第47讲 植物组织培养技术及DNA和蛋白质技术（原卷版）
本模块主要包括DNA的粗提取与鉴定以及蛋白质的提取和分离，通过本模块，了解DNA的粗提取的原理、操作流程，蛋白质提取和分离的原理、方法及操作流程等 。考纲对本模块内容的具体要求如下：
1.实验:DNA的粗提取与鉴定（实验与探究能力）
2.蛋白质的提取和分离(理解应用水平)
本部分内容在在复习时，要学会分析DNA的提取与鉴定的方法，可以结合DNA的结构和功能综合考查。分析蛋白质的提取和分离方法，可以结合蛋白质的理化性质综合考查。
一、 DNA的粗提取与鉴定
1.基本原理
(1)DNA的粗提取:利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异,提取DNA,去除其他成分。
(2)DNA与蛋白质在物理、化学性质方面的差异
比较项目
DNA
蛋白质
2 mol/L NaCl溶液中
溶解
析出
0.14 mol/L NaCl溶液中
酒精溶液中
溶解
蛋白酶
无影响
高温
℃以
上变性
不能忍受
℃的
高温
(3)DNA的鉴定:DNA+ 蓝色。
2.操作流程
材料的选取:选用DNA含量相对较高的生物组织
↓
破碎细胞(以鸡血为例):鸡血细胞→加 →用玻璃棒搅拌→用纱布过滤→收集滤液
↓
去除杂质:利用DNA在 中溶解度不同,通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质
↓
DNA的析出:将处理后的溶液过滤,加入与滤液体积相等的、冷却的体积分数为95%的
溶液
↓
DNA的鉴定:在溶有DNA的溶液中加入二苯胺试剂,混合均匀后,将试管在沸水中加热5 min,溶液变成
3.明确实验中三种重复操作的目的和作用
(1)加2次蒸馏水
①加到鸡血细胞液中,使 。
②加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中,使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14 mol/L,使DNA析出。
(2)用纱布过滤3次
①过滤血细胞破裂液,得到 。
②滤取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)。
③过滤溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液。
(3)用NaCl溶液4次
①用2 mol/L的NaCl溶液,过滤除去 。
②用0.14 mol/L的NaCl溶液,析出DNA。
③用2 mol/L的NaCl溶液,溶解滤取的 黏稠物。
④用2 mol/L的NaCl溶液,溶解丝状物用于DNA的鉴定。
二、 蛋白质的提取和分离
1.方法及原理
方法
原理
凝胶色谱法
根据 分离蛋白质
电泳法
各种分子 的差异以及分子本身大小、形状的不同
2.实验操作程序
样品处理:红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红
蛋白溶液
↓
粗分离:用透析法除去样品中相对分子质量较小的杂质
↓
纯化:用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化
↓
纯度鉴定:用 法来测定蛋白质的相对分子质量,即对血红蛋白进行纯度鉴定
判断下列说法的对错：
1.用菜花替代鸡血作为实验材料进行“DNA的粗提取与鉴定”实验，其实验操作步骤相同( )
2.利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，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( )
一、DNA的粗提取与鉴定
例1：如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验中的有关操作示意图，据图回答下列问题：
(1)正确的操作顺序是________________。?
(2)图中C、E步骤都加入蒸馏水，但其目的不同，分别是____________________和____________________________。?
(3)图中A步骤中所用酒精必须经过__________才能使用，该步骤的目的是__________________________。?
(4)为鉴定A中所得到的丝状物的主要成分为DNA，可滴加__________试剂，沸水浴，如果出现________，则该丝状物的主要成分为DNA。?
【答案】(1)C→B→E→D→A
(2)加速鸡血细胞的破裂 降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出
(3)充分冷却 提取含杂质少的DNA
(4)二苯胺 蓝色
【解析】(1)DNA的粗提取步骤：向鸡血细胞液中加入蒸馏水，使细胞破裂；用单层纱布过滤，收集滤液；在滤液中加入NaCl，使NaCl溶液物质的量浓度为2 mol/L，过滤除去不溶的杂质；向滤液中加入蒸馏水，使NaCl溶液物质的量浓度降至0.14 mol/L，析出DNA；用玻璃棒搅拌，DNA就缠绕在玻璃棒上；将DNA溶解到浓NaCl溶液中过滤，加入与滤液等体积的冷酒精溶液，析出DNA。故正确顺序是C→B→E→D→A。
(2)两次加入蒸馏水的作用：第一次是使鸡血细胞吸水涨破，DNA从细胞中释放出来进入滤液；第二次是使溶解于物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中的DNA析出，与杂质分离。
(3)提取含杂质较少的DNA时，所用酒精溶液必须经过充分冷却才能使用，否则DNA的溶解度会增大。
(4)DNA可在沸水浴条件下与二苯胺试剂作用变成蓝色。
变式训练1：在“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，对DNA进行鉴定时，做如下操作：
试管
序号
A
B
1
加2 mol/L的
NaCl溶液5 mL
加2 mol/L的NaCl
溶液5 mL
2
不加
加入提取的DNA
丝状物并搅拌
3
加4 mL
二苯胺，混匀
加4 mL
二苯胺，混匀
4
沸水浴5 min
沸水浴5 min
实验现象
实验结论
(1)根据上图，完成表格空白处的实验内容。
(2)对于B试管，完成1、2、3的操作后溶液颜色如何？__。?
(3)在沸水浴中加热的目的是____________________，同时说明DNA对高温有较强的__________________。?
(4)A试管在实验中的作用是____________。?
(5)B试管中溶液颜色的变化程度主要与__________________有关。?
【答案】 (1)溶液不变蓝色 溶液变蓝色
DNA在沸水浴的条件下遇二苯胺会变成蓝色
(2)溶液颜色基本不变(不呈蓝色)
(3)加快颜色反应速度 耐受性
(4)对照 (5)DNA(丝状物)的多少
【解析】本题主要考查DNA分子的鉴定。A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。本实验强调反应条件是沸水浴加热5 min，加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。
二、 蛋白质提取与分离
例2：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,目前已经被生物化学、分子生物学、生物工程学、分子免疫学以及医学等有关领域广泛应用,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。据图回答问题:
(1)a、b均为蛋白质分子,其中先从色谱柱中洗脱出来的是 ,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 。?
【答案: (1)a a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)尼龙网和尼龙纱
(3)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的冼脱次序,降低分离效果
(4)凝胶的交联程度、膨胀程度及分离范围 凝胶吸水值,即每克凝胶膨胀时吸水100 g
(5)相同 保持稳定
【解析】(1)用凝胶色谱法分离各种大分子物质时,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,即进入另一凝胶颗粒,在向下移动的过程中,从一个凝胶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,从而落后于大分子物质洗脱出来。(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尼龙网和尼龙纱替代。(3)在色谱柱中填凝胶时要尽量紧密,以降低凝胶颗粒之间的空隙。一是在装填凝胶柱时,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;二是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。
变式训练2：下图甲、乙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:
(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 ? 。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。 ?
(5)血红蛋白提取和分离的过程可分为四步:样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定。其中样品处理包括 、 、分离血红蛋白溶液。?
【答案】 (1)运输 (2)(磷酸)缓冲液 洗脱血红蛋白
(3)透析(粗分离) 去除样品中相对分子质量较小的杂质 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
(5)红细胞的洗涤 血红蛋白的释放
【解析】(1)血红蛋白的功能是运输氧气和二氧化碳。(2)、(3)甲图表示透析过程,可去除样品中相对分子质量较小的杂质,该过程中需将装有血红蛋白溶液的透析袋放入磷酸缓冲液中。乙装置表示的是凝胶色谱法分离蛋白质的过程,是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。C为缓冲溶液,作用是洗脱血红蛋白。(4)用乙装置分离血红蛋白时,待红色的蛋白质接近色谱柱底端时,说明血红蛋白被洗脱出来,此时用试管收集流出液。(5)血红蛋白提取和分离过程中,样品处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液。
1．为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如图。由图中实验结果能直接得出的结论是 ( )
A．碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强
B．不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力
C．碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同
D．加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力
2．下列有关血红蛋白的提取的叙述，错误的是 ( )
A．凝胶色谱法是一种根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的有效方法
B．电泳只是利用待分离样品中各种分子带电性质不同，从而迁移速度不同来分离蛋白质的
C．血红蛋白的提取和分离一般按照样品处理→粗分离→纯化→纯度鉴定的顺序进行
D．装填色谱柱时要尽量紧密，减小颗粒间隙；避免出现气泡；洗脱液不能断流
3.如图是利用鸡血粗提取DNA的基本操作，据图分析回答：
(1)若乙为鸡血细胞液，则甲为________，该操作的实验目的是__。?
(2)若乙为含DNA的浓NaCl溶液，则甲为__________，该操作的实验目的是去除______(填“不溶”或“可溶”)性杂质。?
(3)若该操作玻璃棒上能卷起白色丝状物，则甲为________。?
4. 某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动。具体步骤如下:
材料处理:称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各 2份,每份10 g。剪碎后分成两组,一组置于20 ℃,另一组置于-20 ℃条件下,保存24 h。
DNA粗提取:
第一步:将上述材料分别放入研钵中,各加入15 mL研磨液,充分研磨。用两层纱布过滤,取滤液备用。
第二步:先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液,再加入20 mL体积分数为95%的冷酒精溶液,然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌,使絮状物缠绕在玻璃棒上。
第三步:取6支试管,分别加入等量的2 mol/L的NaCl溶液溶解上述絮状物。
DNA检测:在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂。混合均匀后,置于沸水中加热5 min,待试管冷却后比较溶液的颜色深浅,结果如表:
材料保存温度
花菜
辣椒
蒜黄
20 ℃
++
+
+++
-20 ℃
+++
++
++++
注:“+”越多表示蓝色越深。
分析上述实验过程,回答下列问题:
(1)该探究性实验课题名称是? 。?
(2)第二步中“缓缓地”搅拌,这是为了减少 。?
(3)根据实验结果,得出结论并分析。
①结论1:与20 ℃相比,相同实验材料在-20 ℃条件下保存,DNA的提取量较多。
结论2:? 。?
②针对结论1,请提出合理的解释:? 。?
5.下面是某研究小组开展的“猪血浆某白蛋白的提取及相对分子质量测定”研究,请协助完成有关问题:
材料仪器:新鲜猪血、低速冷冻离心机、透析袋、电泳仪等。化学试剂:pH为7.4的缓冲液、柠檬酸钠、奈氏试剂(与N反应出现黄色或红棕色沉淀)、饱和(NH4)2SO4溶液、生理盐水等。
实验步骤:
(1)样品获取:向新鲜猪血中加入 ,静置一段时间后取上层血浆。?
(2)盐析法粗提蛋白质:
①向血浆中加入一定体积的饱和(NH4)2SO4溶液,使(NH4)2SO4的浓度达到50%,充分混合后静置、离心,取沉淀物。
②向沉淀物中加入适量生理盐水使之溶解,再向其中加入一定体积的饱和(NH4)2SO4溶液,使(NH4)2SO4的浓度达到33%,充分混合后静置、离心,取沉淀物。
③重复步骤①、②2～3次,最后用生理盐水将沉淀溶解即得粗提品。
盐析粗提“血浆某白蛋白”的主要原理是? ,?
重复步骤①、②的主要目的是 。?
(3)透析除盐:将粗提品装入透析袋,以pH为7.4的缓冲液作透析液,每隔4 h更换一次透析液,每次更换前利用奈氏试剂检测透析液中N的量。利用缓冲液作透析液的目的是 。检测中,若观察到透析液 时,即可终止透析。?
(4)凝胶色谱法分离:透析后的样品经凝胶柱洗脱,获得纯净血浆某白蛋白样品。
(5)相对分子质量测定:化学物质SDS能使蛋白质变性,解聚成单条肽链。在聚丙烯酰胺凝胶电泳中加入一定量的SDS,电泳迁移率取决于肽链的分子大小。如图为本实验中用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血浆某白蛋白的结果。
根据电泳结果,某同学得出“提取的血浆某白蛋白有两条肽链”的结论,这种说法可靠吗? 。理由是 ? 。?
6.如图是南通某中学生物兴趣小组进行的DNA粗提取实验,其中SDS(一种表面活性剂)除了能瓦解细胞膜和核膜,还能与脂质和蛋白质结合。当SDS遇到钾离子时,钾离子可以置换SDS中的钠离子,产生不溶于水的PDS沉淀。请回答下列问题:
(1)实验中,向剪碎的猪肝中加入食盐的主要作用是 。将猪肝匀浆放入65 ℃水浴锅中水浴10 min以除去部分杂质的主要实验原理是 ? 。?
(2)方法一的步骤①中加入洗涤剂的作用是 。方法三的步骤③中,离心后应取 。?
(3)方法一、二获得的絮状物均带黄色,从DNA在细胞中的存在形式分析,杂质分子最可能是 ,可用 试剂鉴定。?
(4)要比较三种方法获得的絮状物中DNA含量,请写出实验思路:? ?
。?
第47讲 植物组织培养技术及DNA和蛋白质技术（解析版）
本模块主要包括DNA的粗提取与鉴定以及蛋白质的提取和分离，通过本模块，了解DNA的粗提取的原理、操作流程，蛋白质提取和分离的原理、方法及操作流程等 。考纲对本模块内容的具体要求如下：
1.实验:DNA的粗提取与鉴定（实验与探究能力）
2.蛋白质的提取和分离(理解应用水平)
本部分内容在在复习时，要学会分析DNA的提取与鉴定的方法，可以结合DNA的结构和功能综合考查。分析蛋白质的提取和分离方法，可以结合蛋白质的理化性质综合考查。
一、 DNA的粗提取与鉴定
1.基本原理
(1)DNA的粗提取:利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异,提取DNA,去除其他成分。
(2)DNA与蛋白质在物理、化学性质方面的差异
比较项目
DNA
蛋白质
2 mol/L NaCl溶液中
溶解
析出
0.14 mol/L NaCl溶液中
析出
溶解
酒精溶液中
析出
溶解
蛋白酶
无影响
水解
高温
80℃以
上变性
不能忍受
60～80℃的
高温
(3)DNA的鉴定:DNA+二苯胺蓝色。
2.操作流程
材料的选取:选用DNA含量相对较高的生物组织
↓
破碎细胞(以鸡血为例):鸡血细胞→加蒸馏水→用玻璃棒搅拌→用纱布过滤→收集滤液
↓
去除杂质:利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质
↓
DNA的析出:将处理后的溶液过滤,加入与滤液体积相等的、冷却的体积分数为95%的酒精溶液
↓
DNA的鉴定:在溶有DNA的溶液中加入二苯胺试剂,混合均匀后,将试管在沸水中加热5 min,溶液变成蓝色
3.明确实验中三种重复操作的目的和作用
(1)加2次蒸馏水
①加到鸡血细胞液中,使血细胞吸水涨破。
②加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中,使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14 mol/L,使DNA析出。
(2)用纱布过滤3次
①过滤血细胞破裂液,得到含细胞核物质的滤液。
②滤取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)。
③过滤溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液。
(3)用NaCl溶液4次
①用2 mol/L的NaCl溶液,过滤除去不溶的杂质。
②用0.14 mol/L的NaCl溶液,析出DNA。
③用2 mol/L的NaCl溶液,溶解滤取的DNA黏稠物。
④用2 mol/L的NaCl溶液,溶解丝状物用于DNA的鉴定。
二、 蛋白质的提取和分离
1.方法及原理
方法
原理
凝胶色谱法
根据相对分子质量的大小分离蛋白质
电泳法
各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同
2.实验操作程序
样品处理:红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红
蛋白溶液
↓
粗分离:用透析法除去样品中相对分子质量较小的杂质
↓
纯化:用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化
↓
纯度鉴定:用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法来测定蛋白质的相对分子质量,即对血红蛋白进行纯度鉴定
判断下列说法的对错：
1.用菜花替代鸡血作为实验材料进行“DNA的粗提取与鉴定”实验，其实验操作步骤相同( )
【答案】×
【解析】植物细胞有细胞壁保护着，所以用菜花做实验材料时，需要研磨，加入食盐和洗涤剂。
2.利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，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( )
【答案】×
【解析】用二苯胺鉴定DNA时需置于沸水浴中加热5 min。
一、DNA的粗提取与鉴定
例1：如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验中的有关操作示意图，据图回答下列问题：
(1)正确的操作顺序是________________。?
(2)图中C、E步骤都加入蒸馏水，但其目的不同，分别是____________________和____________________________。?
(3)图中A步骤中所用酒精必须经过__________才能使用，该步骤的目的是__________________________。?
(4)为鉴定A中所得到的丝状物的主要成分为DNA，可滴加__________试剂，沸水浴，如果出现________，则该丝状物的主要成分为DNA。?
【答案】(1)C→B→E→D→A
(2)加速鸡血细胞的破裂 降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出
(3)充分冷却 提取含杂质少的DNA
(4)二苯胺 蓝色
【解析】(1)DNA的粗提取步骤：向鸡血细胞液中加入蒸馏水，使细胞破裂；用单层纱布过滤，收集滤液；在滤液中加入NaCl，使NaCl溶液物质的量浓度为2 mol/L，过滤除去不溶的杂质；向滤液中加入蒸馏水，使NaCl溶液物质的量浓度降至0.14 mol/L，析出DNA；用玻璃棒搅拌，DNA就缠绕在玻璃棒上；将DNA溶解到浓NaCl溶液中过滤，加入与滤液等体积的冷酒精溶液，析出DNA。故正确顺序是C→B→E→D→A。
(2)两次加入蒸馏水的作用：第一次是使鸡血细胞吸水涨破，DNA从细胞中释放出来进入滤液；第二次是使溶解于物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中的DNA析出，与杂质分离。
(3)提取含杂质较少的DNA时，所用酒精溶液必须经过充分冷却才能使用，否则DNA的溶解度会增大。
(4)DNA可在沸水浴条件下与二苯胺试剂作用变成蓝色。
变式训练1：在“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，对DNA进行鉴定时，做如下操作：
试管
序号
A
B
1
加2 mol/L的
NaCl溶液5 mL
加2 mol/L的NaCl
溶液5 mL
2
不加
加入提取的DNA
丝状物并搅拌
3
加4 mL
二苯胺，混匀
加4 mL
二苯胺，混匀
4
沸水浴5 min
沸水浴5 min
实验现象
实验结论
(1)根据上图，完成表格空白处的实验内容。
(2)对于B试管，完成1、2、3的操作后溶液颜色如何？__。?
(3)在沸水浴中加热的目的是____________________，同时说明DNA对高温有较强的__________________。?
(4)A试管在实验中的作用是____________。?
(5)B试管中溶液颜色的变化程度主要与__________________有关。?
【答案】 (1)溶液不变蓝色 溶液变蓝色
DNA在沸水浴的条件下遇二苯胺会变成蓝色
(2)溶液颜色基本不变(不呈蓝色)
(3)加快颜色反应速度 耐受性
(4)对照 (5)DNA(丝状物)的多少
【解析】本题主要考查DNA分子的鉴定。A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。本实验强调反应条件是沸水浴加热5 min，加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。
二、 蛋白质提取与分离
例2：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,目前已经被生物化学、分子生物学、生物工程学、分子免疫学以及医学等有关领域广泛应用,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。据图回答问题:
(1)a、b均为蛋白质分子,其中先从色谱柱中洗脱出来的是 ,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 。?
【答案: (1)a a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)尼龙网和尼龙纱
(3)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的冼脱次序,降低分离效果
(4)凝胶的交联程度、膨胀程度及分离范围 凝胶吸水值,即每克凝胶膨胀时吸水100 g
(5)相同 保持稳定
【解析】(1)用凝胶色谱法分离各种大分子物质时,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,即进入另一凝胶颗粒,在向下移动的过程中,从一个凝胶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,从而落后于大分子物质洗脱出来。(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尼龙网和尼龙纱替代。(3)在色谱柱中填凝胶时要尽量紧密,以降低凝胶颗粒之间的空隙。一是在装填凝胶柱时,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;二是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。
变式训练2：下图甲、乙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:
(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 ? 。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。 ?
(5)血红蛋白提取和分离的过程可分为四步:样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定。其中样品处理包括 、 、分离血红蛋白溶液。?
【答案】 (1)运输 (2)(磷酸)缓冲液 洗脱血红蛋白
(3)透析(粗分离) 去除样品中相对分子质量较小的杂质 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
(5)红细胞的洗涤 血红蛋白的释放
【解析】(1)血红蛋白的功能是运输氧气和二氧化碳。(2)、(3)甲图表示透析过程,可去除样品中相对分子质量较小的杂质,该过程中需将装有血红蛋白溶液的透析袋放入磷酸缓冲液中。乙装置表示的是凝胶色谱法分离蛋白质的过程,是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。C为缓冲溶液,作用是洗脱血红蛋白。(4)用乙装置分离血红蛋白时,待红色的蛋白质接近色谱柱底端时,说明血红蛋白被洗脱出来,此时用试管收集流出液。(5)血红蛋白提取和分离过程中,样品处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液。
1．为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如图。由图中实验结果能直接得出的结论是 ( )
A．碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强
B．不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力
C．碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同
D．加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力
【答案】 C
【解析】 本题主要考查酶去污效能的实验设计和分析。该实验的自变量有3个：污布类型、洗衣粉类型和酶用量。根据实验设计的对照原则和单一变量原则，只有根据具有单一变量的对照实验才能直接得出结论。根据题目实验设计不能判断Y型洗衣粉对污布类型1、4的去污力，故不能得出A结论；根据题目实验设计不能判断不同类型洗衣粉对4种污布的去污力，故不能得出B结论；由实验结论知碱性纤维酶对污布类型2、3的去污力不同，C正确；根据题目实验设计不能判断加大酶用量对洗衣粉的去污力的影响，故不能得出D结论。
2．下列有关血红蛋白的提取的叙述，错误的是 ( )
A．凝胶色谱法是一种根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的有效方法
B．电泳只是利用待分离样品中各种分子带电性质不同，从而迁移速度不同来分离蛋白质的
C．血红蛋白的提取和分离一般按照样品处理→粗分离→纯化→纯度鉴定的顺序进行
D．装填色谱柱时要尽量紧密，减小颗粒间隙；避免出现气泡；洗脱液不能断流
【答案】 B
【解析】 本题考查血红蛋白的提取的相关知识，意在考查考生的识记、分析和判断能力。电泳法依据的原理：①在一定pH下，蛋白质分子的某些基团解离后会带上正电或负电。在电场的作用下，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。②待分离样品中各种分子间存在带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，这使得带电分子在电场作用下会产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。
3.如图是利用鸡血粗提取DNA的基本操作，据图分析回答：
(1)若乙为鸡血细胞液，则甲为________，该操作的实验目的是__。?
(2)若乙为含DNA的浓NaCl溶液，则甲为__________，该操作的实验目的是去除______(填“不溶”或“可溶”)性杂质。?
(3)若该操作玻璃棒上能卷起白色丝状物，则甲为________。?
【答案】 (1)蒸馏水 使鸡血细胞吸水涨破释放出DNA (2)蒸馏水 可溶
(3)95%的冷酒精溶液
【解析】(1)向鸡血细胞液中加蒸馏水，其目的是使鸡血细胞吸水涨破释放出DNA。
(2)向含DNA的浓NaCl溶液中加入蒸馏水，DNA溶解度降低会析出，从而去除可溶性杂质。
(3)DNA和杂质分子在95%的冷酒精溶液中溶解度存在差异，DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精溶液，故可去除溶于酒精溶液的杂质，向烧杯内溶解有DNA的NaCl溶液中加入95%的冷酒精溶液，可用玻璃棒卷起白色丝状物(DNA)。
4. 某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动。具体步骤如下:
材料处理:称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各 2份,每份10 g。剪碎后分成两组,一组置于20 ℃,另一组置于-20 ℃条件下,保存24 h。
DNA粗提取:
第一步:将上述材料分别放入研钵中,各加入15 mL研磨液,充分研磨。用两层纱布过滤,取滤液备用。
第二步:先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液,再加入20 mL体积分数为95%的冷酒精溶液,然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌,使絮状物缠绕在玻璃棒上。
第三步:取6支试管,分别加入等量的2 mol/L的NaCl溶液溶解上述絮状物。
DNA检测:在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂。混合均匀后,置于沸水中加热5 min,待试管冷却后比较溶液的颜色深浅,结果如表:
材料保存温度
花菜
辣椒
蒜黄
20 ℃
++
+
+++
-20 ℃
+++
++
++++
注:“+”越多表示蓝色越深。
分析上述实验过程,回答下列问题:
(1)该探究性实验课题名称是? 。?
(2)第二步中“缓缓地”搅拌,这是为了减少 。?
(3)根据实验结果,得出结论并分析。
①结论1:与20 ℃相比,相同实验材料在-20 ℃条件下保存,DNA的提取量较多。
结论2:? 。?
②针对结论1,请提出合理的解释:? 。?
【答案】 (1)探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响 (2)DNA断裂 (3)①等质量的不同实验材料,在相同的保存温度下,从蒜黄提取的DNA量最多 ②低温抑制了相关酶的活性,DNA降解速度慢
【解析】从题目实验步骤看出,该实验的课题是探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响,在第二步中,为了防止DNA断裂,要缓缓地搅拌;从表中结果看出,由于低温抑制了相关酶的活性,DNA降解慢,使得相同材料在低温保存下的DNA提取量大;在相同条件下,蒜黄蓝色最深,说明相同条件下从蒜黄中提取的DNA量最大。
5.下面是某研究小组开展的“猪血浆某白蛋白的提取及相对分子质量测定”研究,请协助完成有关问题:
材料仪器:新鲜猪血、低速冷冻离心机、透析袋、电泳仪等。化学试剂:pH为7.4的缓冲液、柠檬酸钠、奈氏试剂(与N反应出现黄色或红棕色沉淀)、饱和(NH4)2SO4溶液、生理盐水等。
实验步骤:
(1)样品获取:向新鲜猪血中加入 ,静置一段时间后取上层血浆。?
(2)盐析法粗提蛋白质:
①向血浆中加入一定体积的饱和(NH4)2SO4溶液,使(NH4)2SO4的浓度达到50%,充分混合后静置、离心,取沉淀物。
②向沉淀物中加入适量生理盐水使之溶解,再向其中加入一定体积的饱和(NH4)2SO4溶液,使(NH4)2SO4的浓度达到33%,充分混合后静置、离心,取沉淀物。
③重复步骤①、②2～3次,最后用生理盐水将沉淀溶解即得粗提品。
盐析粗提“血浆某白蛋白”的主要原理是? ,?
重复步骤①、②的主要目的是 。?
(3)透析除盐:将粗提品装入透析袋,以pH为7.4的缓冲液作透析液,每隔4 h更换一次透析液,每次更换前利用奈氏试剂检测透析液中N的量。利用缓冲液作透析液的目的是 。检测中,若观察到透析液 时,即可终止透析。?
(4)凝胶色谱法分离:透析后的样品经凝胶柱洗脱,获得纯净血浆某白蛋白样品。
(5)相对分子质量测定:化学物质SDS能使蛋白质变性,解聚成单条肽链。在聚丙烯酰胺凝胶电泳中加入一定量的SDS,电泳迁移率取决于肽链的分子大小。如图为本实验中用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血浆某白蛋白的结果。
根据电泳结果,某同学得出“提取的血浆某白蛋白有两条肽链”的结论,这种说法可靠吗? 。理由是 ? 。?
【答案】 (1)(适量的)柠檬酸钠
(2)该血浆某白蛋白在50%和33%的(NH4)2SO4溶液中溶解度低 更多的除去杂蛋白
(3)防止pH变化对蛋白质结构产生影响 不出现黄色或红棕色沉淀
(5)不可靠 只能得出提取的血浆某白蛋白含有两种大小不同的肽链,不一定是两条
【解析】本题考查血浆蛋白的提取及相对分子质量的测定。(1)本实验的目的是提取血浆某白蛋白,提供的材料为血液,所以应当将血浆和血细胞分开,首先要防止血液在体外凝固,所以要加入适量的抗凝剂柠檬酸钠。(2)从重复步骤可以看出,血浆某白蛋白在饱和(NH4)2SO4溶液的溶解度高,而在50%和33%的溶液中溶解度低,所以可以依据此原理析出血浆某白蛋白。重复2～3次可以去掉更多的杂质,得到较为纯净的血浆某白蛋白。(3)缓冲液可以保证透析液的pH保持相对稳定,避免pH变化过大破坏了蛋白质分子的空间结构。(5)从图中可以看出,得到的肽链有两种长短不同的种类,但不一定只有两条。
6.如图是南通某中学生物兴趣小组进行的DNA粗提取实验,其中SDS(一种表面活性剂)除了能瓦解细胞膜和核膜,还能与脂质和蛋白质结合。当SDS遇到钾离子时,钾离子可以置换SDS中的钠离子,产生不溶于水的PDS沉淀。请回答下列问题:
(1)实验中,向剪碎的猪肝中加入食盐的主要作用是 。将猪肝匀浆放入65 ℃水浴锅中水浴10 min以除去部分杂质的主要实验原理是 ? 。?
(2)方法一的步骤①中加入洗涤剂的作用是 。方法三的步骤③中,离心后应取 。?
(3)方法一、二获得的絮状物均带黄色,从DNA在细胞中的存在形式分析,杂质分子最可能是 ,可用 试剂鉴定。?
(4)要比较三种方法获得的絮状物中DNA含量,请写出实验思路:? ?
。?
【答案】×答案:(1)溶解DNA 蛋白质在65 ℃高温下会变性而DNA能耐受这一温度
(2)瓦解细胞膜和核膜 上清液
(3)蛋白质 双缩脲
(4)分别取等量的三种絮状物,并用等量的2 mol/L NaCl溶液溶解;再向各试管中加入等量的二苯胺试剂并水浴加热;比较三支试管中蓝色的深浅
【解析】(1)DNA粗提取的原理主要有DNA分子在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最低而蛋白质等杂质在此浓度浓度中溶解度比较大;蛋白质在高于60 ℃溶液中容易变性、沉淀,而DNA能耐受较高的温度;DNA不溶于酒精而蛋白质等物质可溶。
(2)根据题意,SDS与K+发生转换反应,产生PDS沉淀,因此可以通过沉淀、离心,去除实验中加入的SDS,在离心后取含有DNA的上清液。
(3)DNA在真核细胞中主要存在细胞核内,与蛋白质结合形成染色体,因此,与DNA分子结合较牢的杂质最主要的是蛋白质。蛋白质可用双缩脲试剂进行鉴定。
(4)由于DNA遇二苯胺在水浴加热条件下发生反应,出现蓝色,并且蓝色深浅与DNA含量呈正相关,因此实验中可以通过将等量的三种絮状物溶解、加二苯胺试剂并水浴加热、比较蓝色深浅,实现三种絮状物中DNA含量的比较。
