【状元之路】2014-2015学年新课标生物选修1专题测评（五）DNA和蛋白质技术

专题测评(五)　DNA和蛋白质技术
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(每题2分，共50分)
1．鉴定下列各种物质时，需要加热(含水浴加热)的一组是(　　)
①还原性糖　②脂肪　③DNA　④蛋白质
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
解析　还原糖和DNA鉴定时，需水浴加热；脂肪和蛋白质的鉴定不需水浴加热。
答案　C
2．向溶有DNA的2 mol/L NaCl溶液中不断加入蒸馏水，在这个过程中，DNA和杂质(蛋白质等)的溶解度变化情况分别是(　　)
A．减小、减小 B．增大、增大
C．先减小后增大、增大 D．减小、增大
解析　DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，即NaCl溶液浓度高于或低于该浓度，DNA溶解度都会升高。蛋白质具有在高盐溶液中析出，低盐溶液中溶解的特性，故蛋白质溶解度会随着NaCl溶液浓度的降低而增大。
答案　C
3．DNA粗提取与鉴定实验中所依据的原理是(　　)
①DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低　②DNA易被龙胆紫溶液染成紫色　③DNA和二苯胺加热后溶液变蓝　④加入95%的冷酒精，DNA会从溶液中析出　⑤加入70%的冷酒精，DNA会析出
A．①②③ B．①③④
C．②③④ D．①③⑤
解析　龙胆紫容易把染色体(质)染成深色，而不是对DNA染色；在DNA粗提取实验中应用95%的冷酒精提纯，而不用70%的冷酒精，故②⑤错。
答案　B
4．下列关于DNA的粗提取和鉴定的说法中，正确的是(　　)
A．DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl溶液浓度的增大而增大
B．溶有DNA的NaCl溶液中加入4 mL二苯胺试剂溶液变成蓝色
C．进行DNA的粗提取和鉴定时，选材最好用鸡血而不用猪血
D．DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl溶液浓度的增大而减小
解析　DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最小；利用二苯胺鉴定DNA时要沸水浴加热。
答案　C
5．下表是关于DNA的粗提取与鉴定实验中所使用的材料、操作及其作用，其中表述正确的是(　　)
选项
试剂
操作
作用
A
柠檬酸钠溶液
与鸡血细胞液混合
防止DNA凝固
B
蒸馏水
与鸡血细胞液混合
保持细胞形状
C
蒸馏水
加入到溶解有DNA的NaCl溶液中
析出DNA丝状物
D
冷却的酒精溶液
加入到过滤后的溶解有DNA的NaCl溶液中
产生特定的颜色反应
答案　C
6．在蛋白质和DNA的混合液中，要想得到较纯的DNA，可采用的方法有(　　)
①向混合液中加入足量的蒸馏水　②向混合液中加入DNA水解酶　③向混合液中加入冷的95%的酒精　④向混合液中加入蛋白酶　⑤将混合液放入60～75 ℃恒温水浴箱中保温
A．①②③ B．③④⑤
C．①③⑤ D．②④⑤
解析　DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，在95%冷酒精溶液中析出，据此可将DNA和蛋白质分离；蛋白酶可将不溶性的蛋白质分子水解成可溶性的多肽，从而达到DNA与蛋白质分离的目的；在60 ℃～75 ℃下蛋白质变性析出，DNA还未变性，据此可将二者分离。
答案　B
7．将粗提取的DNA丝状物分别加入0.14 mol/L NaCl溶液、2 mol/L NaCl溶液、体积分数为95%的酒精溶液中，然后用放有纱布的漏斗过滤，分别得到滤液P、Q、R以及存留在纱布上的黏稠物p、q、r，其中由于DNA含量多可以保留的是(　　)
A．P、Q、R B．p、q、r
C．P、q、R D．p、Q、r
解析　DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最小，且DNA不溶于95%冷酒精中，故过滤后DNA在黏稠物中，可把滤液丢弃，DNA在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度较大，过滤后DNA在滤液中，故可把黏稠物去掉。
答案　D
8．在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的试验中，相关的叙述正确的是(　　)
A．用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L，滤去析出物
B．调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质
C．将丝状物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色
D．用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同
解析　DNA在NaCl溶液浓度为0.14 mol/L时溶解度最小，将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L，DNA析出，应去掉滤液，A错误。加入木瓜蛋白酶，可分解细胞中的蛋白质，B正确。将丝状物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂，在沸水中加热5分钟，冷却后才能观察到溶液变蓝，C错误。菜花细胞有细胞壁，替代鸡血作为实验材料，实验操作中细胞的破碎等操作与使用鸡血细胞不同，D错误。
答案　B
9．PCR的含义是(　　)
A．亲子鉴定技术 B．多聚酶链式反应
C．DNA片段复制 D．DNA序列测定
解析　PCR是多聚酶链式反应的缩写，是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，它能以极少量的DNA为模板，在几小时内复制出上百万份的DNA拷贝。
答案　B
10．DNA复制过程的前提条件是(　　)
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是一个双螺旋结构，因此复制时首先要解旋成单链，才有可能根据碱基互补配对原则把相应的碱基一个个连接起来。也只有解旋后，才能以母链为模板合成一小段引物，引物才起作用。
答案　C
11．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序列
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
C．DNA聚合酶只能使DNA链从引物的3′端开始向引物的5′端延伸
D．引物的3′端必须具有游离的—OH基团
解析　考查引物的作用和DNA的复制方向，逐一分析。
选项
内容指向，联系分析
结论
A
选项所述是引物的特点和作用
正确
B
引物是RNA或单链DNA片段，它能与母链的一段碱基互补配对，因此可根据扩增目标DNA的碱基序列用化学方法合成
正确
C
DNA聚合酶使DNA链从引物的5′端向引物的3′端延伸
错误
D
DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键
正确
答案　C
12．下列有关PCR的描述正确的是(　　)
①是一种酶促反应　②利用DNA的热变性原理　③引物决定了扩增的特异性　④扩增片段一般以2n的方式积累　⑤扩增对象是氨基酸序列
A．①②③ B．①③④⑤
C．②③④⑤ D．①②③④
解析　PCR技术是在酶的参与下，在体外扩增DNA的技术，扩增的是DNA序列，而不是氨基酸序列。其产量可用y＝2n表示，y代表扩增后DNA数，n代表扩增循环次数。
答案　D
13．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两种DNA。其原因可能是(　　)
A．基因突变
B．TaqDNA聚合酶发生变异
C．基因污染
D．温度过高
解析　原因为基因污染，即在操作中混入了外源DNA。所以在PCR实验中要注意做到隔离操作，分装试剂，简化操作程序，使用一次性吸头等。
答案　C
14．一个由15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培养，利用PCR循环5次后标记的DNA分子占总数的(　　)
A．1/10 B．1/5
C．1/16 D．1/25
解析　最初由15N标记的DNA分子复制后，其标记的两条链就分别进入两个子代DNA分子中，这样两个子代DNA分子被标记了。以后均是在没有标记的环境中培养，不论经过多少次复制，最初标记的两条链始终分别存在于两个DNA分子中，这样经过n次循环后，标记的DNA分子占总数的2/2n，即1/2n－1。
答案　C
15．女性子宫瘤细胞中最长的DNA分子可达36 mm，DNA复制速度为4μm/min，但复制过程仅需40 min左右即可完成。这是因为(　　)
A．边解旋边复制
B．只有一个复制点
C．以半保留方式复制
D．复制起点多，分段同时复制
解析　DNA分子复制是多点双向复制，且边解旋边复制，因此复制能够很快完。
答案　D
16．PCR实验中使用的微量离心管、缓冲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　在PCR实验中要严防外源DNA污染，因此要对使用的各种仪器、药品做严格的消毒灭菌，操作要迅速，注意无菌操作。在冰箱中放置的缓冲液和酶取出后应放缓慢溶化，而不能迅速溶化。
答案　C
17．在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扩增是呈指数形式扩增的，可用y＝2n表示，其函数图像与C相符。
答案　C
18．以下关于血红蛋白提取和分离的过程及原理叙述正确的是(　　)
A．红细胞洗涤过程中要加入5倍体积的蒸馏水，重复洗涤三次
B．将血红蛋白溶液放在质量分数为0.9%的NaCl溶液中透析12小时
C．凝胶装填在色谱柱内要均匀，不能有气泡存在
D．蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较大的移动速度慢
解析　红细胞洗涤过程中要加入0.9%生理盐水；透析是放在20 mol/L磷酸缓冲液中；蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较大的移动速度快。
答案　C
19．将猪的红细胞分别放在9%的NaCl溶液和蒸馏水中，表现出的现象分别是(　　)
A．都发生质壁分离 B．无变化、胀破
C．无变化、无变化 D．皱缩、胀破
解析　动物细胞由于没有细胞壁，不会发生质壁分离。9%的NaCl溶液浓度已很高，红细胞会失水皱缩，在蒸馏水中则会吸水胀破。
答案　D
20．样品的加入和洗脱的操作不正确的是(　　)
A．加样前，打开色谱柱下端的流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到凝胶面的下面
B．加样后，打开下端出口，使样品渗入凝胶床内
C．等样品完全进入凝胶层后，关闭下端出口
D．用吸管小心地将1 mL透析后的样品加到色谱柱的顶端，不要破坏凝胶面
解析　加样前，打开色谱柱下端的流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与凝胶面平齐，关闭出口，故A项错误；用吸管小心地将1 mL透析后的样品加到色谱柱顶端，D项正确；加样后，打开下端出口，使样品渗入凝胶床内，B项正确；等样品完全进入凝胶层后，关闭下端出口，C项正确。
答案　A
21．关于血红蛋白分子组成的叙述正确的是(　　)
A．两个α-肽链、两个β-肽链、一个亚铁血红素基团
B．一个α-肽链、三个β-肽链、四个亚铁血红素基团
C．两个α-肽链、两个β-肽链、四个亚铁血红素基团
D．两个α-肽链、两个β-肽链、两个亚铁血红素基团
解析　血红蛋白又称血色素，是红细胞的主要组成成分。血红蛋白由四个肽链组成，包括两个α-肽链和两个β-肽链。其中每条肽链环绕一个亚铁血红素基团，因此共有四个亚铁血红素基团。
答案　C
22．下列关于电泳的说法中，正确的是(　　)
A．电泳是指不带电的分子在电场的作用下发生迁移的过程
B．电泳的过程要在一定的pH下，所以一定要使用缓冲液
C．葡聚糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳是两种常用的电泳方法
D．聚丙烯酰胺凝胶电泳中，溶液中加入十二烷基磺酸钠(SDS)，电泳的迁移率主要取决于分子所带电荷的多少和相对分子质量的大小
解析　电泳的过程是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程；最常用的电泳方法是琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳；聚丙烯酰胺凝胶电泳的过程中，为了消除电荷对迁移率的影响，可在凝胶中加入十二烷基磺酸钠(SDS)，SDS可以与各种蛋白质形成蛋白质—SDS复合物，SDS所带负电荷量远超过蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同蛋白质之间的电荷差别，使电泳迁移率完全取决于分子的大小；电泳过程要在一定的pH条件下进行，所以要在溶液中加入缓冲液，以维持溶液pH的稳定。
答案　B
23．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O2氧化
B．血红蛋白是一种两性物质，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　利用磷酸缓冲液模拟细胞内的pH环境，保证血红蛋白的正常结构和功能，便于分离观察(红色)和科学研究(活性)。
答案　D
24．人们用鸡的红细胞提取DNA，用人的红细胞提取血红蛋白的原因是(　　)
A．鸡的红细胞无血红蛋白，人的红细胞有血红蛋白
B．鸡的红细胞有线粒体，人的红细胞无线粒体
C．鸡的红细胞有细胞核，人的红细胞无细胞核
D．鸡的红细胞有氧呼吸，人的细胞无氧呼吸
解析　鸡(鸟类)的红细胞具有完整的细胞核，含有核DNA，便于进行DNA的提取，人的红细胞无细胞核，结构简单，血红蛋白含量丰富便于提取血红蛋白。
答案　C
25．以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是(　　)
A．洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂
B．猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少
C．血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测
D．在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢
解析　D项考查凝胶色谱法分离蛋白质的原理，相对分子质量越大的通过凝胶色谱柱的速度越快，故D错误。A正确，洗涤的目的是去除杂蛋白以利于后续步骤的分离纯化，加入的是生理盐水，缓慢搅拌10 min，低速短时间离心，重复洗涤三次，直至上清液不再呈现黄色，表明红细胞已洗涤干净。B正确，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核与众多的细胞器，提纯时杂蛋白较少。C正确，血红蛋白是有色蛋白，因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液(如果操作都正确，能清楚的看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出)。这使得血红蛋白的分离过程非常直观，简化了操作。
答案　D
二、简答题(共50分)
26．(10分)分析下列DNA的粗提取和鉴定实验的部分步骤和目的：
有关操作
相应结果(或现象)
DNA的粗提取
①向制备好的鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并用玻璃棒搅拌
⑤使血细胞破裂，获得有DNA的滤液
②向溶有DNA的氯化钠溶液中加入蒸馏水，至氯化钠的浓度为0.14mol/L
⑥使DNA的溶解度增到最大
③在含有DNA的滤液中加入热的体积分数为95%的酒精
⑦得到杂质较少的DNA
DNA的鉴定
④将DNA加入到含0.015 mol/L的氯化钠溶液中，并用玻璃棒搅拌，后加入二苯胺，将试管置于沸水中加热
⑧观察试管中是否有紫色出现
(1)上述实验步骤与相应结果(或现象)中不正确的有哪些？找出来并加以改正。
(2)如果将鸡血换成猪血，能否提取到DNA？为什么？
答案　(1)⑥处使DNA的溶解度增到最大，错误，改正：使DNA的溶解度最低；③处加入热的酒精，错误，改正：加入冷的体积分数为95%的酒精；⑧处观察有无紫色出现，错误，改正：观察有无蓝色出现。
(2)不能提取到或非常少，因为猪血的成熟红细胞中无细胞核和细胞器。
27．(16分)
凝胶色谱技术是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，目前已经被广泛应用于多个领域，请回答：
(1)a、b均为蛋白质分子，其中先从色谱柱中洗脱出的是________，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，色谱柱内不能有气泡存在，原因是__________
________________________________________________。
(4)若选用SephadexG－100，则“G”表示______________________________________________，100表示____________________________________________________________。
(5)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　(1)由于不同蛋白质其相对分子质量可能不同，相对分子质量较大的蛋白质不能进入凝胶内部通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快，所以先洗脱下来。
(2)色谱柱底部橡皮塞的凹穴上覆盖尼龙网和尼龙纱，相当于多孔板。
(3)凝胶色谱柱的装填是蛋白质分离的一个关键，装填时应尽量紧密，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，也不能发生洗脱液流干的现象，一旦发生上述两种情况，色谱柱需要重新装填。
(4)考查本实验使用的材料交联葡聚糖凝胶的特点及表示方法。
(5)洗脱液和浸泡凝胶所用的液体都是20 mmol/L的磷酸缓冲液，洗脱时，对洗脱液的流速要求保持稳定。
答案　(1)a　a相对分子质量较大，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)尼龙网和尼龙纱
(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)凝胶的交联程度、膨胀程度及分离范围　凝胶得水值，即每克凝胶膨胀时吸水10 g
(5)相同　保持稳定
28．(12分)1996年康贝尔(A.Komberg)以天然大肠杆菌的噬菌体￠×l74的DNA为引子(即按照它的分子结构，用32P标记)，用含31P的四种脱氧核苷酸作原料，加入适量的ATP，在有关酶的作用下，成功合成了具有生物活性的￠×l74DNA，根据下述实验结果，回答问题：
(1)如果用梯度离心法对第3代的噬菌体DNA进行离心，在试管中分布于重、中、轻三带的比例为________。
(2)经过5代后，任取一个噬菌体，能测定到32P的存在吗？为什么？
(3)DNA的合成除了需要题目中提供的条件外，最好还要处于什么条件下？
(4)如果一个具有100个碱基对的DNA分子片断，其一条链中A：G：C：T＝1:2:3:4，如果连续复制两次，则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸________个。
(5)如果DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，T占该链碱基数目的________。
答案　(1)0:2:6
(2)不一定，因为第5代后，所有子代噬菌体中含32P的个体只占有1/16。
(3)适宜的温度和pH值。
(4)150个
(5)28%
29．(12分)在DNA鉴定过程中，需大量的DNA，PCR技术(多聚酶链式反应)可以使样品的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，图中黑色长方形是引物)。在很短的时间内将DNA扩增几百倍甚至几十亿倍，使实验室所需的遗传物质不再受限于活动的生物体。
(1)PCR技术进行所需要的条件有______________________________。
(2)PCR的过程中，从第________轮的循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应。在这个阶段中，DNA呈________式增长。
(3)A过程表示________________________________________。
(4)某样品DNA分子中共含3000个碱基对，碱基数量满足：(A＋T)/(G＋C)＝1/2若经5次循环，获得32个与样品相同的DNA分子，至少需要向试管中加入________个腺嘌呤脱氧核苷酸。(不考虑引物所对应的片段)
(5)“PCR”与人体内DNA复制相比，有何特殊之处？
答案　(1)DNA模板、引物、四种脱氧核酸、DNA聚合酶等
(2)二　指数
(3)解旋
(4)31 000
(5)“PCR”是通过高温将DNA两条链解开，而体内DNA复制是通过解旋酶的作用。