相结合的两种引物，四种脱氧核苷酸，耐热的DNA聚合酶，自动温度控制仪器。通过控制温度使DNA复制在体外进行。
【答案】 B
3．标准的PCR过程一般分为变性、退火、延伸三大步，这三大步所需的温度依次是( )
A．94 ℃、50 ℃、72 ℃ B．72 ℃、50 ℃、92 ℃
C．50 ℃、92 ℃、72 ℃ D．80 ℃、50 ℃、72 ℃
【解析】 当温度上升到94 ℃时，双 ( http: / / www.21cnjy.com )链DNA解旋为单链，称之为变性；当温度下降到40～60 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合；当温度上升至72 ℃时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在Taq聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，称为延伸。
【答案】 A
4．PCR技术中引物的作用是( )
A．打开DNA双链
B．催化合成DNA子链
C．使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始子链合成
D．提供模板
【解析】 DNA分子的复制具有方向性，DNA聚合酶只能从引物的3′端延伸DNA链，因此DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。
【答案】 C
5．(2013·伊犁高二测试)下面关于DNA对高温的耐受性的说法，不正确的是( )
A．DNA对高温的耐受性一般要比蛋白质强
B．超过80 ℃后DNA将变性，即使恢复到常温，生物活性也不能恢复
C．不同生物的DNA的“变性”温度不一定相同
D．深海热泉附近生活的生物的DNA对高温的耐受性更强，其DNA中鸟嘌呤所占的比例更高
【解析】 蛋白质一般不能 ( http: / / www.21cnjy.com )忍受80 ℃以上的高温，一旦达到此温度，其结构往往会发生不可逆转的破坏，而DNA一般在80 ℃以上情况下才会变性，一旦温度降低，其在高温下解开的两条链又会重新结合成双链，恢复其活性。由于GC碱基对通过三个氢键相连，所以更稳定。
【答案】 B
6．PCR技术最突出的优点是( )
A．原理简单
B．原料易找
C．Taq聚合酶具有耐热性
D．快速、高效、灵活、易于操作
【解析】 PCR技术用途广泛，具有快速、高效、灵活、易于操作的突出优点。
【答案】 D
7．分析回答下列有关生物技术实践的问题：
PCR是一种DNA体外扩增技术，被广泛应用于基因扩增和DNA序列测定。如图是PCR技术示意图，请回答下列问题：
(1)标准的PCR过程一般分为 、 、 三大步骤。
(2)引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一小段 。
(3)将双链DNA ，使之变性，从而导致 。
(4)引物延伸需提供 作为原料。
【解析】 (1)标准的P ( http: / / www.21cnjy.com )CR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是95 ℃、55 ℃、72 ℃。(2)引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一段DNA或RNA，它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。(3)在PCR反应过程中，当温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解聚为单链。(4)当系统温度上升到72 ℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸(A、G、C、T)在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
【答案】 (1)变性 复性 延伸
(2)单链DNA或RNA
(3)加热到94 ℃
双链DNA解聚成两条单链
(4)4种脱氧核苷酸
8．根据教材知识，回答下列问题。
(1)PCR利用了DNA的 原理，在 的温度范围内，DNA的 解体， 分开，这个过程称为 。
(2)PCR反应需要的条件：缓冲溶液、DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶，其原因是 。
(3)在PCR反应中与解旋酶作用相同的操作是 。
(4)PCR一般要经过三十多次循环，每次循环可分为 、 和 三步。
(5)若扩增30次，产生DNA片段 个。
【解析】 PCR技术中，一般不采用解旋 ( http: / / www.21cnjy.com )酶处理，而是采用DNA热变性处理；在95 ℃左右(80～100 ℃)DNA变性，氢键断裂，双螺旋打开，类似于生物体内解旋酶的作用；产生单链后，DNA单链与引物结合，然后利用四种脱氧核苷酸，经过变性—复性—延性三个阶段，完成DNA的扩增。
【答案】 (1)热变性 80～100 ℃ 双螺旋结构 双链 变性
(2)PCR反应的本质是DNA复制，其需要的条件类似于生物体内DNA的复制
(3)95 ℃变性
(4)变性 复性 延伸
(5)230
一、选择题
1．关于PCR技术的应用，错误的一项是( )
A．古生物学、刑侦破案、DNA序列测定
B．诊断遗传病、基因克隆、古生物学
C．DNA序列测定、基因克隆、刑侦破案
D．诊断遗传病、合成核苷酸、DNA序列测定
【解析】 本题考查PCR技术在生活实践中的应用，目前常用于古生物学研究、刑侦破案、DNA序列测定、基因克隆、遗传病的基因诊断等方面。
【答案】 D
2．(2013·徐州高二测试)下图是PCR反应过程中哪次循环的产物( )
A．第一次循环 B．第二次循环
C．第三次循环 D．第四次循环
【解析】 在PCR反应中，以引物为标记， ( http: / / www.21cnjy.com )第一次循环时加入的DNA为模板，两条DNA链可分别由引物Ⅰ和引物Ⅱ与其结合并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以形成的每个子代DNA中只有一种引物。
【答案】 A
3．下列关于DNA双链的叙述错误的是( )
A．通常将DNA的羟基末端称为5′端，而磷酸基团的末端称为3′端
B．通常将DNA的羟基末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端
C．通常DNA只能从3′端延伸DNA链
D．通常DNA不能从5′端延伸DNA链
【解析】 本题考查DNA双链的结构与复制。通常将DNA的羟基端称为3′端，磷酸基团末端称为5′端。
【答案】 A
4．PCR利用了DNA的热变性原理，PCR仪实际上也是一种能自动调控温度的仪器。下列对PCR过程中“温度的控制”的说法，错误的是( )
A．PCR反应需要高温，是为了确保模板是单链
B．延伸的温度必须大于复性温度，而小于变性温度
C．要用耐高温的DNA聚合酶
D．需要耐高温的解旋酶
【解析】 PCR是体外DNA扩增技术， ( http: / / www.21cnjy.com )DNA双链的解开不需要解旋酶，而是靠高温使其变性解体。复性前，在耐高温的Taq DNA聚合酶的作用下根据碱基互补配对原则合成新的DNA，因此延伸的温度要大于复性温度但小于变性温度。
【答案】 D
5．DNA体内复制和PCR分别利用了DNA的哪种特性原理来控制DNA的解聚与结合( )
A．酶催化、特异性 B．热变性、稳定性
C．酶催化、热变性 D．热变性、多样性
【解析】 只有解开DNA双链，才能进行碱基配 ( http: / / www.21cnjy.com )对，进行DNA的复制。DNA体内复制时，通过解旋酶打开氢键。PCR过程中，无解旋酶来打开双链中的氢键，因此DNA的解旋和复性都是通过控制温度来完成的，依据的原理是热变性。
【答案】 C
6．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图是( )
【解析】 PCR反应中DNA的 ( http: / / www.21cnjy.com )扩增数目和生物体内的DNA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，开始有1个DNA分子为模板，经过n次复制后得到的DNA分子的数量为2n，与曲线C相符合。
【答案】 C
7．复性温度是影响PCR特异性的较 ( http: / / www.21cnjy.com )重要因素。变性后温度冷却至40～60 ℃，可使引物和模板发生结合。PCR的结果可不考虑原来解旋开的两个DNA模板链的重新结合，原因不包括( )
A．由于模板DNA比引物复杂得多
B．引物和模板之间的碰撞结合机会远远高于模板互补链之间的碰撞
C．加入引物的量足够多而模板链数量少
D．模板链加热解旋已经变性不可能再次结合
【解析】 复性的原理是碱基互 ( http: / / www.21cnjy.com )补配对，解旋后DNA分子变成单链，碱基序列未发生改变，冷却后仍可以进行复性，但由于模板链数少，复性的机会很少，可不考虑。
【答案】 D
8．(2013·平顶山高二测试)如图为DNA变性和复性示意图，下列相关说法正确的是( )
A．向右的过程为加热(80～100 ℃)变性的过程
B．向左的过程是DNA双链迅速制冷复性
C．变性与在生物体内解旋过程的条件、实质都相同
D．图中DNA片段共有4个游离的磷酸基、4个3′端
【解析】 DNA体外的变性同体内的解旋，实质 ( http: / / www.21cnjy.com )是相同的，都是使氢键断裂，DNA双链打开，只是体内需解旋酶，体外是高温条件。复性时温度应缓慢降低。图中实际上是一个DNA分子，共含2个游离的磷酸基和2个3′端。
【答案】 A
9．PCR实验中用到微量离心管、缓冲液和蒸馏水，使用前必须进行的关键步骤是( )
A．反复洗涤 B．用酒精擦洗
C．高压灭菌 D．在－20 ℃保存
【解析】 在PCR实验中，为了避免外源DN ( http: / / www.21cnjy.com )A等因素的污染，微量离心管、枪头、缓冲液和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。同时也不能忽视其他操作步骤，如缓冲液和酶应该分装成小份，并且在－20 ℃保存。
【答案】 C
10．在PCR扩增DNA的实验中，预计一个D ( http: / / www.21cnjy.com )NA分子经过30次循环后，应该得到230个DNA分子，但是结果只有约210个DNA分子，那么出现该现象的原因不可能是( )
A．Taq DNA聚合酶的活力不够，或活性受到抑制
B．系统设计欠妥
C．循环次数不够
D．引物不能与亲链结合
【解析】 如果Taq DNA聚 ( http: / / www.21cnjy.com )合酶活力不够，或活性受到抑制，则导致催化效率降低，得到的产物比预期的少，A项正确。如果PCR系统设置不妥，则达不到预期的结果，B项正确。如果循环次数过少，则产物的量比预期的少，C项正确。如果引物设计不合理，也许不能与模板DNA结合，造成无法进行扩增，则D项错误。
【答案】 D
二、非选择题
11．美国科学家穆里斯发明了PCR技术，它是 ( http: / / www.21cnjy.com )一种DNA“复印机”，可以在数小时内，将一个DNA复制出一千亿个，解决了检测样本扩增的难题。在人类基因组计划实施中，PCR技术使每个核苷酸的识别成本降低至5～10美元，他因发明PCR技术而荣获了诺贝尔奖。
(1)在DNA复制时，需要大量的 作为原料，在DNA聚合酶的催化作用下，以解旋后的单链为 进行生物合成。
(2)在DNA分子解旋时， ( http: / / www.21cnjy.com )必须加热，普通的酶容易 ，科学家从温泉中找到了耐95 ℃高温的 ，解决了酶重复使用的难题，使链式反应成为可能。每次循环可以分为变性、 和延伸三步。
(3)耐高温酶的发现应用说明了地球生物 的重要，大自然的 库是人类的宝贵财富。
【解析】 本题主要考查了P ( http: / / www.21cnjy.com )CR技术的原理。PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性、复性和延伸三步，在DNA复制过程中需要较高的温度，所以需要耐高温的Taq DNA聚合酶，还需要以母链DNA为模板，大量的脱氧核苷酸为原料，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
【答案】 (1)脱氧核苷酸 模板
(2)变性(失活) Taq DNA聚合酶 复性
(3)多样性 基因
12．(2013·平顶山高二检测)在 ( http: / / www.21cnjy.com )进行DNA亲子鉴定时，需大量的DNA。PCR技术(聚合酶链式反应)可以使样品DNA扩增，获得大量DNA克隆分子。该技术的原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如下图，图中加粗线段代表引物)。在很短的时间内将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体。
(1)图中的变性、延伸分别是指
、
。
(2)假设PCR反应中的DN ( http: / / www.21cnjy.com )A模板为P，第一轮循环的产物2个子代DNA为N1，第二轮的产物4个子代DNA为N2，N1、N2中含有模板DNA单链的DNA分别有 个、 个。若继续循环，该DNA片段共经过30次循环后能形成 个DNA片段。
(3)若下图为第一轮循环产生的产物。请绘出以a链和b链为模板经PCR扩增的产物。
【解析】 (1)变性的实质是DNA双链解旋；延伸的实质是以DNA单链为模板，按碱基互补配对原则合成子链的过程。
(2)由于PCR原理为DNA双链 ( http: / / www.21cnjy.com )复制，其特点是半保留复制，所以无论复制几次，模板链一直存在于2个DNA分子中。DNA复制的数量变化是指数式增长方式。
(3)画图的关键是注意引物A、B的位置和所对应的模板链。
【答案】 (1)模板DNA双链解旋形成单链 在DNA聚合酶的作用下，原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链 (2)2 2 230
(3)如图
13．在遗传病及刑事侦破案件中常需要 ( http: / / www.21cnjy.com )对样品DNA进行分析，PCR技术能快速扩增DNA片段，在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝，有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题。据图回答相关问题。
(1)在相应的横线上写出引物Ⅱ，并在复性这一步骤中将引物Ⅱ置于合适的位置。
(2)在相应的横线上写出循环一次后生成的DNA分子。
(3)若将作为原料的4种脱氧核苷酸用 ( http: / / www.21cnjy.com )32P标记，请分析循环一次后生成的DNA分子的特点： ，循环n次后生成的DNA分子中不含放射性的单链占总单链的比例为 。
(4)PCR反应过程的前提条件是 ，PCR技术利用DNA的 原理解决了这个问题。
(5)在对样品DNA进行分析的过程中发现，DNA掺杂着一些组蛋白，要去除这些组蛋白可加入的物质是 。
【答案】 (1)5′—G—A—OH
HO—A—G—5′
5′—G—G……T—C—3′
(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)每个DNA分子各有一条链含32P 1/2n
(4)DNA解旋 热变性 (5)蛋白酶
几种物质的提取方法与原理的比较
提取物质 提取方法 提取原理
血红蛋白 透析法、离心沉降法、电泳法 ①根据相对分子质量的大小②各种分子带电性质差异以及分子本身大小、形状的不同
橘皮精油 水蒸气蒸馏法 利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来
胡萝卜素 萃取法 使提取物溶解在有机溶剂中，蒸发有机溶剂后得到提取物
不同物质的提取是根据其理化性质的不同来进行的，因此在提取物质时，应先确定该物质的理化性质，然后再选择适宜的提取方法进行提取。
(2013·南京高二检测)下列关于蛋白质分离纯化的说法正确的是( )
A．纯化蛋白质的方法有透析法、萃取法和电泳法
B．利用透析法可将蛋白质与小分子物质完全分离开
C．离心沉降法主要利用了分子大小和密度不同
D．电泳速度的大小只与粒子所带电荷的多少有关
【解析】 萃取法是提取植物芳香油的 ( http: / / www.21cnjy.com )方法；透析法可使小分子物质透过半透膜与蛋白质分离，但分离不完全；电泳速度除与粒子带电荷多少有关外，还与粒子大小、形状以及电场强度等有关。
【答案】 C
蒸馏装置及各部分的作用
如图所示，整套蒸馏装置可分为左、中、 ( http: / / www.21cnjy.com )右三部分，其中左边的部分通过加热进行蒸馏，中部将蒸馏物冷凝，右边的部分用来接收冷凝后的蒸馏物。安装仪器一般都按照自下而上、自左到右的顺序。拆卸仪器的顺序与安装时相反。具体安装顺序和方法如下：
(1)固定热源——酒精灯。
(2)固定蒸馏瓶，保持蒸馏瓶轴心与铁架台的水平面垂直。
(3)安装蒸馏头，使蒸馏头的横截面与铁架台平行。
(4)连接冷凝管。保证上端出水口向上，通过橡皮管与水池相连；下端进水口向下，通过橡皮管与水龙头相连。
(5)连接接液管。
(6)将接收瓶瓶口对准尾接管的出口。常压蒸馏一般用锥形瓶而不用烧杯作接收器，接收瓶应在实验前称重，并做好记录。
(7)将温度计固定在蒸馏头上，使温度计水银球的上限与蒸馏头侧管的下限处在同一水平线上。
出油率＝×100%。如果出油率高 ( http: / / www.21cnjy.com )，说明实验方案设计合理；如果出油率低，可以从实验方法的选择、实验过程的操作等各方面分析原因，改进后再作尝试。
分析下图，回答有关问题：
(1)写出图中数字所标注的名称：
① ，② ，③ 。
(2)在图中用箭头表示水的流动方向。
(3)该装置为 蒸馏装置，其原理是 。
按原料放置的位置，对于玫瑰精油的提取，属于 蒸馏。
(4)分离后的油层中，有一定的水分，此时可加入 进行吸水 。
(5)某同学采用1.5 kg的玫瑰花瓣，出油为0.45 g，则出油率为 。
【解析】 (1)水蒸气蒸 ( http: / / www.21cnjy.com )馏装置中①表示温度计，②表示出水口，③表示进水口。(2)水从进水口进入，从出水口流出，起到冷凝作用。(3)水蒸气蒸馏法的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层，从而将芳香油分离出来。(4)过滤得到的油层中含有少量的水分，可以用无水Na2SO4除去。(5)出油率＝芳香油质量/原料质量＝0.45÷(1.5×1000)×100%＝0.03%。
【答案】 (1)温度计 出 ( http: / / www.21cnjy.com )水口 进水口 (2)水从进水口流入，从出水口流出(图略) (3)水蒸气 利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层 水中 (4)无水Na2SO4 (5)0.03%
PCR反应与体内DNA复制的比较
体内DNA复制 PCR反应
相同点为原料 ①需提供DNA复制的模板②四种脱氧核苷酸③都需要一定的缓冲溶液④子链延伸的方向都是从5′端到3′端
1．细胞内DNA复制与PCR技术的原理和过程容易发生混淆，特别应注意区分PCR反应需要可变的温度，而体内DNA复制需要更稳定的温度。
2．解旋酶的作用是使DNA两条链的氢键断开，而DNA聚合酶与DNA连接酶都是催化形成磷酸二酯键的。
3．DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的单链片段的3′端上，需要模板，而DNA连接酶连接的是两条DNA片段的缺口，不需要模板。
(2013·安康高二测试)PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要有两点不同，它们是( )
①PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA
②PCR过程不需要DNA聚合酶
③PCR过程中，DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的
④PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制
A．③④ B．①②
C．①③ D．②④
【解析】 PCR过程与细胞内的D ( http: / / www.21cnjy.com )NA复制过程相比较，主要有两点不同：(1)PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA，长度通常为20～30个核苷酸。(2)PCR过程中，DNA解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的。
【答案】 C
1．下列各项中，哪项不是电泳使样品中各分子分离的原因？( )
A．带电性质差异 B．分子的大小
C．分子的形状 D．分子的变性温度
【解析】 电泳是指带电粒子在电场作 ( http: / / www.21cnjy.com )用下发生迁移的过程，带电性质不同、分子的大小和形状不同都会影响带电粒子在电场中的迁移速度，与分子变性温度无关，因此选D。
【答案】 D
2．下列有关提取和分离血红蛋白的实验叙述错误的是( )
A．该实验的材料必须选用鸡血
B．通过透析法可以去除样品中相对分子质量较小的杂质，此为样品的粗提取
C．凝胶色谱法是利用蛋白质的相对分子质量的大小分离蛋白质
D．电泳法是利用各种分子带电性质的差异及分子的大小和形状不同进行分离
【解析】 该实验的材料不能选用鸡血，而应用哺乳动物成熟的红细胞，因为后者没有细胞核和各种细胞器，有利于得到较纯净的血红蛋白。
【答案】 A
3．玫瑰精油素有“液体黄金”之称，下面是提取玫瑰精油的实验流程，相关分析不正确的是( )
A．提取玫瑰精油的方法是水蒸气蒸馏法
B．①和②操作要求分别加入氯化钠和无水硫酸钠
C．③操作是萃取，以除去固体硫酸钠
D．该实验流程也可用于从薄荷叶中提取薄荷油
【解析】 加入氯化钠是为了增大盐水的 ( http: / / www.21cnjy.com )浓度，利于玫瑰油与水的分层，加入无水硫酸钠是为了吸收精油中残留的水分。③操作是利用过滤的方法除去固体硫酸钠。
【答案】 C
4．蒸馏时分液漏斗的作用是( )
A．冷却 B．加热
C．装原料 D．分离
【解析】 收集锥形瓶中的乳白色的乳 ( http: / / www.21cnjy.com )浊液，向锥形瓶中加入质量浓度为0.1 g/mL的氯化钠溶液，使乳浊液分层，然后将其倒入分液漏斗中，用分液漏斗将油层和水层完全分开。
【答案】 D
5．假设PCR反应中，只有一个双链DNA片段作为模板，在5次循环后，反应物中大约有多少个这样的DNA片段( )
A．8 B．16
C．32 D．64
【解析】 PCR反应中，DNA呈指数式增加，为2n，故5次循环后，会产生25即32个DNA片段。
【答案】 C
6．在实验室内利用PCR技术进行DNA复制，需要哪些条件( )
①酶 ②游离的脱氧核苷酸
③ATP ④DNA分子
⑤引物 ⑥tRNA
⑦可控制的温度 ⑧适宜的酸碱度
A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑤⑥⑦
C．②③④⑤⑦⑧ D．①②④⑤⑦⑧
【解析】 在实验室内模拟DNA复制时， ( http: / / www.21cnjy.com )需要DNA聚合酶催化合成DNA子链；4种脱氧核苷酸为合成子链的原料；DNA母链为DNA复制的模板；还需要引物、可控制的温度、适宜的酸碱度等。
【答案】 D
7．下列关于DNA聚合酶催化合成DNA子链的说法中，正确的是( )
A．以DNA为模板，使DNA子链从5′端延伸到3′端的一种酶
B．Taq聚合酶必须在每次高温变性处理后再添加
C．DNA聚合酶能特异性地复制整个DNA的全部序列
D．Taq聚合酶是从深海生态系统中发现的
【解析】 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，合成的子链从5′端延伸到3′端。
【答案】 A
8．(2013·江苏南通联考)多 ( http: / / www.21cnjy.com )聚酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，其简要过程如上图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是( )
A．PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术
B．反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板
C．PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增
D．应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变
【解析】 PCR技术是人工合成DNA的方法，原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸。
【答案】 C
9．已知蛋白质混合液中硫 ( http: / / www.21cnjy.com )酸铵浓度的不同可以使不同种类的蛋白质析出(或沉淀)，随着硫酸铵浓度增加，混合液中析出的蛋白质种类和总量增加。下表是某蛋白质混合液中的不同蛋白质从开始析出到完全析出所需要的蛋白质混合液中的硫酸铵浓度范围。
蛋白质混合液中的硫酸铵浓度(%) 析出的蛋白
15～20 甲蛋白
23～30 乙蛋白
25～35 丙蛋白
38～40 丁蛋白
请据表回答：
(1)若只完全析出甲蛋白，混合液中最合适的硫酸铵浓度应为 。
(2)向该蛋白质混合液中加入硫酸铵溶液( ( http: / / www.21cnjy.com )或硫酸铵)，使混合液中的硫酸铵浓度达到30%，会析出若干种蛋白质，它们分别是 。
(3)通过改变混合液中的硫酸铵浓 ( http: / / www.21cnjy.com )度 (填“能”或“不能”)从混合液中得到所有的、不含有其他蛋白质的乙蛋白，原因是 。
(4)简要写出从该蛋白质混合液中分离出全部丁蛋白的实验设计思路。
(5)如果蛋白质析出物中还含有一 ( http: / / www.21cnjy.com )定量的硫酸铵，可用半透膜除去析出物中的硫酸铵。用半透膜能除去析出物中硫酸铵的原理是 。
【解析】 (1)若只完全 ( http: / / www.21cnjy.com )析出甲蛋白，则硫酸铵浓度应控制在23%以下，联系所给信息，可知最适浓度为20%。(2)达到30%时，甲蛋白先析出，联系表格，在析出乙蛋白和丙蛋白所需硫酸铵浓度范围内，可同时析出乙蛋白和丙蛋白。(3)若要得到不含其他蛋白质的乙蛋白，则混合液中的硫酸铵浓度和其他蛋白析出时的浓度无重叠。
(4)因为分离丁蛋白所需浓度较 ( http: / / www.21cnjy.com )高，且与其他蛋白无重叠，所以可以先将其他蛋白析出后，再将混合液中硫酸铵的浓度调到丁蛋白析出的最适浓度。(5)蛋白质是大分子物质，不可以通过半透膜。
【答案】 (1)20% (2)甲蛋白、乙蛋白、丙蛋白
(3)不能 乙蛋白和丙蛋白析 ( http: / / www.21cnjy.com )出所需的硫酸铵浓度范围有重叠 (4)向该蛋白质混合液中加入硫酸铵溶液(或硫酸铵)，使其浓度达到35%(或35%≤硫酸铵浓度<38%范围内任意一个浓度)，分离析出物与溶液，保留溶液；取保留溶液，再加入硫酸铵溶液(或硫酸铵)，使硫酸铵在溶液中的浓度达到40%(或40%以上)，分离析出物与溶液，析出物即为丁蛋白。
(5)半透膜是一种透过膜，只允许小分子的硫酸铵通过，不允许大分子蛋白质通过
10．PCR(多聚酶链式反应)技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，如图表示合成过程，请据图分析回答有关问题。
(1)A过程高温使DNA变性解旋，对该过程的原理叙述，正确的是 。
A．该过程用到耐高温解旋酶破坏氢键
B．该过程用到限制酶破坏磷酸二酯键
C．该过程不需要解旋酶的作用
D．该过程与人体细胞的过程完全相同
(2)C过程要用到的酶是 ，这种酶在高温下仍保持活性，因此在PCR扩增时可以 加入， (填“需要”或“不需要”)再添加。PCR反应除提供酶外，还需要满足的基本条件有 。
(3)如果模板DNA分子共有a个碱基对，其中含有胞嘧啶m个，则该DNA复制10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸 个。
【解析】 本题考查PCR原理及DNA复制 ( http: / / www.21cnjy.com )相关的计算问题。(1)在温度为94 °C时，DNA变性解旋，不需要解旋酶和限制酶，而人体细胞内DNA解旋需要解旋酶。(2)在温度为72 °C时，需要耐高温的DNA聚合酶，以DNA的两条链为模板，以四种脱氧核苷酸为原料，还需要两种引物等条件，从而完成子链的延伸。(3)模板DNA分子中含有胸腺嘧啶脱氧核苷酸为(2a－2m)÷2＝(a－m)个，则该DNA复制10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸为(210－1)·(a－m)个。
【答案】 (1)C (2)耐高温 ( http: / / www.21cnjy.com )的DNA聚合酶 一次性 不需要 DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种引物、四种脱氧核苷酸、适宜的酸碱度、可控制的温度 (3)(210－1)·(a－m)
11．PCR技术是把某一DNA片段在体 ( http: / / www.21cnjy.com )外酶的作用下，合成许多相同片段的一种方法，利用它能快速而特异地扩增任何要求的目的基因或DNA分子片段；电泳技术则是在外电场作用下，利用分子携带的净电荷不同，把待测分子的混合物放在一定的介质(如琼脂糖凝胶)中进行分离和分析的实验技术，利用它可分离氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等物质和做亲子鉴定。如图是电泳装置及相应电泳结果。
(1)PCR技术能把某一DNA片段进行扩增，依据的原理是 。
(2)图3是把含有21个氨基酸的多肽进行水解得到的氨基酸混合物进行电泳的结果，故可推知该多肽由 种氨基酸构成。
(3)电泳和叶绿体色素分离采用的纸层析法 ( http: / / www.21cnjy.com )比较，后者使用的介质是 ；电泳过程中分子的迁移速率除与本身所带净电荷的多少有关外，你认为还受什么因素影响？
(至少列出两种)。
(4)图4通过提取某小孩和其 ( http: / / www.21cnjy.com )母亲以及待测定的四位男性的DNA，分别由酶处理后，生成若干DNA片段，并进行扩增得到的混合物，然后进行电泳得到的一组DNA指纹图谱。请分析，在F1～F4中谁最可能是该小孩真正的生物学父亲？为什么？
【解析】 本题主要考查电泳原理及其应用，同时考查学生在新情景下分析问题和解决问题的能力。
(1)PCR是把DNA片段在酶的作用下，在体外合成许多相同的片段，原理是DNA复制。
(2)某氨基酸的混合物电泳后出现分离，共有6个区域，则此多肽由6种氨基酸构成。
(3)纸层析法是色素溶解 ( http: / / www.21cnjy.com )在层析液中，并随之在滤纸上扩散。电泳过程中，分子的迁移速率受到多种因素影响，如分子的大小、形态，凝胶的种类、密度，电泳的电压大小等。
(4)子代DNA是由亲代DNA复制而来的，所以子代DNA与亲代DNA相同，故C与F2之间为亲子关系。
【答案】 (1)DNA分子复制 (2)6 (3)层析液 分子的大小，凝胶的种类，电泳的电压大小
(4)F2 因为C和F2的DNA图谱完全相同
综合检测(四)
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(共12个小题，每小题5分，共60分)
1．(多选)电泳实现样品中分子的分离是利用了( )
A．各种分子带电性质的差异
B．分子本身的大小
C．电荷的多少
D．分子形状的差异
【解析】 电泳利用了待分离样品中各种分子 ( http: / / www.21cnjy.com )带电性质的差异以及分子本身的大小、形状、电荷的不同，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。
【答案】 ABCD
2．(2013·连云港高二检测)下列有关电泳的叙述，不正确的是( )
A．电泳的支持介质可用醋酸纤维薄膜，滤纸、琼脂凝胶等
B．带电粒子的电荷量、粒子大小和形状都可以影响泳动速度
C．点样时，应将有记号的一面向上平铺在玻璃板上进行点样
D．电泳时，电流强度越大，电泳效果越好
【解析】 电泳时，每厘米膜宽电流强度为0.4～0.8 mA较好，并不是电流越强越好。
【答案】 D
3．用凝胶色谱法分离蛋白质的过程中，下列关于蛋白质的叙述，正确的是( )
A．相对分子质量较小的蛋白质行程大于相对分子质量较大的蛋白质
B．相对分子质量较小的蛋白质行程小于相对分子质量较大的蛋白质
C．相对分子质量较小的蛋白质行程等于相对分子质量较大的蛋白质
D．二者根本无法比较
【解析】 相对分子质量较小的蛋白质容易 ( http: / / www.21cnjy.com )进入凝胶内的通道，通过的路较长，移动速度较慢；相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶颗粒内部，只能在凝胶外部移动，通过的路程较短，移动速度较快。
【答案】 A
4．(2013·平顶山高二检测)萃取法 ( http: / / www.21cnjy.com )是将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡，使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发出某种物质，就可以得到纯净的植物芳香油。蒸发出的物质是( )
A．有机溶剂 B．芳香油
C．有机溶剂中的杂质 D．芳香油中的杂质
【解析】 萃取法是将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡，使芳香油溶解在有机溶剂中的方法，然后再把有机溶剂蒸发，从而得到芳香油。
【答案】 A
5．提取植物芳香油是利用水蒸气将 ( http: / / www.21cnjy.com )挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物；然后冷却，将混合物重新分出油层和水层，以此来获得植物芳香油。在此方法中，运用哪些操作手段( )
①蒸馏 ②压榨 ③萃取 ④干馏 ⑤分液
A．①③ B．①③④
C．①⑤ D．①③⑤
【解析】 在提取植物芳香油 ( http: / / www.21cnjy.com )的过程中，利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物的过程属于蒸馏；然后冷却，重新分出油层和水层，并将油层提取出来的过程属于分液。
【答案】 C
6．在玫瑰精油的提取中，进行冷凝回流的目的是( )
A．将芳香油变成液态便于回收
B．操作方便
C．防止容器受热不均匀而炸裂
D．提高出油率
【解析】 橘皮精油有很强的挥发性，进行冷凝回流的目的是使芳香油变成液态便于回收。
【答案】 A
7．DNA复制过程的第一步是( )
A．获得引物 B．催化合成DNA子链
C．解旋 D．四种脱氧核苷酸
【解析】 DNA复制是以两条母链为 ( http: / / www.21cnjy.com )模板，按照碱基互补配对原则进行的，因此，首先要解旋，使两条母链的碱基暴露出来，才能按照碱基互补配对的原则把相应的碱基一个个地连起来。只有解旋后，再以母链为模板合成一小段引物，引物才起作用。
【答案】 C
8．在PCR扩增的实验中，加入一种提取物(一种模板DNA片段)，但实验得到的产物中，却有两种DNA。其原因可能是( )
A．基因突变 B．Taq聚合酶发生变异
C．基因污染 D．温度过高
【解析】 实验中得到两种DN ( http: / / www.21cnjy.com )A的原因可能是靶细胞基因污染造成的，所以在实验中，必须做到隔离操作区、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。
【答案】 C
9．(2013·扬州高二测试)PCR仪实质上是一台自动调控温度的仪器，下列关于它调控不同温度的目的叙述错误的是( )
A．94 °C，使DNA分子变性，解开螺旋
B．55 °C，引物与作为模板的单链DNA特定部位相互配对、结合
C．72 °C，使DNA分子开始复制，延伸
D．72 °C，使DNA分子恢复双螺旋结构，恢复活性
【解析】 PCR利用DNA热变性的原理 ( http: / / www.21cnjy.com )，当温度上升到94 °C时，双链DNA解旋为单链，A项正确；当温度下降到40～60 °C左右时，两种引物通过碱基互补配对原则与两条单链DNA结合，B项正确；当温度上升到72 ℃左右时，在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，从而实现DNA延伸，故C正确，D错误。
【答案】 D
10．(2013·安庆期末)生物产品的分离、纯化是现代生物技术中一种常见的技术。下列关于物质提取、纯化原理的叙述中，不正确的是( )
A．采用凝胶色谱法分离果胶酶的原理是蛋白质分子的相对分子质量不同，在色谱柱中的移动速度不同
B．使用透析法可以去除样品中相对分子质量较大的杂质
C．电泳法是利用样品中各种分子带电性质和数量以及样品分子大小不同，产生的迁移速度不同而实现样品中各种分子的分离
D．离心法分离蛋白质的依据是不同大小的分子离心时沉降速度不同
【解析】 透析的原理是小分子能够通过半透膜，利用透析法可以去除样品中相对分子质量较小的杂质。
【答案】 B
11．PCR技术利用了DNA的什么原理来控制DNA的解旋与结合( )
A．特异性 B．稳定性
C．热变性 D．多样性
【解析】 DNA分子在80～100 ℃的温度范围内变性，双链解开成单链，当温度慢慢降低时，又能重新结合形成双链。
【答案】 C
12．引物与DNA母链的关系是( )
A．碱基顺序相同 B．长度相同
C．碱基互补配对 D．完全相同
【解析】 在DNA扩增中引物与母链通过碱基互补配对相结合。
【答案】 C
二、非选择题(3个大题，共40分)
13．(12分)(2013·仙桃高二测试)商品化植酸酶主要来自微生物，首先筛选出产酶的菌株，然后制备植酸酶，请根据下面的流程图回答问题：
(1)Ⅰ中的主要成分有哪些？ ；
Ⅱ中包含哪些成分？ ( http: / / www.21cnjy.com ) 。
(2)请写一种纯化得到植酸酶的方法： ( http: / / www.21cnjy.com ) ；
其依据是 。
【解析】 本题考查蛋白质粗提取和分离的方 ( http: / / www.21cnjy.com )法。植酸酶是蛋白质，属于大分子有机物，含酶的发酵液经过透析后，能够除去小分子杂质，这样就能够得到植酸酶。对于粗提取的植酸酶可以用凝胶色谱法进行提纯，由于蛋白质带有电荷，亦可用电泳法进行纯化。
【答案】 (1)小分子杂质 植酸酶等多种蛋白质
(2)凝胶色谱法 根据蛋白质之间分子大小差异进行纯化(或电泳法 根据蛋白质之间电荷、分子大小等差异进行纯化)
14．(14分)请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题：
(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、 和 。
(2)芳香油溶解性的特点是不溶于 ，易溶于 ，因此可用 作为提取剂来提取芳香油。
(3)橘子果实含有芳香油，通常可用 作为材料提取芳香油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是
。
(4)对材料压榨后可得到糊状液体、为 ( http: / / www.21cnjy.com )除去其中的固体物获得乳浊液可采用的方法是 。
(5)得到的乳浊液加入氯化钠 ( http: / / www.21cnjy.com )并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的 层，原因是
。
加入氯化钠的作用是
。
(6)从乳浊液中分离得到的芳香油中 ( http: / / www.21cnjy.com )要加入无水硫酸钠，此试剂的作用是 。
【解析】 (1)植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等。具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来确定。
(2)芳香油不溶于水，易溶于有机溶剂，不适于做水蒸气蒸馏的原料，可采用萃取法。
(3)橘皮精油主要贮藏在橘皮部分，因此，我们可采用精油含量丰富的新鲜橘皮来提取芳香油。
(4)压榨后压榨液中含有橘皮精油和大量水分以及一些糊状残渣等杂质，可用普通布袋过滤除去固体物和残渣。
(5)(6)加入NaCl的水层密度增大，芳 ( http: / / www.21cnjy.com )香油密度相对较小，位于水层上方。然后用分液漏斗将两层分开，分离出的油层还含有一些水分，可加入无水Na2SO4吸收残留水分。
【答案】 (1)蒸馏法 萃取法
(2)水 有机溶剂 有机溶剂
(3)橘皮 芳香油含量较高 (4)过滤 (5)上 油层的密度比水层小 增加水层密度，降低芳香油的溶解度，使油和水容易成分
(6)吸收芳香油中残留的水分
15．(14分)多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列问题：
(1)DNA的两条链是反向平行的， ( http: / / www.21cnjy.com )通常将
的末端称为5′端，当引物与DNA母链通 ( http: / / www.21cnjy.com )过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的 开始
延伸DNA链。
(2)PCR利用了DNA的热变性 ( http: / / www.21cnjy.com )原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到 ，它的发现和应用解决了上述问题；要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫 。
(3)PCR的每次循环可以分为三步： ( http: / / www.21cnjy.com ) 。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有 个这样的DNA片段。
(4)简述PCR技术的主要 ( http: / / www.21cnjy.com )应用
。
【解析】 (1)DNA聚合酶作用时必须要有一 ( http: / / www.21cnjy.com )个引物，它只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3′羟基上，与DNA母链结合的RNA引物就提供这个羟基。
(2)因PCR利用了DNA的热变性原理 ( http: / / www.21cnjy.com )解决了打开DNA双链的问题，所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。
(3)DNA复制的两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制5次后得到的子代DNA分子数为25＝32个。
(4)PCR技术可以对DNA分子进行扩增，所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。
【答案】 (1)磷酸基因 3′端
(2)耐高温的 Taq DNA聚合酶 选择培养基
(3)变性、复性和延伸 32
(4)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定