第四章 生物化学与分子生物学技术实践
第一节 生物成分的分离与测定技术
1.关于蛋白质提取的叙述中,不正确的是( )
A.分离与纯化蛋白质之前首先要用适当的方法使蛋白质释放出来
B.抽提时要依据蛋白质的不同特性选择不同的溶剂
C.蛋白质的粗提取物离心可除去一些小分子杂质
D.蛋白质的粗制品可能是多种蛋白质的混合物
解析:对抽提得到的粗提取物离心可除去固体杂质。
答案:C
2.下列关于血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳的说法中,不正确的是( )
A.架滤纸桥时,待滤纸条湿润后,要驱除气泡,以便使滤纸紧贴于支架上
B.浸泡薄膜时要识别出光泽面,并做上记号
C.平悬薄膜时,有记号的一面朝上
D.从染色液中取出薄膜后,用滤纸条压平并吸干,再浸入透明液中脱色
解析:薄膜染色后要先放入漂洗液中漂洗直至蛋白质区底色脱净,然后再用透明液脱色。
答案:D
3.下列关于蛋白质的分离方法的叙述,错误的是( )
A.分离主要是根据蛋白质以及蛋白质与其他物质之间的理化性质的差异进行的
B.透析法可去除小分子化合物杂质,原理是不同分子所携带净电荷不同
C.通过控制离心速率可使分子大小、密度不同的蛋白质沉降分层,从而分离不同的蛋白质
D.不同的物质在同一电场中的泳动速度不同,因此可用电泳法分离蛋白质
解析:透析法分离蛋白质是因为蛋白质分子大,不能透过半透膜。
答案:B
4.离心沉降法是分离蛋白质的方法之一,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。
答案:C
5.仔细观察下图,所带负电荷少的球蛋白是( )
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大,泳动速度的差异主要来自于所带电荷的多少,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
6.已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子,其分子大小、所带电荷的性质和数量情况如图所示,下列有关该样品中蛋白质的分离的叙述正确的是( )
A.将样品装入透析袋中透析12 h,若分子乙保留在袋内,则分子丙也保留在袋内
B.分子甲所带电荷最少,电泳时分子甲移动速度最慢
C.若将样品以2 000 r/min的速度离心10 min,分子戊存在于沉淀中,则分子甲也存在于沉淀中
D.若用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质分子,则分子甲和分子戊形成的电泳带相距最远
解析:从题看出,分子甲所带负电荷最多,电泳时移向正极最快;分子乙留在透析袋内,说明其相对分子质量比较大,分子丙比分子乙相对分子质量大,所以分子丙也留在袋内;分子戊比分子甲的相对分子质量大,分子甲可能不存在于沉淀物中; SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中的样品,其电泳迁移率完全取决于分子的大小,相对分子质量相差越大,形成的电泳带相距越远。
答案:A
7.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
8.下列关于植物芳香油的描述,正确的是( )
A.易挥发、沸点高、易溶于水
B.不挥发、沸点高、易溶于有机溶剂
C.不挥发、沸点低、易溶于水
D.易挥发、沸点低、易溶于有机溶剂
解析:植物芳香油具有较强的挥发性,其沸点比水低,不溶于水,易溶于有机溶剂,因此可用有机溶剂来提取。
答案:D
9.相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程,可表示为下图哪一个?( )
解析:相对分子质量小的蛋白质分子能进入凝胶内部,而相对分子质量较大的蛋白质分子沿凝胶颗粒间隙移动,如B项所示。
答案:B
10.在水蒸气蒸馏装置中从进水口通入水的作用是( )
A.加热 B.防止过度沸腾
C.过滤 D.冷凝
解析: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,从而达到分离的目的。因此,从进水口通入水的作用是冷凝。
答案:D
11.蒸馏时要提高产品质量,应采取的措施是( )
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:蒸馏时许多因素都会影响产品的品质,如蒸馏温度过高或过低、蒸馏时间太短等,如果要提高产品质量,就要严控蒸馏温度,延长蒸馏时间。
答案:D
12.下列植物芳香油从花中提取的是( )
A.茴香油 B.橘皮油
C.樟油 D.玫瑰油
解析:提取植物芳香油的器官主要有以下几种。花:玫瑰油、橙花油等;茎、叶:香草油、薄荷油、薰衣草油、桉树油等;树干:樟油、柏木油等;树皮:桂皮油、橘皮油等;根、地下茎:生姜油;果实、种子:茴香油等。
答案:D
13.请回答下列有关问题。
(1)电泳利用了待分离样品中各种分子的 等的差异,而产生不同迁移速度,实现各种分子的分离。?
(2)一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳,观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如下图所示。由图可知携带者有 种血红蛋白,从分子遗传学的角度作出的解释是 ?
。?
解析:(1)由于各种分子带电性质以及分子大小、形状等的差异,在电泳过程中会产生不同的迁移速度,从而实现各种分子的分离。(2)根据图示可知,镰刀型细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白,原因是携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因,分别控制合成两种不同的蛋白质。
答案:(1)带电性质以及分子大小、形状
(2)2 携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因,可以控制合成两种不同的蛋白质
14.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)橘子果皮含有芳香油,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橘皮材料,理由是 。?
(4)采用水蒸气蒸馏法提取橘皮芳香油的原理是:橘皮芳香油具有一定的挥发性,其沸点与水的沸点相比 。在蒸馏时,随着温度的升高和水分的侵入,芳香油流出并随水一起形成 ,再通过 ,经导管流入收集瓶。?
解析:(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、蒸馏法、萃取法。(2)芳香油溶解性的特点是不溶于水,易溶于有机溶剂,因此可用有机溶剂作为提取剂来提取芳香油。(3)一般采用新鲜的橘子皮来提取橘皮芳香油。因为新鲜的橘皮含有芳香油多。(4)芳香油的沸点比水的沸点低,蒸馏时随水一起形成蒸气,再通过冷凝器经导管流入收集瓶。
答案:(1)蒸馏法 萃取法
(2)水 有机溶剂 有机溶剂
(3)橘子皮 芳香油含量较高
(4)较低 蒸气 冷凝器
4
(共33张PPT)
第四章 生物化学与分子生物学技术实践
第一节 生物成分的分离与测定技术
一
二
三
四
五
一
二
三
四
五
一
二
三
四
五
一
二
三
四
五
一
二
三
四
五
探究点一
探究点二
探究点三
探究点一
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第二节 分子生物学技术
1.标准的PCR过程一般分为变性、退火、延伸三大步,这三大步需要的温度依次是( )
A.94 ℃、55 ℃、72 ℃ B.72 ℃、55 ℃、94 ℃
C.55 ℃、94 ℃、72 ℃ D.80 ℃、55 ℃、72 ℃
解析:当温度上升到94 ℃(90~96 ℃)以上时,双链DNA解聚为单链,称之为变性;当温度下降到50 ℃(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;当温度上升到72 ℃(70~75 ℃)左右时,溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在Taq DNA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
2.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聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3'端延伸DNA链
解析:DNA的两条链是反向平行的,为了明确地表示DNA的方向,通常将DNA的羟基(—OH)末端称为3'端,而磷酸基团的末端称为5'端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从3'端延伸DNA链。因此,DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后,DNA聚合酶就能从引物的3'端开始延伸DNA链,DNA的合成方向总是从子链的5'端向3'端延伸。
答案:D
3.下列有关PCR反应的叙述正确的是( )
A.PCR反应所需要的引物只是RNA
B.PCR反应所需要的材料是核糖核苷酸
C.PCR反应所需要的酶在60 ℃会变性
D.PCR反应需要在一定的缓冲溶液中进行
解析:PCR反应需要的引物是DNA或RNA,反应所需要的材料是脱氧核苷酸,PCR所需要的酶是耐高温的,在60 ℃不会变性。
答案:D
4.有关PCR技术,下列叙述不正确的是( )
A.用于PCR的引物长度通常为15~40个核苷酸
B.在用PCR技术扩增DNA时,DNA的复制过程与细胞内DNA的复制类似
C. PCR反应只需一定的缓冲溶液、DNA模板以及四种脱氧核苷酸
D. PCR一般经历三十多次循环,每次循环分为变性、复性、延伸
解析:PCR反应中需要的条件有模板(DNA分子)、原料(4种脱氧核苷酸)、酶(耐高温Taq DNA聚合酶)、引物(一段DNA或RNA)和一定的缓冲液等。
答案:C
5.PCR技术扩增DNA,需要的条件是( )
①目的基因 ②引物 ③四种脱氧核苷酸 ④DNA聚合酶等 ⑤mRNA ⑥核糖体
A.②③④⑤ B.①②③⑥ C.①②③④ D.①③④⑤
解析:PCR技术需要目的基因作为扩增的模板,耐高温DNA聚合酶催化反应的进行,而引物是满足DNA聚合酶起作用的需要,四种脱氧核苷酸是该过程的原料。
答案:C
6.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述三十多次循环;94 ℃下使模板DNA变性、解链→55 ℃下退火(引物与DNA模板链结合)→72 ℃下引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是( )
A.变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现
B.复性过程中引物与DNA模板链的结合依靠互补配对原则完成
C.延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸
D. PCR与细胞内DNA复制相比,所需要酶的最适温度较高
解析:变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现;复性过程中引物与DNA模板链的结合依靠互补配对原则完成;延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核糖核苷酸;PCR与细胞内DNA复制相比,所需要酶的最适温度较高。
答案:C
7.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“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G—C碱基对通过三个氢键相连,所以更稳定。
答案:B
8.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.模板DNA只能来源于人工合成
D.PCR利用的是DNA双链复制原理
解析:模板DNA既可来源于动物、植物、微生物,也可来源于人工合成。
答案:C
9.PCR操作中,从第二轮循环开始扩增的DNA片段( )
A.长度固定 B.一端固定
C.都不固定 D.不能确定
解析:PCR扩增产物可分为长产物片段和短产物片段两部分。短产物片段的长度严格地限制在两个引物链5'端之间,是需要扩增的特定片段。进入第二轮循环后,引物除与原始模板结合外,还要同新合成的链(即“长产物片段”)结合,引物在与新链结合时,由于新链模板的5'端序列是固定的,这就等于这次延伸的片段3'端被固定了终点,保证了新片段的起点和终点都限定于引物扩增序列以内,形成长短一致的“短产物片段”。
答案:A
10.使用PCR仪的具体实验操作顺序应为( )
①设计好PCR仪的循环程序 ②按配方准备好各组分
③用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分 ④进行PCR反应 ⑤离心使反应液集中在离心管底部
A.②③⑤④① B.①⑤③④②
C.②③⑤①④ D.④②⑤③①
解析:使用PCR仪进行DNA扩增前,首先按照PCR体系配方,依次将各组分加入微量离心管离心,使反应液集中于试管底部,然后再设计好PCR仪的循环程序进行PCR反应。
答案:C
11.(2014·山东高考理综)玉米是重要的粮食作物,经深加工可生产酒精、玉米胚芽油和果糖等。流程如下:
(1)玉米秸秆中的纤维素经充分水解后的产物可被酵母菌利用发酵生产酒精。培养酵母菌时,该水解产物为酵母菌的生长提供 。发酵过程中检测酵母菌数量可采用 法或稀释涂布平板法计数。?
(2)玉米胚芽油不易挥发,宜选用 法或 法从玉米胚芽中提取。?
(3)玉米淀粉经酶解形成的葡萄糖可在葡萄糖异构酶的作用下转化成果糖。利用 技术可使葡萄糖异构酶重复利用,从而降低生产成本。?
(4)利用PCR技术扩增葡萄糖异构酶基因时,需用耐高温的 催化。PCR一般要经历三十次以上的循环,每次循环包括变性、 和 三步。?
解析:本题解题的关键是熟悉相关的实验操作。
(1)纤维素的水解产物是葡萄糖,可为酵母菌的生长提供碳源。酵母菌计数时,如果种群密度较小,则可通过显微镜直接计数;如果种群密度较大,可以采用稀释涂布平板法计数。
(2)易挥发的芳香油主要采用蒸馏法提取,而提取不易挥发的玉米油,可采用压榨法或萃取法。
(3)将葡萄糖异构酶固定化,可使其重复利用,从而降低生产成本。
(4)PCR技术中,需在高温下将DNA分解成单链,因而需耐热的(Taq)DNA聚合酶;PCR技术中的每次循环都包括三个步骤:变性→复性→延伸。
答案:(1)碳源 显微镜直接计数
(2)压榨 萃取(注:两空可颠倒)
(3)固定化酶
(4)(Taq)DNA聚合酶 复性(或退火) 延伸
12.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题。
(1)DNA的两条链是反向平行的,通常将 的末端称为5'端,当引物与DNA母链通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DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题,但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。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)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技术的主要应用。?
。?
解析:(1)DNA聚合酶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。在高温环境中培养微生物,只有耐高温的微生物才能生存,其他微生物因高温下酶变性而死亡。用这样的选择培养基可将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)磷酸基团 3'端
(2)耐高温的Taq DNA聚合酶 选择培养基
(3)32
(4)病原体鉴定、遗传学诊断、免疫学研究、癌基因探索及治疗、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等
13.随着研究的不断深入,PCR方法被不断改进。到目前它从一种定性的分析方法发展到定量测定;从原先只能扩增几个kb(千碱基对)的基因到目前已能扩增长达几十个kb的DNA片段。现在PCR技术已有十几种之多。它不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究,还可用于疾病的诊断等。PCR需要模板DNA、引物、脱氧核糖核苷酸和DNA聚合酶、ATP等条件,其简要过程如图所示。请分析回答下列有关问题。
(1)PCR技术能把某一DNA 片段进行扩增,依据的原理是 。PCR与体内DNA复制的不同之处主要表现在环境温度的不同,在PCR中先用94 ℃高温处理的目的是 ,而这一过程中在细胞内是通过 实现的。?
(2)通过分析得出新合成的DNA分子中,A=T,C=G,这个事实说明DNA分子的合成遵循 。?
(3)若将1个DNA分子拷贝10次,则需要在缓冲液中至少加入 个引物。?
(4)DNA子链复制的方向是 ,这是由于 ?
。?
(5)PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利,而且改进了检测细菌和病毒的方法。若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒,你认为可以用PCR扩增血液中的 。?
解析:PCR技术又称多聚酶链式反应,扩增过程中遵循的原理就是DNA复制;分析得出新合成的DNA分子中,A=T,C=G,这个事实说明DNA分子的合成遵循碱基互补配对原则;在PCR中选用94 ℃高温处理的目的是在解旋酶的催化下将DNA分子中的氢键断裂,两条链解开,使DNA分子变性。引物是一种单链DNA或RNA分子,它能与解开的DNA母链的3'端结合,为DNA聚合酶提供吸附位点,使DNA聚合酶从引物的3'端开始连接脱氧核糖核苷酸,从而决定了DNA子链复制的方向是从5'端到3'端。在DNA分子扩增时,需要两种引物,由于新合成的子链都需要引物作为复制的起点,故所需的引物数目等于新合成的DNA子链数目,即2×210-2=211-2个;PCR扩增技术就是扩增DNA,因此若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒,可以用PCR扩增血液中的核酸。
答案:(1)DNA复制 使DNA变性(使DNA的两条链解开) 解旋酶的催化
(2)碱基互补配对原则
(3)211-2
(4)5'端到3'端 DNA聚合酶只能从引物的3'端拼接单个脱氧核苷酸分子
(5)病毒核酸
5
(共26张PPT)
第二节 分子生物学技术
一
二
三
一
二
三
一
二
三
探究点一
探究点二
探究点三
探究点一
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CoTE
(共5张PPT)
本章整合BENZHANG ZHENGHE
CoTE
第四章测评
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(每小题2.5分,共50分)
1.分离蛋白质的技术包括( )
A.凝胶色谱法 B.离心沉降法
C.薄膜透析法 D.以上皆是
答案:D
2.植物芳香油挥发性强,不易溶于水,提取时下列试剂适合用作萃取剂的是( )
A.石灰水 B.水
C.乙醚 D.盐酸
解析:植物芳香油不易溶于水而易溶于有机溶剂,因此萃取剂应选择有机溶剂,所给试剂中,只有乙醚是有机溶剂。
答案:C
3.安装水蒸气蒸馏装置时,除要注意安装的顺序外,还应使整个装置具有较好的密封性能,其主要目的是( )
A.防止水蒸气泄漏
B.防止芳香油的挥发
C.避免有机溶剂的挥发
D.减少对人体的毒害
解析:水蒸气蒸馏不需要有机溶剂,产生的气体对人无害。使整个装置具有较好的密封性能,主要目的是防止芳香油的挥发。
答案:B
4.下列有关PCR技术的说法,不正确的是( )
A.PCR技术是在细胞内完成的
B. PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术
C. PCR技术的原理与DNA复制的原理相同
D. PCR技术的前提是有一段已知的目的基因的核苷酸序列
解析:PCR技术是在生物体外进行DNA复制的技术,其原理与DNA复制的原理相同,但前提是必须要有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根据核苷酸序列合成的引物。
答案:A
5.用于PCR的引物长度通常为15~40个核苷酸,是一小段( )
A.DNA B.RNA
C.DNA或RNA D.DNA和RNA
答案:A
6.PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比,主要的不同点有( )
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DNA复制过程相比较,主要有两点不同:一是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;二是PCR过程中DNA解旋不依赖解旋酶,而是通过对反应温度的控制来实现的。
答案:C
7.利用PCR技术,把一个双链DNA分子当作第一代,经过3次循环,在第四代DNA分子中,有几条第一代脱氧核苷酸的长链?( )
A.2 B.4
C.8 D.16
解析:利用PCR技术扩增DNA分子,依据的原理是DNA半保留复制,无论循环多少次,始终有2个DNA分子含有第一代脱氧核苷酸的长链。
答案:A
8.为防止加热时有机溶剂挥发,还要在加热瓶口安装( )
A.蒸馏装置 B.冷凝回流装置
C.分液漏斗 D.压榨装置
解析:为防止加热时有机溶剂挥发,要在加热瓶口安装冷凝回流装置。
答案:B
9.下列叙述中正确的是( )
A.蛋白质中含有游离的氨基,是碱性电解质
B.蛋白质中含有游离的羧基,是酸性电解质
C.蛋白质在电场中可以向与其自身所带电荷相同的电极方向移动
D.蛋白质在电场中可以向与其自身所带电荷相反的电极方向移动
解析:电泳技术分离蛋白质的原理:蛋白质属于电解质且在一定pH条件下带有电荷,在电场中可以向与其自身所带电荷相反的电极方向移动。
答案:D
10.下列各项属于引物作用的是( )
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'端开始复制
D.提供模板
解析:DNA分子的复制具有方向性,即只能从子链的5'→3'方向进行复制。当引物与DNA母链结合后,DNA聚合酶就能从引物的3'端开始延伸DNA链。
答案:C
11.若从1 000 g玫瑰花瓣中提取出0.4 g玫瑰精油,则出油率是( )
A.0.4% B.0.04%
C.4% D.0.004%
解析:出油率的计算公式是:出油率=芳香油质量/原料质量×100%。
答案:B
12.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 DNA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 DNA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
13.使用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油,是因为( )
A.其化学性质稳定,难溶于水,易溶于有机溶剂,能随水蒸气一同蒸馏
B.其化学性质稳定,难溶于水,难溶于有机溶剂,能随水蒸气一同蒸馏
C.其化学性质不稳定,难溶于水,易溶于有机溶剂,不能随水蒸气一同蒸馏
D.其化学性质不稳定,难溶于水,难溶于有机溶剂,不能随水蒸气一同蒸馏
解析:玫瑰精油化学性质稳定,难溶于水,易溶于有机溶剂,能随水蒸气一同蒸馏,故可用蒸馏法提取。
答案:A
14.下列有关透析的叙述中,错误的是( )
A.用于透析的薄膜要具有选择透过性
B.薄膜透析法是分离蛋白质的方法之一
C.透析利用蛋白质分子不能透过半透膜的特性
D.透析可用于更换样品的缓冲液
解析:透析袋没有生物活性,故不具有选择透过性(有活性的生物膜才具有选择透过性)。透析能使蛋白质分子留在透析袋中,去除样品中相对分子质量较小的杂质,或用于更换样品的缓冲液。
答案:A
15.关于植物芳香油的叙述错误的是( )
A.挥发性强,易溶于有机溶剂,一般来说价格昂贵
B.都是由天然植物的茎、叶、花、果实等部位经过萃取得到的浓缩液体
C.水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取的常用方法
D.植物芳香油广泛地应用于轻工、化妆品、饮料和食品制造等方面
解析:本题主要考查了植物芳香油的特点、提取方法及作用。植物芳香油不仅挥发性强,而且易溶于有机溶剂,如石油醚、酒精、乙醚和戊烷等。根据植物原料的特点,选择不同的提取方法,植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等。水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取的常用方法。
答案:B
16.PCR仪实质上是一台自动调控温度的仪器,它调控不同温度的目的是( )
①94 ℃,使DNA分子变性,失去生物活性 ②94 ℃,使DNA分子变性,解开螺旋 ③55 ℃,使DNA分子开始复制、延伸 ④55 ℃,使DNA分子恢复双螺旋结构,恢复活性 ⑤72 ℃,使DNA分子开始复制、延伸 ⑥72 ℃,使DNA分子恢复双螺旋结构,恢复活性
A.①③⑤ B.②③⑤ C.②④⑤ D.②④⑥
解析:PCR利用了DNA的热变性原理,通过控制温度来控制双链的解旋与结合。PCR仪实质上是一台能够自动调控温度的仪器。当温度上升至94 ℃时,DNA分子变性,解开双螺旋结构;温度下降到50 ℃左右(55 ℃),引物与DNA单链结合,DNA恢复双螺旋结构,恢复活性;温度上升至72 ℃,DNA分子开始复制、延伸,根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
答案:C
17.血清蛋白电泳时通常用pH为8.6的缓冲液,此时各种蛋白质带有的电荷为( )
A.清蛋白带正电荷,其他球蛋白带负电荷
B.清蛋白带负电荷,其他球蛋白带正电荷
C.清蛋白与其他球蛋白均带负电荷
D.清蛋白与其他球蛋白均带正电荷
解析:pH为8.6的缓冲液既能维持血清蛋白的生物活性,又能使血清中各种蛋白质带同一电荷——负电荷,这样在负极端点样,它们都向正极移动,根据移动速度不同达到分离目的。
答案:C
18.下列植物芳香油一般采用压榨法制得的是( )
A.玫瑰油 B.薄荷油
C.薰衣草油 D.柠檬油
解析:玫瑰油、薄荷油、薰衣草油挥发性较强,能随水蒸气蒸发,通常利用蒸馏法提取。
答案:D
19.聚合酶链式反应(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
20.下列各项中不宜选作DNA提取材料的是( )
A.洋葱表皮细胞
B.豌豆种子
C.羊成熟的红细胞
D.猪肝
答案:C
二、非选择题(共50分)
21.(12分)近10年来,PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室的一种常规手段,其原理是利用DNA半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制(如下图),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 ,在细胞中是在 酶的作用下进行的。?
(2)当温度降低时,引物与模板末端结合,在DNA聚合酶的作用下,引物沿模板延伸,最终合成2条DNA分子,此过程中原料是 。?
(3)PCR技术的必需条件,除了模板、原料、ATP、酶以外,至少还有三个条件,即:液体环境、适宜的 和 。?
(4)通过PCR技术使DNA分子大量复制,若将一个用15N标记的DNA分子放入试管中,以14N标记的脱氧核苷酸为原料,连续复制4次之后,则15N标记的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链总数的比例为 。?
解析:(1)DNA双螺旋的打开过程,在细胞内需要在解旋酶的作用下才能进行,而这一过程在PCR反应中,则是利用DNA分子的热变性原理进行的,这一过程在PCR反应中称为变性。(2)PCR反应的实质就是完成了DNA的复制过程,因此需要DNA模板、能量、酶、原料(脱氧核苷酸)、适宜的温度、pH等条件。(3)因为DNA分子的复制是半保留复制,因此,一个DNA分子经4次复制后会形成16个DNA分子,含32条脱氧核苷酸链,其中包含2条用15N标记过的母链和30条含14N的脱氧核苷酸链,因此,15N标记的脱氧核苷酸链占1/16。
答案:(1)氢 变性 解旋
(2)4种脱氧核苷酸
(3)温度 pH
(4)1/16
22.(8分)PCR技术是把某一DNA片段在体外酶的作用下,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、核酸等物质和作亲子鉴定。下图是电泳装置和电泳结果:
(1)PCR技术能把某一DNA分子片段进行扩增,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)图4通过提取某男孩和其母亲,以及待测定的四位男性的DNA,分别由酶处理后,生成含有若干DNA片段,并进行扩增得到的混合物,然后进行电泳所得到的一组DNA指纹图谱,请分析:F1~F4中,谁是该小孩生物学上的父亲?为什么??
。?
解析:(1)利用PCR技术扩增DNA分子片段依据的原理是碱基互补配对。(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,电泳结果出现6条分子带,故可推知该多肽由6种氨基酸构成。(3)分析DNA指纹图谱可以看出C和F2的DNA指纹图谱完全相同,推断F2是该小孩生物学上的父亲。
答案:(1)碱基互补配对原理
(2)6
(3)F2;C和F2的DNA指纹图谱完全相同
23.(16分)下列是与芳香油提取相关的问题,请回答下面的问题。
(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取,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 (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,一定时间内蒸馏时间越长提取的精油量越多,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)减少 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
24.(14分)在遗传病及刑侦破案中常需要对样品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技术利用了DNA的 原理解决了这个问题。?
(5)在对样品DNA分析过程中发现,DNA掺杂着一些组蛋白,要去除这些组蛋白可加入的物质是 ?。
解析:(1)引物的作用是提供DNA聚合酶的起点3'端,引物Ⅰ与b链相应的碱基配对,引物Ⅱ应与a链相应的碱基配对,注意引物与母链是反向的。(2)DNA体外扩增同细胞内DNA复制一样都是半保留复制,DNA分子的两条母链分别作为模板,合成新的DNA链。(3)因为新合成的DNA分子是一条母链与一条子链结合,因此每个DNA分子一条链(子链)有32P,另一条链(母链)有31P。循环n次后得到2n个DNA分子,共2n+1条单链,其中第一代的两条DNA链都是31P,不含放射性的单链占总链的1/2n。(4)PCR反应首先需要DNA解旋,体外DNA解旋利用了DNA热变性的原理。(5)加入蛋白酶可水解组蛋白,而DNA不受影响,这利用了酶的专一性原理。
答案:(1)5'—G—A—OH
(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
5
