章末综合检测(四)
[学生用书P97(单独成册)]
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)
1．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．酸性蛋白质可用偏碱性溶液抽提
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：选D。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。
2．在利用凝胶电泳法分离蛋白质时，一定要加入缓冲溶液，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．保持蛋白质所带的原有电荷
D．使蛋白质带上电荷
解析：选C。蛋白质具有两性，在一定pH下，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量的大小、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。
3．下列有关提取和分离血红蛋白的实验的叙述，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：选A。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。
4．萃取法利用的是植物芳香油的哪个特点( )
A．化学性质稳定
B．难溶于水
C．易溶于水
D．易溶于有机溶剂
解析：选D。植物芳香油的提取中，不适于用水蒸气蒸馏的原料，可以考虑使用萃取法。萃取法利用的是植物芳香油易溶于有机溶剂的特点，故D项正确。
5．下列与生物技术实践有关的说法，正确的是( )
A．纤维素被CX和C1水解成葡萄糖
B．泡菜的制作中清水与盐的比例与玫瑰精油的提取中清水与玫瑰花瓣比例都为4∶1
C．MS培养基都需要添加植物激素
D．玫瑰精油和橘皮精油提取实验中均需使用Na2SO4溶液
答案：B
6．在PCR扩增DNA的实验中，预计一个DNA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．TaqDNA聚合酶的活力不够，或活性受到抑制
B．系统设置欠妥
C．循环次数不够
D．引物不能与亲链结合
解析：选D。如果TaqDNA聚合酶活力不够，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，D项错误。
7．生物组织中有机物的提取方法有多种，如电泳、压榨、萃取等，不同的有机物提取方法各不相同。下列有关说法中，不正确的是( )
A．香料工业中“液体黄金”玫瑰油的提取中要求不含有任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是水蒸气蒸馏
B．杏仁油富含矿物质和维生素，主要通过压榨法提取
C．用萃取法提取胡萝卜素，萃取的效率只受萃取剂的性质和使用量的影响
D．在叶绿体色素的提取和分离实验中，采用无水酒精用于色素的提取，再用层析液使其分离开来
答案：C
8．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．带电分子的电荷量、分子量的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下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：选D。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。
9．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：选A。相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内的通道，通过的路程较长，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。
10．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量的大小和密度不同
D．电泳速度的大小只与分子所带电荷的多少有关
解析：选C。萃取法是提取植物芳香油的方法；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；电泳速度除与分子带电荷多少有关外，还与分子量的大小、形状以及电场强度等有关。
11．提取植物芳香油的方法要根据植物的原料特点而定，以下观点错误的是( )
A．玫瑰精油、薄荷油具有较强的挥发性，还能随水蒸气蒸发，因此可以利用蒸馏法提取
B．甜橙油、柠檬油有效成分易水解不适合蒸馏，都是用压榨法制得的
C．有些芳香油挥发性强且易溶于有机溶剂，一般采用萃取法
D．干玫瑰花中的芳香油可以用萃取法和压榨法提取
解析：选D。玫瑰精油、薄荷油具有较强的挥发性，可以用蒸馏法提取；对于甜橙油、柠檬油，若用水中蒸馏法提取，则原料易焦糊，有效成分易水解，故采用压榨法提取；胡萝卜素等芳香油挥发性强且易溶于有机溶剂，一般采用萃取法提取；干玫瑰花一般采用萃取法，不采用压榨法。
12．以下关于PCR技术的说法，不正确的是( )
A．PCR是体外复制DNA的技术
B．PCR过程需要模板、四种脱氧核苷酸、引物、TaqDNA聚合酶
C．PCR过程中只需要两个引物分子
D．PCR技术中可以根据已知的核苷酸序列合成引物
解析：选C。PCR过程中需要的是一对正反向引物分子，但是分子数并不是各一个。因为PCR不是一次性反应，它是多循环的过程，所以PCR过程需要大量引物分子。
13．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退火温度，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：选D。PCR是体外DNA扩增技术，DNA双链的解开不需要解旋酶，而是靠高温使其变性解体。退火前，在耐高温的TaqDNA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退火温度但小于变性温度。
14．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。下列说法错误的是( )
A．甲过程高温使DNA变性解旋，该过程不需要解旋酶的作用
B．丙过程用到的酶在高温下失活，因此在PCR扩增时需要再添加
C．如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制“94 ℃～55 ℃～72 ℃”温度循环3次，则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占25%
D．PCR中由碱基错配引起的变异属于基因突变
解析：选B。丙过程用到的酶是耐高温的TaqDNA聚合酶，高温下不会失活。
15．PCR技术又称聚合酶链式反应，现在已成为分子生物学实验室的一种常规手段，它可以在体外很短的时间内将DNA大量扩增。你认为下列符合在体外进行PCR反应条件的一组是( )
①稳定的缓冲液环境 ②DNA模板
③合成引物 ④四种脱氧核苷酸
⑤DNA聚合酶 ⑥DNA解旋酶
⑦限制性核酸内切酶 ⑧温控设备
A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑤⑥⑦⑧
C．③④⑤⑥⑧ D．①②③④⑤⑧
解析：选D。PCR技术又称聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA分子的核酸合成技术。该过程需要①稳定的缓冲液环境、②DNA模板、③合成引物、④四种脱氧核苷酸(原料)、⑤DNA聚合酶(催化延伸过程)、⑧温控设备(提供适宜的温度)，故D项正确；PCR技术通过高温变性解旋，不需要DNA解旋酶，也不需要限制性核酸内切酶，⑥⑦错误，因此，A、B、C项错误。
16．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、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．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．若丁为酸性蛋白质，可用酸性溶液抽提
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．若用电泳法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近
解析：选A。透析的原理是相对分子质量小的物质能透过半透膜，相对分子质量大的不能透过，若分子乙保留在袋内，比乙分子质量大的丙一定保留在袋内；酸性蛋白质应用偏碱性溶液抽提；离心时分子质量大的先沉淀，分子戊存在于沉淀中，但分子甲不一定存在于沉淀中；电泳法分离时，电荷量相差越大的物质相距越远。
二、非选择题(本题包括8小题，共52分)
17．(6分)回答下列有关蛋白质分离和纯化的问题：
(1)要获得血清蛋白的粗制品，必须将含有柠檬酸钠的血液进行____________处理，然后将____________装入透析袋中除去________________________________________________________________________。
(2)要获得血红蛋白，应如何破碎红细胞？________________________________________________________________________。
(3)如图为血清蛋白通过醋酸纤维薄膜的电泳图谱，你认为含量最多的蛋白质是____________________，相对分子质量最大的球蛋白是________________________________________________________________________。
(4)电泳是目前应用最为普遍的________蛋白质的方法。
答案：(1)离心 上清液 小分子物质
(2)加蒸馏水和甲苯使其涨破
(3)清蛋白 γ?球蛋白
(4)(分离)纯化
18．(6分)蛋白质分子中，氨基酸的α?氨基和α?羧基虽然大部分结合成为肽键，但是蛋白质分子内仍含有各种酸性基团和碱性基团，如肽链末端的α?氨基和α?羧基、天冬氨酸和谷氨酸残基中的羧基、赖氨酸和组氨酸残基中的各种碱性基团，所以蛋白质是两性电解质。在酸性溶液中，碱性基团的解离增大，使蛋白质带正电荷；在碱性溶液中酸性基团的解离加强，使蛋白质带负电荷。当溶液到达某一pH时，蛋白质可因内部酸性和碱性基团的解离相等而呈等电状态，这时的溶液pH叫做蛋白质的等电点。不处于等电点状态的蛋白质分子的正、负电荷量是不相同的。请回答下列问题：
(1)多数蛋白质的等电点接近于5，一般含碱性基团较多的蛋白质的等电点________(填“偏高”还是“偏低”)。
(2)根据等电点的不同，可用________法将不同种类的蛋白质分子分开。
(3)简述根据等电点分离不同种类的蛋白质分子的原理。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：含碱性基团较多的蛋白质溶液，在pH近于5时解离程度较大，蛋白质带正电荷。要使蛋白质内部酸性和碱性基团解离相等呈等电状态，必须提高溶液的pH，使酸性基团解离增加，故蛋白质的等电点提高。根据等电点不同，可以利用电泳法将特定的蛋白质分离出来。
答案：(1)偏高 (2)电泳
(3)不同蛋白质具有不同的等电点，当蛋白质混合物调到其中一种蛋白质的等电点时，这种蛋白质大部分或全部被沉淀下来
19．(8分)红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成。我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验，提取和分离血红蛋白。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：
(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。我们通常选用猪、牛、羊等动物的血液进行实验，实验时加入柠檬酸钠的目的是____________________。
(2)甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是______________________；该操作目的是去除样品中__________。乙装置中，操作压一定，保证C溶液的流速__________(填“快”或“慢”或“一定”)。
(3)用乙装置分离蛋白质的方法叫____________。
(4)最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行_____________。
(5)还有同学将大肠杆菌破碎并提取得到大肠杆菌蛋白质，一同学利用琼脂糖凝胶电泳技术将得到的蛋白质进行分离，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速度的因素包括蛋白质分子的分子大小、____________以及分子的形状等。而另一位同学则利用乙装置分离，待蛋白质接近色柱底端时，用试管连续收集流出液。先收集到的蛋白质与后收集到的蛋白质的区别是先收集到的蛋白质____________。
解析：(1)血红蛋白具有运输氧气的功能；在分离蛋白质的实验中，加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固。(2)在血红蛋白的溶液中，加入适宜的磷酸缓冲溶液，可以除掉分子量较小的杂质；在利用凝胶色谱法分离蛋白质的时候，洗脱液的速度应当保持一定。(3)乙装置分离蛋白质的方法是凝胶色谱法。(4)最后用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳对血红蛋白进行纯度鉴定。(5)利用凝胶电泳进行蛋白质分离时，蛋白质的相对分子质量、带电性质、分子形状等因素都能影响蛋白质的移动速度；用凝胶色谱法分离蛋白质，结果是相对分子质量越大，运动路程越短，越先被洗脱出来。
答案：(1)运输 防止血液凝固 (2)磷酸缓冲液 分子量小的杂质 一定 (3)凝胶色谱法 (4)纯度鉴定 (5)带电性质 分子量大
20．(6分)多聚酶链式反应(PCR)是一种在体外将少量DNA大量复制的技术。此项技术的自动化要求使用耐高温的DNA聚合酶。科学家从水生耐热细菌Taq中分离到耐高温的TaqDNA聚合酶。请回答下列有关问题：
(1)TaqDNA聚合酶的作用是____________________________，且只能由________端开始。
(2)PCR反应缓冲液中除需提供耐热的DNA聚合酶外，还需提供：________、________、________，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。
(3)PCR与人体内DNA复制相比，有何特殊之处？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验室中微生物的筛选，应用了Taq细菌能在热泉中生长的原理，人为提供有利于目的菌株生长的条件：________、________、________等。
解析：(1)DNA聚合酶的作用是催化合成DNA子链，DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链。(2)PCR反应需要在一定的缓冲液中才能进行，需提供：DNA模板、两种引物、四种脱氧核苷酸、耐高温的TaqDNA聚合酶，同时通过控制温度使DNA复制在体外进行。(3)PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术；PCR技术利用了DNA的热变性原理，需要耐高温的DNA聚合酶。(4)实验室中微生物的筛选，要人为提供有利于目的菌生长的条件：营养、温度、pH等。
答案：(1)催化合成DNA子链 3′
(2)DNA模板 两种引物 四种脱氧核苷酸
(3)PCR在体外发生需要耐高温的DNA聚合酶
(4)营养 温度 pH
21．(6分)回答与胡萝卜有关的问题：
(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是________(填“α?胡萝卜素”“β?胡萝卜素”或“γ?胡萝卜素”)，该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子________，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为________，胡萝卜素是________(填“挥发性”或“非挥发性”)物质。
(2)工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，________(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。
(3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的________作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是_______________________________________。
解析：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素有三类，其中最主要的是β?胡萝卜素，β?胡萝卜素在人体内可以转变成维生素A，维生素A缺乏会导致夜盲症。胡萝卜素是非挥发性物质。
(2)胡萝卜素的提取一般采用萃取法，萃取前需要对材料进行干燥处理，以提高萃取的效率。
(3)萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶，如乙酸乙酯。乙醇是水溶性有机溶剂，因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它作萃取剂。
答案：(1)β?胡萝卜素 维生素A 夜盲症 非挥发性
(2)需要
(3)乙酸乙酯 萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂
22．(8分)研究发现柚皮精油和乳酸菌素(小分子蛋白质)均有抑菌作用，两者的提取及应用如下图所示。请据图回答下列问题：
(1)柚皮易焦糊，宜采用________法提取柚皮精油，该过程得到的糊状液体可通过________除去其中的固体杂质。
(2)筛选乳酸菌A时可选用平板划线法或________________接种。对新配制的培养基灭菌时所用的设备是________________。实验前需对超净工作台进行________________处理。
(3)培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供______。电泳法纯化乳酸菌素时，若分离带电荷相同的蛋白质，则其分子量越大，电泳速度________。
(4)抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的________来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。
解析：(1)柚皮易焦糊，宜采用压榨法提取柚皮精油，不宜用蒸馏法，压榨所得糊状液体可通过过滤除去其中的固体杂质。(2)接种方法常用的为平板划线法和稀释涂布平板法，对培养基灭菌时所用的设备是高压蒸汽灭菌锅。实验前需对超净工作台进行紫外线消毒处理。(3)培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供碳源和氮源。电泳法纯化乳酸菌素时，若分离带电荷相同的蛋白质，则其分子量越大，电泳速度越慢。(4)抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的大小来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。
答案：(1)压榨 过滤
(2)稀释涂布平板法 高压蒸汽灭菌锅 紫外线消毒
(3)碳源和氮源 越慢
(4)大小
23．(6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________作为材料来提取芳香油，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，为除去其中的固体物质获得乳状液可采用的方法是________。
(5)得到的乳状液加入氯化钠并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的________层，原因是________________________________________________________________________
____________________。
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精油，因为新鲜的材料含有芳香油多。(4)除去液体中的固体常用的方法是过滤。(5)芳香油密度比水小，且不溶于水，会浮在液体的表面。
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)过滤
(5)上 油层的密度比水层小
24．(6分)请回答下列有关细胞和分子生物学技术的问题：
(1)DNA粗提取的实验原理是：DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，在______mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低；鉴定DNA所用的试剂是________，沸水浴加热呈_______色。
(2)PCR技术的中文全称是____________________，在操作过程中需要添加引物，它的化学本质是__________。反应过程中控制不同温度的意义是不同的： 90 ℃以上时________，双链DNA解聚为单链；50 ℃左右时_________，引物与两条单链DNA结合； 72 ℃左右时延伸，TaqDNA聚合酶有最大活性，使DNA新链沿着_________方向延伸。
(3)血红蛋白的提取和分离实验中，分离纯化常用的方法有凝胶色谱法和电泳法，前者的原理是________________________，后者的原理是________________________________，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________________________。
解析：(1)DNA粗提取的实验原理是：DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低；鉴定DNA所用的试剂是二苯胺试剂，沸水浴加热呈蓝色。
(2)PCR技术的中文全称是多聚酶链式反应，引物其实是一段核苷酸序列，它的本质是DNA或RNA，反应过程中控制不同温度的意义是不同的： 90 ℃以上时DNA变性，50 ℃左右时退火，72 ℃左右时延伸，TaqDNA聚合酶有最大活性，使DNA新链沿着5′端向3′端方向延伸。
(3)血红蛋白的提取和分离实验中，凝胶色谱法的原理是根据相对分子质量的大小分离蛋白质，电泳法的原理是各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同，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让血红蛋白处在稳定的pH范围内，维持其结构和功能。
答案：(1)0.14 二苯胺 蓝
(2)多聚酶链式反应 DNA或RNA 变性 退火 5′端向3′端
(3)根据相对分子质量的大小分离蛋白质 各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同 让血红蛋白处在稳定的pH范围内，维持其结构和功能
PAGE
1
第2课时 植物芳香油的提取原理与实验方法
[随堂检测] [学生用书P55]
知识点一 芳香油的性质与提取方法
1．提取的植物芳香油具有很强的挥发性，其组成比较复杂，主要包括( )
A．蛋白质和糖
B．核酸和蛋白质
C．脂肪和蛋白质
D．萜类化合物及其衍生物
解析：选D。植物芳香油的种类虽然很多，但化学本质基本一致，即主要成分是萜类化合物及其衍生物。
2．下列属于植物芳香油理化性质的是( )
①具有较强的挥发性 ②易溶于水 ③易溶于有机溶剂
④具有特殊的植物香味
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：选C。植物芳香油是植物有效成分的提取液，其特点是有特殊的植物香味和较强的挥发性，且不易溶于水，易溶于有机溶剂。
3．玫瑰精油被称为“液体黄金”，其提取方法( )
A．只能用水蒸气蒸馏法
B．可用蒸馏法和压榨法
C．可用蒸馏法和萃取法
D．可用压榨法和萃取法
解析：选C。玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂。因此，用玫瑰花提取精油，根据玫瑰花的干湿情况不同可采用不同的提取方法，鲜玫瑰花可采用水蒸气蒸馏法，干玫瑰花可使用有机溶剂萃取法，一般不采用压榨法。
4．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，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：选A。萃取的原理为先使芳香油溶于有机溶剂中，然后蒸发掉有机溶剂得到纯净的植物芳香油。
知识点二 芳香油的实验操作
5．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：选D。在使用水蒸气蒸馏法提取植物芳香油时，需要用到蒸馏装置。在装置中，进、出水口之间水是不断流动的，以降低装置温度，使水蒸气与芳香油混合物冷却成为液体，便于分离。
6．绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为：植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏(含回收溶剂)→重结晶→成品。回答下列问题：
(1)在提取物质W时，最好应选用的一种原料是________________(填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)的植物甲，不宜选用其他两种的原因是__________________________________________。
(2)提取物质W时，振荡的作用是________________________________________。
(3)活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是________________________________________________________________________。
(4)现有丙酮(沸点56 ℃)、乙醇(沸点约78 ℃)两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是
________________________________________________________________________。
(5)该实验操作过程中应注意的事项是________________________(答出两点即可)。
解析：(1)依据题干信息，物质W受热、受潮易分解，因此不宜选择高温烘干，而新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果，故不应选用新鲜的植物甲。(2)提取物质W时，振荡可以使原料和所加有机溶剂充分混匀。(3)利用活性炭的吸附能力，可以去除提取液中植物甲所含的色素，从而得到较为纯净的物质W与有机溶剂的混合物。(4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少。(5)物质W容易受热分解，因此蒸馏操作适宜在较低的温度下进行，同时因实验中使用了有机溶剂，要注意防火。
答案：(1)晾干 高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果
(2)使原料和溶剂充分混匀 (3)去除提取液中的色素
(4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少
(5)在温度较低的情况下操作，防火
[课时作业] [学生用书P93(单独成册)]
一、选择题
1．下列各项操作中，在玫瑰精油的提取和橘皮精油的提取实验中均不可缺少的是( )
A．压榨 B．分液
C．蒸馏 D．过滤
解析：选D。玫瑰精油的提取采用水蒸气蒸馏法，得到的最初产物是油水混合物，需用分液漏斗分液，残留的水分需用无水Na2SO4吸收后，用过滤法除去固体Na2SO4即可，因此不需要压榨法。橘皮精油的提取采用压榨法，得到的是含有固体杂质和水分的压榨液，经过滤可除去固体残留物，上层清液可用吸管吸出，因此可以不用蒸馏和分液。因此两种方法均不可缺少的操作是过滤。
2．下列关于提取玫瑰精油或橘皮精油实验结果的描述，哪一项不能作为实验成功的标志( )
A．从玫瑰花里面提取的芳香油呈淡黄色，并带有甜韵的玫瑰香
B．从橘皮里面提取的芳香油色泽鲜艳，并带有橘香味
C．芳香油的出油率高
D．过滤液黏稠度低
解析：选B。橘皮中提取的橘皮精油在不含杂质的情况下应该是无色透明的。
3．下列关于植物芳香油提取的叙述中，正确的是( )
A．玫瑰精油、橘皮精油均可用萃取法提取
B．用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油时，花瓣与水的质量比为4∶1
C．蒸馏装置中冷凝管出水口在下方
D．蒸馏后获得的液体即为植物精油
解析：选A。玫瑰精油和橘皮精油均易溶于有机溶剂，因此均可用萃取法提取，A项正确。用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油时，花瓣与水的质量比为1∶4，B项不正确。蒸馏装置中冷却水的流向与水蒸气方向相反，因此冷凝管出水口在上方，C项不正确。蒸馏后获得的液体为油水混合物，还需进一步除水、过滤后才能得到植物精油。
4．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：选D。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。
5．橘皮芳香油的提取中，为什么要进行冷凝回流( )
A．防止容器受热不均而炸裂
B．提高出油率
C．将橘皮芳香油变成液态便于回收
D．操作方便
解析：选C。冷凝器的作用是降温，冷凝器里水流的方向与水蒸气的流向相反，使橘皮芳香油和水蒸气遇冷变成液滴，然后通过分离油水混合物得到橘皮芳香油。
6．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：选D。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：桂皮油等；根、地下茎：生姜油；果实、种子：茴香油等。
7．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：选B。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。
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：选B。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。
9．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：选B。出油率的计算公式是：出油率＝芳香油质量/原料质量×100%。
10．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：选A。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。
11．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：选B。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。
12．下列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低沸点的有机溶剂中，取出残渣然后蒸去溶剂，即可获得蜡质膏状物，此为萃取法
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
解析：选D。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。
二、非选择题
13．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，请回答下列问题：
(1)第一步，采摘原料，提炼茉莉油的原料为________，要在________期采收，此时，茉莉油的含量较高。
(2)提取茉莉油常采用____________法，此方法是通过水分子向原料中渗透，使______________，形成精油与水的共沸物，蒸馏出的水蒸气与精油通过________、________后得到精油。
(3)下图是茉莉油的生产工艺，请回答：
①向蒸馏器中加入原料时，茉莉花与清水的质量比大约为________。
②A表示__________过程，B表示________过程，C表示________。通过C提取出的直接精油，可能还混有一定的水分，所以要向提取液中加入D________吸水，放置过夜，再过滤除去固体物质，即可得到茉莉油。
答案：(1)茉莉花 盛花 (2)水蒸气蒸馏 植物中精油成分向水中扩散 冷凝 油水分离 (3)①1∶4 ②水蒸气蒸馏 冷凝 分离油层 无水硫酸钠
14．如图所示为某同学绘制的玫瑰精油的提取装置。请回答下列问题：
(1)分离装置中常加入氯化钠， 目的是______________________。制取纯玫瑰精油时，加入无水硫酸钠的目的是____________________________________。
(2)植物芳香油的提取方法有__________、__________、____________，由于玫瑰精油具有化学性质稳定、__________(填“难”或“易”)溶于水等特性，而适宜用图示方法提取。
(3)提取过程中，许多因素都会影响玫瑰精油的品质，例如_________________________，会导致产品的品质比较差，而如果提高品质，就需要延长_____________________。
解析：(1)图示采用的是水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油，由于玫瑰精油会随水蒸气一起蒸馏出来，因此分离装置中收集到的液体是油水混合物，而氯化钠溶于水后，可增大盐溶液的浓度，加速水油的分离，所以加入氯化钠的目的是：加速油水分层。分离的油层还会含有一定的水分，而无水硫酸钠能够吸水，所以制取纯玫瑰精油时，加入无水硫酸钠的目的是：除去油层中的水分。
(2)植物芳香油的提取方法有蒸馏法、压榨法和萃取法等。由于玫瑰精油具有化学性质稳定、易挥发、难溶于水等特性，而适宜用图示的水蒸气蒸馏法提取。
(3)提取过程中，如果蒸馏温度太高，时间太短，会导致产品的品质比较差，而如果提高品质，就需要延长蒸馏的时间。
答案：(1)加速油水分层 除去油层中的水分
(2)蒸馏法 压榨法 萃取法 难
(3)蒸馏温度太高，时间太短 蒸馏时间
15．请回答下面与芳香油提取相关的问题：
(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。蒸馏时所得的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，导致精油提取量减少。(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)薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似，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
PAGE
1
第2课时 植物芳香油的提取原理与实验方法
学习导航 明目标、知重点难点
了解芳香油的特点，知道提取芳香油的原理及会设计简单的实验装置进行提取。(重点)
[学生用书P53]
一、阅读教材P72分析蒸馏的概念
蒸馏可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。但液体混合物中各组分的沸点必须相差很大(一般至少相差30 ℃以上)才能得到较好的分离效果。
当蒸馏沸点差别较大的液体混合物时，沸点较低的先蒸出，沸点较高的随后蒸出，不挥发的物质留在蒸馏器内，这样可达到分离和提纯的目的，所以蒸馏是分离和提纯液态混合物常用的方法之一。例如，用水蒸气蒸馏法提取植物芳香油等。但蒸馏沸点比较接近的液体混合物时，各种物质的蒸气几乎同时蒸出，难以达到分离和提纯的目的，此时就需要采用分馏。
二、阅读教材P78～79完成从生物材料中提取芳香油
1．来源：芳香植物。
2．提取方法：玫瑰油、薄荷油、肉桂油、薰衣草油、檀香油等是挥发性较强、能随水蒸气蒸发的植物芳香油，通常利用蒸馏法提取(主要的提取器具为水蒸气蒸馏器)；柠檬油、甜橙油等易受机械压力作用而直接榨出，则一般采用压榨法制得(简易的器具为手动榨汁器)等。一
些植物的芳香油既可以采用蒸馏法提取，也可以采用压榨法制得，如橘皮芳香油。一些植物的芳香油还可以采用萃取法，如制取茉莉浸膏、桂花浸膏就是将新鲜的植物材料浸泡在低沸点的有机溶剂(如乙醚等)中，经一段时间后取出残渣，再蒸去溶剂，即可获得蜡质的膏状提取物。
判一判
(1)水蒸气蒸馏法的基本原理是植物芳香油易溶于水。(×)
(2)蒸馏装置中进水口在上方，出水口在下方。(×)
(3)振荡处理后，芳香油位于分液漏斗中液体的下部。(×)
连一连
植物芳香油的提取方法[学生用书P53]
目前，芳香油被广泛应用于食品加工、日用化工和医药生产中，结合教材内容认识植物芳香油并探究提取的方法。
探究1 芳香油及其作用
(1)含义：芳香油是芳香植物在代谢中的产物，又称精油或挥发油。目前已知其主要组分包括萜类化合物及其衍生物。
(2)特性：芳香油具有挥发性，其沸点低于水的沸点，且易溶于有机(填“无机”或“有机”)溶剂。
(3)用于日用化工：作为香料，如各种香水和化妆品，这是目前使用最为广泛的用途。
(4)用于食品加工：作为调味品，如食品和糕点中加入了少量的芳香油，用于调节味道，激发食欲。
(5)用作药物，如牙科消炎的丁香油，提神、驱虫的清凉油，等等。
探究2 芳香油的提取方法
在生产实践中，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)蒸馏法：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(主要的提取器具为水蒸气蒸馏器)，如玫瑰油、薄荷油、肉桂油、熏衣草油、檀香油等。
(2)压榨法：柠檬油、甜橙油等易受机械压力作用而直接榨出，则一般采用压榨法制得(如采用简易的手动榨汁器)。
(3)萃取法：将新鲜的植物材料浸泡在低沸点的有机溶剂(如乙醚等)中，经一段时间后取出残渣，再蒸去溶剂。如制取茉莉浸膏、桂花浸膏等。
三种提取方法的归纳比较
方法内容 蒸馏法 压榨法 萃取法
优点 简单易行，便于分离 生产成本低，易保持原料原来的结构和功能 产率高，易分离
局限性 会导致某些原料的焦糊和有效成分的水解 分离较为困难，出油率相对较低 使用的有机溶剂处理不当会影响提取物质的量
实验原理 利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来 通过机械加压，压榨出植物中的芳香油 使含待提取物的原料溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获取提取物
适用范围 适用于提取玫瑰精油、薄荷油等挥发性较强的芳香油 适用于柑橘、柠檬等易焦糊的原料 适用范围广、要求原料的颗粒尽可能小，能充分浸泡在有机溶剂中
1．植物芳香油是天然香料，下列有关说法不正确的是( )
A．植物芳香油是从植物的不同器官中提取的
B．植物芳香油易溶于有机溶剂，具有挥发性
C．植物芳香油组成简单，主要由苯组成
D．用玫瑰提取的玫瑰精油是植物芳香油的一种
解析：选C。植物芳香油组成复杂，主要包括萜类化合物及其衍生物，其气味芳香，能使人神清气爽，绝不可能是由苯组成的。
2．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的叙述，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
解析：选A。蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，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，压榨出原料中的芳香油，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。
芳香油提取的实验方法[学生用书P54]
结合教材P78～79内容完成以下探究。
探究1 根据装置示意图，理解水蒸气蒸馏法的装置安装方法
(1)图中的A是温度计，作用是控制烧瓶内的蒸馏温度；B是直形冷凝管，其中C是出水口，D是进水口。
(2)安装仪器一般都按照自下而上、从左到右的顺序，请结合上图把下列的安装步骤进行排序(提示：温度计易在安装中损坏，可以最后安装)：d→f→c→a→b→e→g。
a．连接冷凝管 b．连接接液管(或称尾接管) c．安装蒸馏头 d．固定酒精灯 e．安装接收瓶 f．固定蒸馏瓶 g．将温度计固定在蒸馏头上
探究2 完成橘皮中提取芳香油的操作程序，理解关键操作方法，学会精油的提取
(1)操作程序：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→用分液漏斗分离芳香油。
(2)蒸馏：在蒸馏瓶中加几粒沸石，防止液体过度沸腾。打开水龙头，缓缓通入冷水，然后开始加热。在整个蒸馏过程中，应保证温度计的水银球上常有因冷凝作用而形成的液滴。控制蒸馏的时间和速度，通常以每秒1～2滴为宜。蒸馏完毕，应先撤出热源，然后停止通水，最后拆卸蒸馏装置，拆卸的顺序与安装时相反。
(3)分液：收集锥形瓶中的乳白色的乳浊液，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。打开顶塞，再将活塞缓缓旋开，放出下层的水溶液，用接收瓶收集上层的芳香油。向接收瓶中加入无水硫酸钠，吸去油层中含有的水分，放置过夜。
橘皮精油操作的注意事项
(1)安装装置顺序：从左到右，自下而上。
(2)温度计位置：温度计的水银球应与蒸馏烧瓶的支管口下沿保持水平。
(3)冷凝管中水流方向：从下方进水，上方出水，与蒸气流向相反。
(4)温度及时间：为提高产品质量，要严格控制蒸馏温度，可适当延长蒸馏时间。
(5)烧瓶中的液体量：烧瓶容积的1/3～2/3。
(6)加热时防暴沸：垫石棉网，向液体中加入几粒沸石或几片碎瓷片。
(7)装置安装好后，应先在冷凝管中通水再加热。
(8)除水：加入无水Na2SO4后，放置时间可适当长些。
提取玫瑰精油的实验流程如图所示，请据图回答问题：
→→→→
① ② ③ ④
→
⑤ ⑥
(1)该装置分为三部分，A为___________，作用是_______________________________。
(2)请指出该实验装置的不妥之处：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)②步中使用_____________(水中、水上、水气)蒸馏更简便易行。
(4)油水混合物分层需要加入_______________。⑤～⑥中需______________操作。
(5)分离的油层还含有____________________，需加入_________________将其除去。
解析：(1)图中装置A为蒸馏装置，作用是将玫瑰精油蒸馏出来。
(2)该实验装置中蒸馏瓶中温度计位置和冷凝管进出水的方向均不对。
(3)②步中使用水中蒸馏更简便易行。
(4)油水混合物分层需要加入NaCl。⑤～⑥中需过滤操作。
(5)分离的油层还含有水分，需加入无水Na2SO4将其除去。
答案：(1)蒸馏装置 将玫瑰精油蒸馏出来
(2)蒸馏瓶中温度计位置不对；冷凝管进出水的方向不对
(3)水中 (4)NaCl 过滤 (5)水分 无水Na2SO4
核心知识小结
[网络构建] [关键语句] 芳香油挥发性强、易溶于有机溶剂，因此可以采用蒸馏法、萃取法、压榨法等进行提取。 水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取的常用方法。 对于不适于蒸馏的原料可以采用萃取法。
[随堂检测] [学生用书P55]
知识点一 芳香油的性质与提取方法
1．提取的植物芳香油具有很强的挥发性，其组成比较复杂，主要包括( )
A．蛋白质和糖
B．核酸和蛋白质
C．脂肪和蛋白质
D．萜类化合物及其衍生物
解析：选D。植物芳香油的种类虽然很多，但化学本质基本一致，即主要成分是萜类化合物及其衍生物。
2．下列属于植物芳香油理化性质的是( )
①具有较强的挥发性 ②易溶于水 ③易溶于有机溶剂
④具有特殊的植物香味
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：选C。植物芳香油是植物有效成分的提取液，其特点是有特殊的植物香味和较强的挥发性，且不易溶于水，易溶于有机溶剂。
3．玫瑰精油被称为“液体黄金”，其提取方法( )
A．只能用水蒸气蒸馏法
B．可用蒸馏法和压榨法
C．可用蒸馏法和萃取法
D．可用压榨法和萃取法
解析：选C。玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂。因此，用玫瑰花提取精油，根据玫瑰花的干湿情况不同可采用不同的提取方法，鲜玫瑰花可采用水蒸气蒸馏法，干玫瑰花可使用有机溶剂萃取法，一般不采用压榨法。
4．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，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：选A。萃取的原理为先使芳香油溶于有机溶剂中，然后蒸发掉有机溶剂得到纯净的植物芳香油。
知识点二 芳香油的实验操作
5．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：选D。在使用水蒸气蒸馏法提取植物芳香油时，需要用到蒸馏装置。在装置中，进、出水口之间水是不断流动的，以降低装置温度，使水蒸气与芳香油混合物冷却成为液体，便于分离。
6．绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为：植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏(含回收溶剂)→重结晶→成品。回答下列问题：
(1)在提取物质W时，最好应选用的一种原料是________________(填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)的植物甲，不宜选用其他两种的原因是__________________________________________。
(2)提取物质W时，振荡的作用是________________________________________。
(3)活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是________________________________________________________________________。
(4)现有丙酮(沸点56 ℃)、乙醇(沸点约78 ℃)两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是
________________________________________________________________________。
(5)该实验操作过程中应注意的事项是________________________(答出两点即可)。
解析：(1)依据题干信息，物质W受热、受潮易分解，因此不宜选择高温烘干，而新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果，故不应选用新鲜的植物甲。(2)提取物质W时，振荡可以使原料和所加有机溶剂充分混匀。(3)利用活性炭的吸附能力，可以去除提取液中植物甲所含的色素，从而得到较为纯净的物质W与有机溶剂的混合物。(4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少。(5)物质W容易受热分解，因此蒸馏操作适宜在较低的温度下进行，同时因实验中使用了有机溶剂，要注意防火。
答案：(1)晾干 高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果
(2)使原料和溶剂充分混匀 (3)去除提取液中的色素
(4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少
(5)在温度较低的情况下操作，防火
[课时作业] [学生用书P93(单独成册)]
一、选择题
1．下列各项操作中，在玫瑰精油的提取和橘皮精油的提取实验中均不可缺少的是( )
A．压榨 B．分液
C．蒸馏 D．过滤
解析：选D。玫瑰精油的提取采用水蒸气蒸馏法，得到的最初产物是油水混合物，需用分液漏斗分液，残留的水分需用无水Na2SO4吸收后，用过滤法除去固体Na2SO4即可，因此不需要压榨法。橘皮精油的提取采用压榨法，得到的是含有固体杂质和水分的压榨液，经过滤可除去固体残留物，上层清液可用吸管吸出，因此可以不用蒸馏和分液。因此两种方法均不可缺少的操作是过滤。
2．下列关于提取玫瑰精油或橘皮精油实验结果的描述，哪一项不能作为实验成功的标志( )
A．从玫瑰花里面提取的芳香油呈淡黄色，并带有甜韵的玫瑰香
B．从橘皮里面提取的芳香油色泽鲜艳，并带有橘香味
C．芳香油的出油率高
D．过滤液黏稠度低
解析：选B。橘皮中提取的橘皮精油在不含杂质的情况下应该是无色透明的。
3．下列关于植物芳香油提取的叙述中，正确的是( )
A．玫瑰精油、橘皮精油均可用萃取法提取
B．用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油时，花瓣与水的质量比为4∶1
C．蒸馏装置中冷凝管出水口在下方
D．蒸馏后获得的液体即为植物精油
解析：选A。玫瑰精油和橘皮精油均易溶于有机溶剂，因此均可用萃取法提取，A项正确。用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油时，花瓣与水的质量比为1∶4，B项不正确。蒸馏装置中冷却水的流向与水蒸气方向相反，因此冷凝管出水口在上方，C项不正确。蒸馏后获得的液体为油水混合物，还需进一步除水、过滤后才能得到植物精油。
4．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：选D。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。
5．橘皮芳香油的提取中，为什么要进行冷凝回流( )
A．防止容器受热不均而炸裂
B．提高出油率
C．将橘皮芳香油变成液态便于回收
D．操作方便
解析：选C。冷凝器的作用是降温，冷凝器里水流的方向与水蒸气的流向相反，使橘皮芳香油和水蒸气遇冷变成液滴，然后通过分离油水混合物得到橘皮芳香油。
6．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：选D。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：桂皮油等；根、地下茎：生姜油；果实、种子：茴香油等。
7．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：选B。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。
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：选B。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。
9．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：选B。出油率的计算公式是：出油率＝芳香油质量/原料质量×100%。
10．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：选A。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。
11．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：选B。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。
12．下列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低沸点的有机溶剂中，取出残渣然后蒸去溶剂，即可获得蜡质膏状物，此为萃取法
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
解析：选D。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。
二、非选择题
13．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，请回答下列问题：
(1)第一步，采摘原料，提炼茉莉油的原料为________，要在________期采收，此时，茉莉油的含量较高。
(2)提取茉莉油常采用____________法，此方法是通过水分子向原料中渗透，使______________，形成精油与水的共沸物，蒸馏出的水蒸气与精油通过________、________后得到精油。
(3)下图是茉莉油的生产工艺，请回答：
①向蒸馏器中加入原料时，茉莉花与清水的质量比大约为________。
②A表示__________过程，B表示________过程，C表示________。通过C提取出的直接精油，可能还混有一定的水分，所以要向提取液中加入D________吸水，放置过夜，再过滤除去固体物质，即可得到茉莉油。
答案：(1)茉莉花 盛花 (2)水蒸气蒸馏 植物中精油成分向水中扩散 冷凝 油水分离 (3)①1∶4 ②水蒸气蒸馏 冷凝 分离油层 无水硫酸钠
14．如图所示为某同学绘制的玫瑰精油的提取装置。请回答下列问题：
(1)分离装置中常加入氯化钠， 目的是______________________。制取纯玫瑰精油时，加入无水硫酸钠的目的是____________________________________。
(2)植物芳香油的提取方法有__________、__________、____________，由于玫瑰精油具有化学性质稳定、__________(填“难”或“易”)溶于水等特性，而适宜用图示方法提取。
(3)提取过程中，许多因素都会影响玫瑰精油的品质，例如_________________________，会导致产品的品质比较差，而如果提高品质，就需要延长_____________________。
解析：(1)图示采用的是水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油，由于玫瑰精油会随水蒸气一起蒸馏出来，因此分离装置中收集到的液体是油水混合物，而氯化钠溶于水后，可增大盐溶液的浓度，加速水油的分离，所以加入氯化钠的目的是：加速油水分层。分离的油层还会含有一定的水分，而无水硫酸钠能够吸水，所以制取纯玫瑰精油时，加入无水硫酸钠的目的是：除去油层中的水分。
(2)植物芳香油的提取方法有蒸馏法、压榨法和萃取法等。由于玫瑰精油具有化学性质稳定、易挥发、难溶于水等特性，而适宜用图示的水蒸气蒸馏法提取。
(3)提取过程中，如果蒸馏温度太高，时间太短，会导致产品的品质比较差，而如果提高品质，就需要延长蒸馏的时间。
答案：(1)加速油水分层 除去油层中的水分
(2)蒸馏法 压榨法 萃取法 难
(3)蒸馏温度太高，时间太短 蒸馏时间
15．请回答下面与芳香油提取相关的问题：
(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。蒸馏时所得的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，导致精油提取量减少。(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)薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似，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
PAGE
1
(共36张PPT)
第四章 生物化学与分子生物学技术实践
第四章 生物化学与分子生物学技术实践
易挥发
不易挥发
沸点不同
相差很大
30
较低
较高
水蒸气蒸馏法
分馏
蒸馏法
压榨法
萃取法
×
×
×
萜类
有机
香料
调味品
药物
强
易受机械压力
低沸点的有机溶剂
温度计
控制烧瓶内的
出水口
进水口
蒸馏温度
d→f→c→a→b→e→g
切碎
水
酒精灯
蒸馏
锥形瓶
分液漏斗
几粒沸石
过度沸腾
1～2滴
乳白
0.1g/mL的氯化钠溶液
乳浊液
无水硫酸钠
有机溶剂
除水
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放
教材导读
JIAO CAIDAO DU
预习导学·思维启动
梳理教材·夯实基础
主题探究讲练互动
师生互动·突破重难
A
B
C
D
蒸馏装置
冷凝装置收集装置
NASAT
0
A
B
C
裘燕懈法水中蒸馏、水上蒸馏、水气袭镏
物一方达医榨法卜利用机被压力作用直接榨出
芳香油
萃取法卜利用
将芳香油提取出来
的提取
提鬥橘皮鲜橘皮+清水水蒸气,油水混NaC山分离
取/中的
(1:4)
蒸馏」合物溶液油层
芳香
无水Na2SO2
油
橘皮芳香油
第1课时 蛋白质的分离与提取
[随堂检测] [学生用书P52]
知识点一 蛋白质分离技术
1．凝胶色谱法分离蛋白质依据的原理是( )
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：选B。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。
2．下列有关透析的叙述，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．透析膜可用于更换样品的缓冲液
解析：选A。透析膜能使小分子自由出入，大分子不能通过，具有半透性，但不具有选择性，A项错。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。
3．电泳实现样品中各种蛋白质分子的分离是利用了( )
A．各种分子带电性质的差异
B．分子本身的大小不同
C．分子形状的不同
D．以上都正确
解析：选D。电泳是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。
知识点二 电泳法与凝胶色谱法分离蛋白
质的过程
4．如图为凝胶色谱法分离蛋白质示意图和SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳示意图。据图分析不正确的是( )
A．在装填图甲中凝胶色谱柱时一旦发现柱内有气泡存在，就需要重装
B．图甲中大分子蛋白质因阻力大而移动慢，所以最后从层析柱中流出来
C．图乙中凝胶中加入的SDS可以使蛋白质迁移速率完全取决于分子大小
D．已知凝胶中的SDS带负电，则应在电泳槽的①处接电源负极，②处接电源正极
解析：选B。在装填凝胶色谱柱时，凝胶装填在色谱柱内要均匀，不能有气泡存在，因为气泡会影响蛋白质洗脱的次序，A正确；图甲中大分子蛋白质因不容易进入凝胶内部的通道，路程短，移动速度快，所以最先从层析柱中流出来，B错误；SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的迁移速率完全取决于分子大小，因此图乙中凝胶中加入的SDS可以使蛋白质迁移速率完全取决于分子大小，C正确；凝胶中的SDS带负电，所以电泳槽的①处接电源负极，②处接电源正极，D正确。
5．如图能正确表示相对分子质量不同的蛋白质，属于在凝胶中的行进过程的是( )
解析：选B。相对分子质量大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，路程短，移动的速度快，A错误；相对分子质量小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程长，移动的速度慢，相对分子质量大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，路程短，移动的速度快，B正确；相对分子质量大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，C错误；相对分子质量大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，且其路程短，移动的速度快，D错误。
6．红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成的，血红蛋白的主要功能是携带O2。我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白。根据材料回答下列问题：
(1)实验前取新鲜血液，要在采血器中预先加入柠檬酸钠，取血回来，马上进行离心，收集血红蛋白溶液。加入柠檬酸钠的目的是________________________________________________________________________。
(2)在对样品进行处理时，主要包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析等步骤。其中透析技术的原理是________________________________________________________________________。
(3)同学甲利用琼脂糖凝胶电泳技术将得到的蛋白质进行分离，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速率的因素包括蛋白质分子的________、________以及分子的形状等。
(4)图1、图2分别是同学甲、乙利用同一种样品分离得到的结果，则图2中与图1中蛋白质P对应的是________________________________________________________________________。
解析：(1)加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固。(2)透析的原理是小分子可以自由进出透析袋(半透膜)，而大分子不能通过。(3)电泳时，影响蛋白质迁移速率的因素有蛋白质分子大小、带电性质及分子的形状等。(4)SDS凝胶电泳装置是垂直的装置，此种电泳方法主要取决于蛋白质分子量的大小，与电荷无关，同时加样在“－”极，通电后，样品蛋白质向“＋”极移动，相对分子质量相对小的，移动距离大，因此从图1的电泳结果分析，P比N、M移向“＋”距离大，说明P的相对分子质量相对比较小，因此洗脱出来的时间比较长，符合图2中的丙。
答案：(1)防止血液凝固
(2)小分子可以自由进出透析袋(半透膜)，而大分子不能通过
(3)大小 带电性质
(4)丙
[课时作业] [学生用书P91(单独成册)]
一、选择题
1．下列关于蛋白质提取的说法中，不正确的是( )
A．一般用机械方法破碎生物组织
B．破碎细胞常用的方法有研磨法、超声波法和酶解法
C．一般来说，酸性蛋白质要用酸性溶液抽提
D．抽提得到的蛋白质粗提取物可用离心法去除固体杂质
解析：选C。一般酸性蛋白质要用偏碱性溶液抽提。
2．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：选C。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；酸碱性不同可用电泳法；所带电荷多少不同可采用电泳法等。
3．利用凝胶色谱法哪种蛋白质先洗脱出来( )
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：选A。相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部通道，洗脱路程较长，移动速度较慢；相对分子质量大的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，首先洗脱出来。
4．在pH＝5.12时进行电泳，下列哪种蛋白质既不向正极移动也不向负极移动( )
A．血红蛋白：pI(等电点)＝7.07
B．鱼精蛋白：pI＝12.20
C．α1?球蛋白：pI＝5.06
D．β?球蛋白：pI＝5.12
解析：选D。β?球蛋白在pH＝5.12时不带电，在电泳时既不向正极移动也不向负极移动。
5．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：选C。分离纯化蛋白质之前要先让细胞中的蛋白质释放出来，A正确；提取蛋白质时，要根据蛋白质的不同特性选用不同的溶剂，B正确；对蛋白质的粗提取物离心可以除去一些固体杂质，C错误；蛋白质的粗制品是多种蛋白质的混合物，D正确。
6．下列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：选A。不同蛋白质的分子量不同，因此凝胶色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，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，C错误。
7．下列关于蛋白质纯化方法的叙述，错误的是( )
A．纯化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：选B。透析法是利用蛋白质分子不能透过半透膜的特性，将蛋白质与其他小分子化合物分离开来。
8．下列关于血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳实验的说法，不正确的是( )
A．实验所用的巴比妥缓冲液的pH为8.6
B．点样是在薄膜的光泽面上进行的
C．实验后可以得到五条色带
D．整个实验最关键的步骤是点样
解析：选B。在点样时，用盖玻片在薄膜的非光泽面且离薄膜一端2 cm 处轻轻点样。
9．下图是人血清蛋白在以醋酸纤维薄膜为支持物，pH为8.6 的巴比妥缓冲液中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
解析：选C。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。
10．如图是用除去DNA的滤液进行血红蛋白的提取和分离实验装置，下列叙述不正确是( )
A．用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较小的杂质
B．图乙装置的试管中收集到的液体中最先出现的是相对分子质量较小的蛋白质
C．用图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，用试管收集流出液，每管收集5 mL，连续收集
D．图丙装置中电泳法分离提纯血红蛋白的原理是血红蛋白带有一定量的电荷，在电场的作用下向一极移动
解析：选B。图甲装置为透析法，通过对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较小的杂质，A正确；图乙装置为凝胶色谱法，试管中收集到的液体中最先出现的是相对分子质量较大的蛋白质，B错误；用图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，用试管收集流出液，每管收集5 mL，连续收集，C正确；丙装置中电泳法分离提纯血红蛋白的原理是血红蛋白带有一定量的电荷，在电场的作用下向一极移动，D正确。
11.
如图表示对某蛋白质溶液进行SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的结果(类似于纸层析法分离色素)，下列相关叙述不正确的是( )
A．蛋白质上某些基团解离后可使蛋白质带电，电场中带电的蛋白质分子(或多肽)会向着与其所带电荷相反的电极移动
B．蛋白质在SDS—聚丙烯酰胺凝胶中的迁移速度完全取决于其所带净电荷多少
C．蛋白质在SDS—聚丙烯酰胺凝胶中的迁移速度基本取决于其分子量大小
D．电泳结果表明溶液中蛋白质可能有两种，但也可能只有一种
解析：选B。蛋白质的氨基与羧基可发生解离，使其带正电或负电，在电场中发生迁移。SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中所加的SDS可完全掩盖蛋白质本身所带电荷，故其移动速度与本身所带电荷无关，而由其分子量大小决定。SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳会使蛋白质水解成肽链，故结果所示可能只有一种蛋白质(有两种肽链)，也可能有两种蛋白质。
12．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：选C。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。
二、非选择题
13．请根据血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳实验回答下列问题：
(1)实验所用的主要试剂有：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验所用缓冲液的pH为________，为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)点样应点在薄膜的哪一面？__________，方法是：用__________在血清中蘸一下，在离薄膜一端________cm处轻轻按下，随即提起。
(4)实施电泳时，每厘米膜宽电流强度为________________________________________________________________________，
电泳时间为________________________。
解析：(1)血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳实验需配制的试剂有巴比妥缓冲液、染色液、漂洗液、透明液等。(2)实验所用的缓冲液的pH为8.6，因为此时血清中的各种蛋白质都呈负电性，而且彼此电荷大小不同，便于分离。(3)在点样时，用盖玻片在膜的非光泽面且离薄膜一端2 cm处轻轻点样。(4)在实施电泳时，盖上电泳槽盖，在薄膜平衡约10 min后通上电源，调节电流强度至每厘米膜宽0.4～0.8 mA，电泳时间为60～90 min。
答案：(1)巴比妥缓冲液、染色液、漂洗液、透明液等
(2)8.6 在此pH下，血清中的各种蛋白质都呈负电性，而且彼此电荷大小不同，便于分离
(3)非光泽面 盖玻片 2
(4)0.4～0.8 mA 60～90 min
14.
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。据图回答问题：
(1)a、b均为蛋白质分子，其中先从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蛋白质时，大分子蛋白质先洗脱出来，小分子蛋白质后洗脱出来。大分子蛋白质由于直径较大，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。小分子蛋白质可进入凝胶内，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，小分子蛋白质的下移速度落后于大分子蛋白质。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；洗脱时要调节洗脱液流速，保持稳定。
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
15．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？__________________。
(2)请写一种纯化得到植酸酶的方法：________________________________________________________________________；
其原理是________________________________________________________________________。
解析：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量的大小差异进行纯化(或电泳法 根据蛋白质之间电荷、分子量的大小等差异进行纯化)
16．某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，设计的“血红蛋白提取、分离流程图”如下，试回答下列有关问题：
―→→→
(1)样品处理中红细胞的洗涤要用________反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度、pH＝7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是________________________________________________________________________。
(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是__________________，若要尽快达到理想的透析效果，可以__________________________(写出一种方法)。
(3)电泳利用了待分离样品中各种分子____________等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。
(4)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)洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水；根据渗透作用原理，将红细胞置于低渗溶液中，红细胞会吸水胀
破，释放出血红蛋白。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去样品中的小分子杂质；可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法缩短透析时间，尽快达到理想的透析效果。(3)由于各种分子带电性质以及分子大小、形状等的差异，在电泳过程中产生了不同的迁移速度，实现各种分子的分离。(4)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)生理盐水 渗透原理(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水胀破)
(2)除去样品中的小分子杂质 增加缓冲液的量或及时更换缓冲液
(3)带电性质以及分子大小、形状
(4)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
PAGE
1
第1课时 蛋白质的分离与提取
学习导航 明目标、知重点难点
掌握电泳法分离大分子的原理。(重点) 运用常用的方法提取和分离蛋白质。(重、难点)
[学生用书P48]
一、阅读教材P71～72分析蛋白质的分离与纯化
1．生物细胞中的蛋白质提取
(1)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)抽提液的选择需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。
2．蛋白质的分离方法
(1)离心沉降法：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。
(2)薄膜透析法：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的方法。
(3)凝胶色谱法
①概念：根据蛋白质分子量的大小差异对其进行有效分离的方法。
②原理
a．凝胶
b．分离的过程
进入凝胶颗粒内部的难易程度 路程 移动速度
小分子蛋白质 容易 较长 较慢
大分子蛋白质 无法进入 较短 较快
(4)电泳法：将所带电荷的数量和性质不同的蛋白质从混合样品中分离并纯化出来。
二、阅读教材P73～77完成血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳及凝胶色谱法分离血红蛋白的操作
1．血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳
配制试剂→准备器材→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。
2．凝胶色谱法分离血红蛋白
样品处理→血红蛋白的释放、分离和透析→凝胶的制备→色谱柱的装填→样品的加入→洗脱与收集。
判一判
(1)酸性蛋白质用酸性溶液抽提，水溶性蛋白质用透析液抽提，脂溶性蛋白质用稀碱性溶液抽提。(×)
(2)电泳是指带电粒子在电场的作用下向着与其电性相反的电极移动的过程。(√)
(3)电泳时泳动速度取决于带电颗粒的大小、形状、所带静电荷多少。(√)
(4)离心沉降法和薄膜透析法分离蛋白质的原理是一样的。(×)
(5)凝胶色谱法是根据蛋白质分子量的大小而对其进行有效分离的方法。(√)
(6)醋酸纤维薄膜电泳是采用滤纸为支持物的电泳方法。(×)
蛋白质分离技术[学生用书P49]
欲研究某种蛋白质的结构、性质和功能，需将这种蛋白质从组织细胞中分离、纯化出来。结合教材P71第三段～P74内容完成以下探究。
探究1 完善下面示意图，理解离心沉降法
分离蛋白质
(1)原理：在离心力的作用下，分子大小、密度不同的分子沉降速度不同，从而被分离。
(2)目的：使分子大小、密度不同的不同种类的蛋白质发生沉降分层，彼此分离。
探究2 仔细观察下面示意图，分析薄膜透
析法分离蛋白质
(1)原理：蛋白质分子不能透过半透膜。
(2)目的：去除小分子化合物杂质，如无机盐、单糖、二糖以及氨基酸等。
(3)常用的半透膜：肠衣、玻璃纸等。
(4)步骤：将待纯化的蛋白质溶液装入透析袋内，再把透析袋放入透析液中即可。
探究3 完善下面示意图，分析凝胶色谱法
分离蛋白质
(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，以致需要较长时间才能流出柱外。
1．蛋白质的分离与提纯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通过半透膜的特性，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，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：选A。蛋白质分子不能通过半透膜，但溶液中的小分子物质则可以透过半透膜，因此可以将蛋白质和溶液中的小分子物质分离，A项错误；电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。根据蛋白质所带电荷性质的差异及分子大小，可通过电泳使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现蛋白质分子的分离，B项正确；凝胶色谱法的原理是：分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快，而分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢，所以可以根据蛋白质相对分子质量的大小，通过凝胶色谱法使大分子的蛋白质先洗脱出来，小分子的蛋白质后洗脱出来，从而实现蛋白质分子的分离，C项正确；根据蛋白质的分子大小、密度不同，可通过离心沉降法使不同密度的蛋白质分子位于不同层次的离心液中，从而实现蛋白质的分离，D项正确。
2．下列有关蛋白质提取和分离的说法，错误的是( )
A．透析法分离蛋白质的原理是利用蛋白质不能通过半透膜的特性
B．采用透析法使蛋白质与其他小分子化合物分离开来
C．离心沉降法通过控制离心速率使分子大小、密度不同的蛋白质分离
D．蛋白质在电场中可以向与其自身所带电荷电性相同的电极方向移动
解析：选D。蛋白质是生物大分子，不能通过半透膜，而其他小分子可以通过半透膜，可以利用半透膜进行分离得到蛋白质，A、B正确。分子大小、密度不同的蛋白质其离心速率不同，通过控制离心速率使分子大小、密度不同的蛋白质分离，C正确。蛋白质在电场中可以向与其自身所带电荷电性相反的电极方向移动，D错。
血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳[学生用书P50]
结合教材，完善下表，理解血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳。
实验步骤 操作方法
配制试剂 ↓ 配制巴比妥缓冲液、染色液、漂洗液、透明液
准备器材 ↓ 醋酸纤维薄膜、常压电泳仪、点样器等
架滤纸桥 ↓ 取双层滤纸条，一端与支架前沿对齐，另一端浸入电泳槽的缓冲液中，待滤纸条湿润后，驱除气泡，使滤纸紧贴于支架上
浸泡薄膜 ↓ 用镊子夹取醋酸纤维薄膜，识别出光泽面，并在光泽面的一角用笔做上记号，然后放在巴比妥缓冲液中浸泡20 min
细心点样 ↓ 取出薄膜，吸去多余液体，平铺在玻璃板上，有记号的一面朝下，点样时将盖玻片在血清中蘸一下，在薄膜一端 2_cm处轻轻按下，点上细条状的血清样品，随即提起
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，在醋酸纤维薄膜平衡约10 min 后接通电源，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，待完全干燥后便形成透明薄膜图谱
1．电泳的泳动规律
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。
2．关于血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳的几点说明
(1)薄膜的浸润与选膜是电泳成败的关键之一。
(2)点样时，应将薄膜表面多余的缓冲液用滤纸吸去，吸水量以不干不湿为宜。
(3)点样时，动作要轻、稳，用力不能太大，以免损坏膜片或印出凹陷影响电泳区带分离效果。
(4)点样应点在薄膜的毛面上，点样量要适中，不宜过多或过少。
(5)电泳时应将薄膜的点样端置于电泳槽的负极端，且点样面向下。
(6)应控制染色时间。时间长，薄膜底色不易脱去；时间太短，着色不易区分，或造成条带染色不均匀，必要时可进行复染。
1．仔细观察下面血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳图谱，所带负电荷少的球蛋白是( )
A．α1?球蛋白 B．α2?球蛋白
C．β?球蛋白 D．γ?球蛋白
解析：选D。对于几种球蛋白来说直径相差不大，引起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。
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：选D。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为止，然后才用透明液脱色。
凝胶色谱法分离血红蛋白[学生用书P50]
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。结合教材P75第三段～P77内容完成下列过程(以哺乳动物红细胞为例)，学会凝胶色谱法分离血红蛋白。
1．样品处理：采集血样→低速短时间离心→取红细胞，倒入烧杯＋5倍体积生理盐水搅拌→低速离心→重复3次→洗净的红细胞。
2．血红蛋白的释放、分离和透析
(1)血红蛋白的释放：红细胞＋蒸馏水＋甲苯搅拌，红细胞破裂而释放出血红蛋白。
(2)分离血红蛋白溶液：将混合液以2_000 r/min的速度离心10 min，试管中形成4层，取自上而下的第3层红色透明液体(血红蛋白水溶液)。
(3)透析：将盛有1 mL血红蛋白溶液的透析袋放入盛有物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液中透析12 h。
3．凝胶的制备：将交联葡聚糖凝胶用蒸馏水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液。
4．色谱柱的装填
固定：将层析柱垂直固定在支架上
↓
装填：将凝胶悬浮液一次性缓慢倒入色谱柱内
↓
洗涤平衡：用20 mmol/L的磷酸缓冲液(pH＝7.0)充分洗涤平衡凝胶12 h，使凝胶装填紧密
5．样品的加入
(1)加样示意图
(2)打开色谱柱下端的流出口，让凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与凝胶面刚好平行，关闭出口。用滴管小心吸取1 mL样品溶液沿柱壁轻轻地加入到色谱柱顶端，不能破坏凝胶面。然后，打开流出口，使样品液逐渐渗入凝胶。
6．洗脱与收集
(1)洗脱：洗脱液流速为每分钟 1_mL。
(2)收集：待红色的蛋白质接近色谱柱出口时，用试管收集洗脱液，每 5 mL收集一管，连续收集。
(1)凝胶色谱制备中严禁出现气泡，为什么？
提示：气泡会打乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。
(2)用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳对蛋白质的纯度鉴定时，为何仅仅取决于分子量的大小？
提示：SDS可使蛋白质分子中的二硫键还原，十二烷基硫酸根所带的负电荷使各种蛋白质—SDS复合物都带上大大超过了蛋白质分子原有的负电荷量，所以不受蛋白质原有电荷的影响。SDS与蛋白质的结合引起蛋白质构象改变，使不同蛋白质的SDS复合物的短轴长度都一样，所以不受蛋白质形状的影响。故仅仅取决于蛋白质分子量的大小。
蛋白质分子在凝胶中的运动情况分析
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
突破1 血红蛋白提取和分离的过程及原理
1．下列关于血红蛋白提取和分离的过程及原理叙述，正确的是( )
A．为了防止血液凝固，应在采血器中预先加入抗凝血剂柠檬酸钠
B．红细胞洗涤使用5倍体积的蒸馏水，直到离心后上清液不呈现黄色为止
C．利用0.9%的NaCl对血红蛋白溶液透析12小时，可以去除小分子杂质
D．在凝胶柱中加入蛋白样品后即可连接缓冲溶液洗脱瓶进行洗脱和收集样品
解析：选A。为了防止血液凝固，应在采血器中预先加入抗凝血剂柠檬酸钠，A正确；红细胞的洗涤过程应该用生理盐水洗涤，不能用蒸馏水洗涤，B错误；将血红蛋白溶液通过透析进行粗分离时应该选用磷酸缓冲液，不是质量分数为0.9%的NaCl溶液，C错误；在凝胶柱中加入蛋白样品后要使样品完全进入凝胶层后，小心加入缓冲液到适当高度后才可连接缓冲溶液洗脱瓶进行洗脱和收集样品，D错误。
突破2 血红蛋白的提取和分离流程
2．血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O2和部分CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题：
(1)实验流程中：A为__________，B为______________。凝胶色谱法的基本原理是根据相对分子质量的大小而达到蛋白质分离的有效方法。
(2)洗涤红细胞的目的是去除________。
(3)释放血红蛋白的过程中，加入的试剂是___________。
解析：样品处理过程为：红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红蛋白溶液→透析；凝胶色谱操作过程为：凝胶色谱柱的制作→凝胶色谱柱的填充→样品的加入和洗脱。洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白。释放血红蛋白的过程是让红细胞吸水胀破，由于甲苯是表面活性剂的一种，可将细胞膜溶解，从而使细胞破裂。
答案：(1)血红蛋白的释放 样品的加入和洗脱
(2)杂蛋白(血浆蛋白) (3)蒸馏水和甲苯
核心知识小结
[网络构建] [关键语句] 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。 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。 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。 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。
[随堂检测] [学生用书P52]
知识点一 蛋白质分离技术
1．凝胶色谱法分离蛋白质依据的原理是( )
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：选B。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。
2．下列有关透析的叙述，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．透析膜可用于更换样品的缓冲液
解析：选A。透析膜能使小分子自由出入，大分子不能通过，具有半透性，但不具有选择性，A项错。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。
3．电泳实现样品中各种蛋白质分子的分离是利用了( )
A．各种分子带电性质的差异
B．分子本身的大小不同
C．分子形状的不同
D．以上都正确
解析：选D。电泳是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。
知识点二 电泳法与凝胶色谱法分离蛋白
质的过程
4．如图为凝胶色谱法分离蛋白质示意图和SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳示意图。据图分析不正确的是( )
A．在装填图甲中凝胶色谱柱时一旦发现柱内有气泡存在，就需要重装
B．图甲中大分子蛋白质因阻力大而移动慢，所以最后从层析柱中流出来
C．图乙中凝胶中加入的SDS可以使蛋白质迁移速率完全取决于分子大小
D．已知凝胶中的SDS带负电，则应在电泳槽的①处接电源负极，②处接电源正极
解析：选B。在装填凝胶色谱柱时，凝胶装填在色谱柱内要均匀，不能有气泡存在，因为气泡会影响蛋白质洗脱的次序，A正确；图甲中大分子蛋白质因不容易进入凝胶内部的通道，路程短，移动速度快，所以最先从层析柱中流出来，B错误；SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的迁移速率完全取决于分子大小，因此图乙中凝胶中加入的SDS可以使蛋白质迁移速率完全取决于分子大小，C正确；凝胶中的SDS带负电，所以电泳槽的①处接电源负极，②处接电源正极，D正确。
5．如图能正确表示相对分子质量不同的蛋白质，属于在凝胶中的行进过程的是( )
解析：选B。相对分子质量大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，路程短，移动的速度快，A错误；相对分子质量小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程长，移动的速度慢，相对分子质量大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，路程短，移动的速度快，B正确；相对分子质量大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，C错误；相对分子质量大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，且其路程短，移动的速度快，D错误。
6．红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成的，血红蛋白的主要功能是携带O2。我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白。根据材料回答下列问题：
(1)实验前取新鲜血液，要在采血器中预先加入柠檬酸钠，取血回来，马上进行离心，收集血红蛋白溶液。加入柠檬酸钠的目的是________________________________________________________________________。
(2)在对样品进行处理时，主要包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析等步骤。其中透析技术的原理是________________________________________________________________________。
(3)同学甲利用琼脂糖凝胶电泳技术将得到的蛋白质进行分离，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速率的因素包括蛋白质分子的________、________以及分子的形状等。
(4)图1、图2分别是同学甲、乙利用同一种样品分离得到的结果，则图2中与图1中蛋白质P对应的是________________________________________________________________________。
解析：(1)加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固。(2)透析的原理是小分子可以自由进出透析袋(半透膜)，而大分子不能通过。(3)电泳时，影响蛋白质迁移速率的因素有蛋白质分子大小、带电性质及分子的形状等。(4)SDS凝胶电泳装置是垂直的装置，此种电泳方法主要取决于蛋白质分子量的大小，与电荷无关，同时加样在“－”极，通电后，样品蛋白质向“＋”极移动，相对分子质量相对小的，移动距离大，因此从图1的电泳结果分析，P比N、M移向“＋”距离大，说明P的相对分子质量相对比较小，因此洗脱出来的时间比较长，符合图2中的丙。
答案：(1)防止血液凝固
(2)小分子可以自由进出透析袋(半透膜)，而大分子不能通过
(3)大小 带电性质
(4)丙
[课时作业] [学生用书P91(单独成册)]
一、选择题
1．下列关于蛋白质提取的说法中，不正确的是( )
A．一般用机械方法破碎生物组织
B．破碎细胞常用的方法有研磨法、超声波法和酶解法
C．一般来说，酸性蛋白质要用酸性溶液抽提
D．抽提得到的蛋白质粗提取物可用离心法去除固体杂质
解析：选C。一般酸性蛋白质要用偏碱性溶液抽提。
2．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：选C。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；酸碱性不同可用电泳法；所带电荷多少不同可采用电泳法等。
3．利用凝胶色谱法哪种蛋白质先洗脱出来( )
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：选A。相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部通道，洗脱路程较长，移动速度较慢；相对分子质量大的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，首先洗脱出来。
4．在pH＝5.12时进行电泳，下列哪种蛋白质既不向正极移动也不向负极移动( )
A．血红蛋白：pI(等电点)＝7.07
B．鱼精蛋白：pI＝12.20
C．α1?球蛋白：pI＝5.06
D．β?球蛋白：pI＝5.12
解析：选D。β?球蛋白在pH＝5.12时不带电，在电泳时既不向正极移动也不向负极移动。
5．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：选C。分离纯化蛋白质之前要先让细胞中的蛋白质释放出来，A正确；提取蛋白质时，要根据蛋白质的不同特性选用不同的溶剂，B正确；对蛋白质的粗提取物离心可以除去一些固体杂质，C错误；蛋白质的粗制品是多种蛋白质的混合物，D正确。
6．下列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：选A。不同蛋白质的分子量不同，因此凝胶色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，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，C错误。
7．下列关于蛋白质纯化方法的叙述，错误的是( )
A．纯化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：选B。透析法是利用蛋白质分子不能透过半透膜的特性，将蛋白质与其他小分子化合物分离开来。
8．下列关于血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳实验的说法，不正确的是( )
A．实验所用的巴比妥缓冲液的pH为8.6
B．点样是在薄膜的光泽面上进行的
C．实验后可以得到五条色带
D．整个实验最关键的步骤是点样
解析：选B。在点样时，用盖玻片在薄膜的非光泽面且离薄膜一端2 cm 处轻轻点样。
9．下图是人血清蛋白在以醋酸纤维薄膜为支持物，pH为8.6 的巴比妥缓冲液中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
解析：选C。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。
10．如图是用除去DNA的滤液进行血红蛋白的提取和分离实验装置，下列叙述不正确是( )
A．用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较小的杂质
B．图乙装置的试管中收集到的液体中最先出现的是相对分子质量较小的蛋白质
C．用图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，用试管收集流出液，每管收集5 mL，连续收集
D．图丙装置中电泳法分离提纯血红蛋白的原理是血红蛋白带有一定量的电荷，在电场的作用下向一极移动
解析：选B。图甲装置为透析法，通过对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较小的杂质，A正确；图乙装置为凝胶色谱法，试管中收集到的液体中最先出现的是相对分子质量较大的蛋白质，B错误；用图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，用试管收集流出液，每管收集5 mL，连续收集，C正确；丙装置中电泳法分离提纯血红蛋白的原理是血红蛋白带有一定量的电荷，在电场的作用下向一极移动，D正确。
11.
如图表示对某蛋白质溶液进行SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳的结果(类似于纸层析法分离色素)，下列相关叙述不正确的是( )
A．蛋白质上某些基团解离后可使蛋白质带电，电场中带电的蛋白质分子(或多肽)会向着与其所带电荷相反的电极移动
B．蛋白质在SDS—聚丙烯酰胺凝胶中的迁移速度完全取决于其所带净电荷多少
C．蛋白质在SDS—聚丙烯酰胺凝胶中的迁移速度基本取决于其分子量大小
D．电泳结果表明溶液中蛋白质可能有两种，但也可能只有一种
解析：选B。蛋白质的氨基与羧基可发生解离，使其带正电或负电，在电场中发生迁移。SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中所加的SDS可完全掩盖蛋白质本身所带电荷，故其移动速度与本身所带电荷无关，而由其分子量大小决定。SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳会使蛋白质水解成肽链，故结果所示可能只有一种蛋白质(有两种肽链)，也可能有两种蛋白质。
12．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：选C。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。
二、非选择题
13．请根据血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳实验回答下列问题：
(1)实验所用的主要试剂有：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验所用缓冲液的pH为________，为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)点样应点在薄膜的哪一面？__________，方法是：用__________在血清中蘸一下，在离薄膜一端________cm处轻轻按下，随即提起。
(4)实施电泳时，每厘米膜宽电流强度为________________________________________________________________________，
电泳时间为________________________。
解析：(1)血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳实验需配制的试剂有巴比妥缓冲液、染色液、漂洗液、透明液等。(2)实验所用的缓冲液的pH为8.6，因为此时血清中的各种蛋白质都呈负电性，而且彼此电荷大小不同，便于分离。(3)在点样时，用盖玻片在膜的非光泽面且离薄膜一端2 cm处轻轻点样。(4)在实施电泳时，盖上电泳槽盖，在薄膜平衡约10 min后通上电源，调节电流强度至每厘米膜宽0.4～0.8 mA，电泳时间为60～90 min。
答案：(1)巴比妥缓冲液、染色液、漂洗液、透明液等
(2)8.6 在此pH下，血清中的各种蛋白质都呈负电性，而且彼此电荷大小不同，便于分离
(3)非光泽面 盖玻片 2
(4)0.4～0.8 mA 60～90 min
14.
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。据图回答问题：
(1)a、b均为蛋白质分子，其中先从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蛋白质时，大分子蛋白质先洗脱出来，小分子蛋白质后洗脱出来。大分子蛋白质由于直径较大，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。小分子蛋白质可进入凝胶内，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，小分子蛋白质的下移速度落后于大分子蛋白质。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；洗脱时要调节洗脱液流速，保持稳定。
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
15．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？__________________。
(2)请写一种纯化得到植酸酶的方法：________________________________________________________________________；
其原理是________________________________________________________________________。
解析：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量的大小差异进行纯化(或电泳法 根据蛋白质之间电荷、分子量的大小等差异进行纯化)
16．某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，设计的“血红蛋白提取、分离流程图”如下，试回答下列有关问题：
―→→→
(1)样品处理中红细胞的洗涤要用________反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度、pH＝7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是________________________________________________________________________。
(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是__________________，若要尽快达到理想的透析效果，可以__________________________(写出一种方法)。
(3)电泳利用了待分离样品中各种分子____________等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。
(4)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)洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水；根据渗透作用原理，将红细胞置于低渗溶液中，红细胞会吸水胀
破，释放出血红蛋白。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去样品中的小分子杂质；可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法缩短透析时间，尽快达到理想的透析效果。(3)由于各种分子带电性质以及分子大小、形状等的差异，在电泳过程中产生了不同的迁移速度，实现各种分子的分离。(4)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)生理盐水 渗透原理(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水胀破)
(2)除去样品中的小分子杂质 增加缓冲液的量或及时更换缓冲液
(3)带电性质以及分子大小、形状
(4)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
PAGE
1
(共51张PPT)
第四章 生物化学与分子生物学技术实践
第四章 生物化学与分子生物学技术实践
研磨
超声波
抽提液
蛋白质的特性
偏碱性
偏酸性
有机溶剂
离心速度
密度
半透膜
蛋白质
蛋白质分子量
多糖类化合物
多孔网状结构
容易
较慢
较短
架滤纸桥
细心点样
平悬薄膜
染色
透析
洗脱与收集
×
√
√
×
√
×
分子大小、密度不同
分子大小、密度不同
半透膜
小分子化合物
透析液
较短
较快
较长
缓慢
巴比妥缓冲
透明
↓
↓
支架前沿
气泡
记号
巴比妥缓冲液
↓
↓
记号
2cm
↓
记号
正极
60～90
↓
↓
染色液
蛋白质区底色脱净
↓
↓
透明液
透明薄膜
低速短时间
2000
3
磷酸缓冲液
蒸馏水
垂直
一次
紧密
流出口
关闭
打开
1mL
红
5
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放
第四章
生物化学与分子
DI SI ZHANG
生物学技术实践
教材导读
JIAO CAIDAO DU
预习导学·思维启动
梳理教材·夯实基础
主题探究讲练互动
师生互动·突破重难
加入蛋白加入洗
加入洗加入洗
质混合物脱溶剂
脱溶剂脱溶剂
小分子
蛋白质
蛋白质
层析柱
分子量不同的蛋
白质从到依
次被洗脱出来
归纳提炼
离心:根据控制离心速度,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
蛋白质的目的;
蛋白质的分子特点及对应的分离方法
透析:利用半透膜将小分子物质
与大分子蛋白质分离
分子
大小
凝胶色谱法:利用相对分子质量
大的蛋白质通过色谱柱的速度快
的特点,将不同的蛋白质分开
带电
电泳:根据不同带电分子在电场
性质
中迁移速度的不同,将不同的蛋
白质分开
使吸管管口沿
管壁环绕移动
贴着管
壁加样
样
样品
样品
缓冲液缓冲液
缓冲液
缓冲液
心沉降因1省虚年征不态婚型
会法/法海膜透析因团用蛋直质分子不作透过半透的
凝胶色谱法根据蛋白质分子量的大小对其进行有效分离
电泳法电颗粒在电场作用下向着与其
的电极移动的现象
血清蛋
綢+2速纸租
白醋酸
纤维薄
[染色、、
平悬薄膜
泳实验结果-分子而带电荷者泳动速度快
胶色
处理
的释放
凝胶的
离血红
蛋百
分离和透析
洗脱与
样品的
第二节 分子生物学技术
[随堂检测] [学生用书P59]
知识点一 多聚酶链式反应程序
1. 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30多次下述循环：90～95 ℃下使模板DNA变性、解链→55～60 ℃下退火(引物与DNA模板链结合)→70～75 ℃下引物链延伸。下列有关PCR过程的叙述中，不正确的是( )
A．变性过程中被切断的是DNA分子内碱基对之间的氢键
B．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸
C．退火过程中引物与DNA模板链的结合依靠碱基互补配对原则完成
D．PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高
解析：选B。变性过程的目的是解链，与解旋酶的作用相同，所以变性过程中被切断的是DNA分子内碱基对之间的氢键，A项正确；PCR技术是在较高温度条件下进行的，该过程需要热稳定TaqDNA聚合酶，且由于该过程的产物是DNA，所以需要的原料是四种游离的脱氧核苷酸，故B项错误；退火过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的，C项正确；PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高，D项正确。
2．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：选A。在PCR反应中，以引物为标记，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。
知识点二 目的DNA片段的体外扩增与鉴定
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：选A。通常将DNA的羟基末端称为3′端，磷酸基团末端称为5′端。
4．下列关于操作过程的叙述中，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缓冲液和酶应分装成小份，在－20 ℃储存
C．PCR所用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
解析：选C。为避免外源DNA等因素污染，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，A正确。PCR缓冲液和酶应分装成小份，在－20 ℃储存，使用前，将所需试剂从冰箱取出，放在冰块上缓慢融化，B正确，C错误。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，以免其他成分污染，D正确。
5．DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成( )
A．砖红色 B．橘黄色
C．紫色 D．蓝色
解析：选D。DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色，D正确。还原糖与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀，A错误。脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，B错误。蛋白质与双缩脲试剂生成紫色化合物，C错误。
6．多聚酶链式反应(PCR)是一种体外扩增DNA片段的技术。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。回答以下问题：
(1)细胞内DNA复制过程中，引物的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
而且DNA复制的前提是________。
(2)PCR利用了________原理，可通过控制温度来控制双链的解旋与结合。
(3)PCR技术用到的酶是________________，与细胞内DNA复制时发挥相同作用的酶相比区别在于______________________。
(4)下面表格是DNA体内复制与PCR反应的部分比较结果。通过比较分析，请推导出PCR反应合成DNA子链时能量来源于_____________________________________________________。
原料 ATP
DNA体内复制 四种脱氧核苷酸 需要
PCR反应 脱氧胞苷三磷酸、脱氧腺苷三磷酸脱氧胸苷三磷酸、脱氧鸟苷三磷酸 不需要
(5)假如PCR反应所用的引物含有放射性、模板不具有放射性，且引物不被切除，则经过n次循环，具有放射性的脱氧核苷酸链占总链数的比值为________________________________________________________________________。
解析：(1)DNA具有双螺旋结构，复制时遵循碱基互补配对原则，所以打开氢键，DNA聚合酶方可在引物的引导下从引物3′端开始连接脱氧核苷酸。(2)PCR技术就是模拟细胞内DNA复制的一项技术，只不过该技术中双链的解旋与结合是通过温度来控制的，原因在于DNA具有热变性。(3)TaqDNA聚合酶具有耐高温的特性。(4)DNA无论是体内复制还是体外复制，子链合成过程中都要消耗能量，而PCR反应不加入ATP供能，且加入的原料也不是四种脱氧核苷酸，可见PCR所用原料在水解成相应脱氧核苷酸时，能释放出等同于ATP水解的能量。(5)DNA复制n次产生2n个DNA，共有2n＋1条脱氧核苷酸链，由于母链不具有放射性，所以具有放射性的脱氧核苷酸链占总链数的比值为＝＝。
答案：(1)使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸 解开双链(或打开氢键)
(2)DNA的热变性
(3)Taq DNA聚合酶 耐高温
(4)所用原料水解产生相应脱氧核苷酸时所释放的能量
(5)
[课时作业] [学生用书P95(单独成册)]
一、选择题
1．TaqDNA聚合酶的特点是( )
A．耐高温 B．耐盐酸
C．耐强碱 D．不耐热
解析：选A。TaqDNA聚合酶的特点是耐高温。
2．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 ℃、55 ℃、72 ℃
B．72 ℃、55 ℃、92 ℃
C．55 ℃、92 ℃、72 ℃
D．80 ℃、55 ℃、72 ℃
解析：选A。当温度上升到94 ℃时，双链DNA解旋为单链，称之为变性；当温度下降到55 ℃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TaqDNA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。
3．有关DNA聚合酶与RNA聚合酶的说法，不正确的是( )
A．均以DNA的两条链作为模板
B．均可催化形成磷酸二酯键
C．均以氨基酸作为基本组成单位
D．催化生成的产物不相同
解析：选A。DNA聚合酶催化合成DNA时，以DNA分子的两条链为模板；RNA聚合酶催化转录合成mRNA时，以DNA分子的一条链为模板，A错误；由于磷酸与五碳糖是通过磷酸二酯键相连，所以DNA聚合酶与RNA聚合酶都是通过形成磷酸二酯键逐个连接上核苷酸，B正确；DNA聚合酶与RNA聚合酶的本质为蛋白质，都以氨基酸作为基本组成单位，C正确；DNA聚合酶催化合成DNA，RNA聚合酶催化转录合成mRNA，D正确。
4．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的缓冲液和自动温度控制仪器
解析：选B。PCR反应需要在一定缓冲液中进行，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。
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：选C。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。
6．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．①②③④ D．②③④⑤
解析：选C。PCR是一种体外扩增DNA的技术，是一种酶促反应，利用了DNA的热变性原理，引物决定了扩增的特异性，扩增片段一般以2n的方式积累，C正确。
7．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
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：选C。PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比较，主要有两点不同：PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA，长度通常为15～40个核苷酸；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。
8．多聚酶链式反应(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，其简要过程如下图所示。下列关于PCR技术的叙述，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：选C。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。
9．以下为形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图。据图分析，下列说法正确的是( )
A．催化①过程的酶是RNA聚合酶
B．④过程发生的变化是引物与单链DNA结合
C．催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，都能耐高温
D．如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中，A与U之和也占该DNA碱基含量的40%
解析：选B。①过程为逆转录过程，故催化①过程的酶是逆转录酶，A错误；④为退火过程，发生的变化是引物与互补DNA链结合，B正确；催化②过程(DNA复制)需要的酶是DNA聚合酶，催化⑤过程(延伸)的酶是耐高温DNA聚合酶——TaqDNA聚合酶，C错误；根据碱基互补配对原则A—T，U—A，如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中，A与T之和也占该DNA碱基含量的40%，而DNA分子中不含碱基U，D错误。
10．退火温度是影响PCR特异性的较重要因素。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．模板链加热解旋已经变性不可能再次结合
D．加入引物的量足够多而模板链数量少
解析：选C。退火的原理是碱基互补配对，解旋后DNA分子变成单链，碱基序列未发生改变，冷却后仍可以进行退火，C项错误。
11．某考古学家在西伯利亚泰加林地区的冰中，发现了一种冰冻的已灭绝的巨大动物的肌肉。他想了解该巨型动物的DNA与现今印度大象的DNA的相似性，于是做了如下检测工作，其中正确的操作步骤及顺序是( )
①降低温度，检测处理后形成的杂合DNA双链区段
②通过PCR技术扩增巨型动物和大象的DNA
③把巨型动物的DNA导入大象的细胞中
④在一定的温度条件下，将巨型动物和大象的DNA水浴共热
A．②④③ B．②④③①
C．③④① D．②④①
解析：选D。要想对比两个DNA分子的相似性，首先需要有足够的样本，所以先扩增；然后在一定温度下，使其变性，解成单链；再降低温度，检测杂合DNA双链区段。
12．下图a、b、c均为PCR扩增的DNA片段，下列有关说法正确的是( )
A．片段a、b、c的长度均相同
B．片段a、b只是第一次循环的产物
C．片段c最早出现在第二次循环的产物中
D．经过30次循环后，片段c的数量为230
解析：选C。图中片段a、b只有一种引物，是以原始DNA链为模板复制而来，其长度比片段c长，A项不正确。由于原始模板在每次循环中均可作为模板，则每次循环都能产生图中片段a、b，B项不正确。由于第一次循环的产物只有一种引物，而图中片段c有两种引物，则最早出现在第二次循环的产物中，C项正确。经过30次循环后，得到的DNA片段总数为230，这也包括图中的片段a、b，故D项不正确。
二、非选择题
13．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94 ℃、55 ℃、72 ℃。(2)引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一段单链DNA，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94 ℃时，双链DNA解旋为单链。(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TaqDNA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 退火 延伸
(2)单链DNA
(3)加热到94 ℃ 双链DNA解旋成两条单链
(4)4种脱氧核苷酸
14．美国科学家穆里斯发明了PCR技术，它是一种DNA“复印机”，可以在数小时内，将一个DNA复制出1 000亿个，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。请回答下列问题：
(1)在DNA扩增时，需要大量的____________________作为原料，在耐高温的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)PCR技术中，DNA分子解旋时，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。
(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：(1)体外扩增DNA时，与体内DNA复制需要的原料相同，即四种游离的脱氧核苷酸；同时还需要母链解旋后的单链为模板等。(2)PCR技术中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，在DNA复制过程中需要较高的温度，所以需要耐高温的TaqDNA聚合酶。TaqDNA聚合酶是科学家从温泉中找到的，能够耐95 ℃高温。(3)耐高温酶的发现应用也说明了地球上生物多样性中基因多样性的重要作用，体现了保护生物多样性的重要意义。
答案：(1)脱氧核苷酸 模板
(2)变性(失活) TaqDNA聚合酶
(3)多样性 基因
15．在进行DNA亲子鉴定时，需大量的DNA，PCR技术(多聚酶链式反应)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。据此回答下列问题：
(1)图中的变性、延伸分别是指________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)假设PCR反应中的DNA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)某样品DNA分子中引物之间的序列共含3 000个碱基对，碱基数量满足：＝，若经5次循环，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)。
解析：(1)PCR技术中DNA变性是指作为模板的TaqDNA双链解旋形成单链。延伸是指在TaqDNA聚合酶的作用下，原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链。
(2)因DNA为半保留复制方式，不管复制几次，子代中始终有2个DNA含有模板DNA单链。DNA复制子代以指数式2n增长，n＝复制次数，故复制30次形成230个DNA片段。
(3)在双链DNA分子中，A＝T，G＝C，由＝推出A/C＝，C＝2A ①；A＋C＝碱基总数 ②，将①式代入②得：A＝1 000。1个DNA分子复制5次，增加了25－1＝31个DNA，故至少需要1 000×31＝31 000个腺嘌呤脱氧核苷酸。
答案：(1)模板DNA双链解旋形成单链 在TaqDNA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)31 000
16．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。
(2)在相应的横线上写出循环一次后生成的DNA分子。
(3)若将作为原料的四种脱氧核苷酸用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________________。
解析：(1)DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链，所以引物就提供了3′端，子链延伸方向为5′→3′，引物Ⅰ与b链部分碱基互补，引物Ⅱ则与a链部分碱基互补，且连接到a链的3′端，故引物Ⅱ的结构为5′—G—A—OH。(2)经过一次循环后，产生的两个DNA分子分别含有引物Ⅰ和引物Ⅱ。(3)由于作为原料的四种脱氧核苷酸被32P标记，所以新合成的子链均含有放射性，一次循环后的两个DNA分子中各有一条链含32P，若复制n次，共产生单链2n×2，其中只有DNA母链不含32P，则其所占比例为2/(2n×2)＝。(4)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。(5)DNA中杂质蛋白的去除，利用酶的专一性，应加入蛋白酶。
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
(4)DNA解旋 热变性
(5)蛋白酶
PAGE
1
第二节 分子生物学技术
学习导航 明目标、知重点难点
尝试PCR(多聚酶链式反应)技术的基本操作。(重、难点)体验PCR这一常规分子生物学实验方法。(难点)理解PCR的原理，讨论PCR技术的应用。(重点)
[学生用书P56])
一、阅读教材P83分析使用PCR仪的安全措施
1．严禁在PCR仪运行过程中打开池盖，否则会造成仪器的永久损坏。
2．仪器运行时，样品池及池盖内表面温度较高，当心灼伤。
3．仪器运行时，加热器内腔为高温、高压环境，严禁触及。
4．仪器运行过程中如果发出尖锐的刺刮声音，请立刻停止运行，检查是否有微量离心管断裂等故障。
5．仪器运行过程中如果没有反应，请切断电源，进行检查。
6．必须保持样品池内部的清洁，可用蘸有体积分数为95%的酒精棉签擦拭相关部位。
7．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。
8．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。
二、阅读教材P84完成多聚酶链式反应程序
1．物质准备：向离心管中加入模板DNA、引物和4种脱氧核苷酸以及TaqDNA聚合酶。
2．变性：在 94 ℃高温下，作为模板的双链DNA解旋为单链DNA。
3．退火(复性)：反应体系的温度降至 55 ℃，引物与单链DNA上的特定部位相互配对。
4．延伸：反应体系的温度回升到 72 ℃左右，按照单链DNA上的脱氧核苷酸序列，4种脱氧核苷酸按照碱基互补配对原则，在TaqDNA聚合酶的作用下连接到引物之后，使引物链延伸，形成互补的DNA双链。
三、阅读P85～87分析目的DNA片段的体外扩增与鉴定
1．DNA片段的PCR扩增
(1)准备器材：PCR仪、台式高速离心机、0.2 mL PCR微量离心管等。
(2)在0.2 mL PCR微量离心管中加入 5_μL_10倍浓缩的PCR缓冲液，4种脱氧核苷酸的溶液各5 μL，1_μL模板DNA，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TaqDNA聚合酶。
(4)扩增DNA片断的反应程序：将微量离心管放入PCR仪中，盖上样品池盖。在 94_℃的条件下预热5 min，再设置反应程序为：94_℃，30_s→55_℃，30_s→72_℃，1_min(以上过程循环30次)。最后一次延伸条件为 72_℃，1_min。
(5)按照PCR仪器操作要求运行反应程序。
2．DNA分子的测定
(1)配制二苯胺试剂：分别配制A液(1.5 g二苯胺溶于100 mL冰醋酸中，再加入1.5 mL浓硫酸，用棕色瓶保存)和B液(体积分数为0.2%的乙醛溶液)。将0.1 mL B液加入10 mL A液中，混匀。
(2)条件：在沸水浴中加热。
(3)现象：出现蓝色现象。
判一判
(1)DNA扩增的变性过程中需要DNA解旋酶的参与。(×)
(2)DNA扩增退火过程中需要DNA聚合酶的参与。(×)
(3)DNA延伸过程需要TaqDNA聚合酶的作用。(√)
(4)所有PCR中使用的引物都是相同的。(×)
连一连
多聚酶链式反应[学生用书P57]
多聚酶链式反应技术又叫PCR技术。通过PCR技术就可以在体外对DNA的特定片段进行快速的复制，并获得大量的目的基因。结合教材P84内容完成以下探究。
探究1 结合图示理解PCR反应的过程及结果
(1)PCR反应过程
①变性：当温度上升到94 ℃左右时，双链DNA解旋为单链(如图)。
②退火：系统温度下降至55 ℃时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合(如下图)。
③延伸：当系统温度上升至72 ℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、G、C)在TaqDNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链(如图)。
(2)结果
①PCR一般要经历三十多次循环，每次循环都包括变性、退火、延伸三步。
②两引物之间的固定长度的DNA序列呈指数扩增。
探究2 结合教材，推算PCR扩增数目的理论值
理论上DNA扩增呈指数增长，若只有一个DNA模板，则复制n次后有 2n个DNA；若一开始有m个DNA模板，则复制n次后有m×2n个DNA。
讨论解旋酶、DNA聚合酶与DNA连接酶的作用？
提示：解旋酶的作用是使DNA两条链的氢键断开，而DNA聚合酶与DNA连接酶都可催化形成磷酸二酯键；DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的单链片段的3′羟基上，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。
PCR体外扩增DNA与生物体内DNA复制的比较
体内复制 PCR反应
不同点 解旋 在解旋酶的作用下，细胞提供能量，部分解开 加热至 94 ℃左右，双链全部解开
合成子链 一条链连续合成，另一条链不连续合成 分别从两条链的引物端开始，都是连续合成，控制温度在 72 ℃左右
特点 边解旋边复制，半保留复制 体外迅速扩增
DNA聚合酶 需要 需要TaqDNA聚合酶
循环次数 受生物体自身控制 30次
温度 体内温和条件 高温(可变)
产物 完整DNA DNA片段
相同点 ①需提供DNA复制的模板； ②以四种脱氧核苷酸为原料；③都需要一定的缓冲溶液
突破1 PCR过程与细胞内的DNA复制
过程区别
1．如图表示细胞内DNA复制和细胞外PCR扩增两个过程，两反应过程的条件中相同的是( )
A．模板 B．原料
C．酶 D．能量供应
解析：选B。选项A模板不同，胞内DNA复制以整个DNA分子作为模板，PCR扩增却以一段目的DNA作为模板。选项B原料相同，均以4种脱氧核苷酸为原料。选项C酶不相同，胞内DNA解旋需要解旋酶，延伸需要DNA聚合酶等；胞外PCR扩增通过高温解旋而不需要解旋酶，延伸只需热稳定的TaqDNA聚合酶。选项D能量供应不同，胞内DNA复制过程由ATP提供能量，而PCR扩增主要由外界供能。
突破2 PCR扩增的过程
2．近20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实验手段，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)，在短时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，从而使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。据此回答下列问题：
(1)加热使DNA双链间的________键完全打开，称为________；而在细胞中是在________酶的作用下进行的。
(2)如果只需要大量克隆模板DNA中间的某个特定区段，应该加入________种特定的引物。
(3)通过PCR技术使DNA分子大量复制，如果将一个用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，连续复制四次之后，则15N标记的DNA分子占全部DNA分子总数的比例是________。
解析：(1)PCR技术利用热变性原理使DNA双链之间的氢键断裂，称为变性，而在细胞内是在解旋酶的作用下使氢键断裂。(2)PCR分为三个基本反应步骤：变性(94 ℃左右)、退火(40～60 ℃)、延伸(72 ℃左右)，其特异性依赖于与靶序列互补的引物，引物是两段与待扩增DNA序列互补的片段，两引物之间的距离决定扩增片段
的长度。(3)一个DNA分子连续复制四次之后，形成16个DNA分子，15N标记的DNA分子有2个，则15N标记的DNA分子占全部DNA分子总数的比例为1/8。
答案：(1)氢 变性 解旋
(2)两 (3)1/8
eq \a\vs4\al()
PCR扩增原理的有关拓展
(1)DNA热变性：双链DNA变性DNA。
(2)理论上DNA扩增呈指数增长，实验值要略小于理论值。实际操作过程中，由于无关变量的影响，一般来说，实验值要略小于理论值。从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，并且由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链会与引物 Ⅱ 结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段序列呈指数扩增。
目的DNA片段的体外扩增与测定[学生用书P58]
目的DNA片段的PCR扩增是在PCR仪中进行。结合教材P85～87内容完成以下探究。
探究1 完善下列步骤，学会目的DNA片段
的体外扩增的操作过程
探究2 观察下图示意图，理解DNA复制
过程
由此可见，在PCR反应中，DNA聚合酶从引物的 3′端开始延伸DNA链，所以DNA的合成方向总是从子链的 5′端向 3′端延伸。
探究3 结合教材，完成DNA分子的测定
(1)配制二苯胺试剂：分别配制A液(1.5 g二苯胺溶于100 mL冰醋酸中，再加入1.5 mL浓硫酸，用棕色瓶保存)和B液(体积分数为0.2 %的乙醛溶液)。将0.1 mL B液加入10 mL A液中，混匀。
(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。用沸水浴加热上述溶液。在加热过程中，随时注意试管中溶液颜色的变化。
(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的含量是否有变化。
(1)试概括PCR技术原理。
提示：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。PCR技术利用了DNA的热变性原理。
(2)如何判断DNA片段的扩增是否成功？
提示：既可用二苯胺试剂来粗略的比较扩增前和扩增后DNA含量的变化，也可以采用紫外分光光度法或琼脂糖凝胶电泳法进行定量分析。
1．DNA复制需要引物的原因：DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链。PCR中，引物长度通常为20～30个核苷酸。
2．当PCR反应体系的温度由变性后快速冷却到55 ℃左右时，引物与模板可结合，一般不需要考虑解开的两个DNA模板链的重新结合，原因是：①模板DNA链比引物长得多而且复杂得多，不易重新结合；②引物和模板之间的碰撞机会远远高于模板互补链之间的碰撞机会；③加入的引物的量足够大，而模板链数量少。
3．实验操作的注意事项
(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、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，取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。
突破1 PCR实验操作
1．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：选C。为了避免外源DNA等因素的污染，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。
突破2 DNA分子的测定
2．在DNA鉴定过程中加入的试剂是( )
A．双缩脲试剂 B．斐林试剂
C．二苯胺试剂 D．甲基绿
解析：选C。双缩脲试剂鉴定蛋白质生成紫色，A错误；斐林试剂鉴定还原性糖生成砖红色，B错误；二苯胺试剂鉴定DNA生成蓝色，C正确；甲基绿鉴定细胞中DNA的分布，生成绿色，D错误。
核心知识小结
[网络构建] [关键语句] 多聚酶链式反应，简称PCR，是一种在体外快速扩增目的基因或DNA序列的技术。 PCR扩增过程中要进行无菌操作，避免污染，且向离心管中加入模板DNA、引物和4种脱氧核苷酸以及TaqDNA聚合酶。 变性是在94 ℃高温下使模板双链DNA解旋。 退火是将反应体系温度降至55 ℃，使引物与模板DNA链配对。 延伸是将反应体系温度回升至72 ℃左右，在TaqDNA聚合酶作用下，使引物链延伸，形成互补的DNA双链。 DNA分子的测定：DNA分子＋二苯胺试剂蓝色物质。
[随堂检测] [学生用书P59]
知识点一 多聚酶链式反应程序
1. 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30多次下述循环：90～95 ℃下使模板DNA变性、解链→55～60 ℃下退火(引物与DNA模板链结合)→70～75 ℃下引物链延伸。下列有关PCR过程的叙述中，不正确的是( )
A．变性过程中被切断的是DNA分子内碱基对之间的氢键
B．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸
C．退火过程中引物与DNA模板链的结合依靠碱基互补配对原则完成
D．PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高
解析：选B。变性过程的目的是解链，与解旋酶的作用相同，所以变性过程中被切断的是DNA分子内碱基对之间的氢键，A项正确；PCR技术是在较高温度条件下进行的，该过程需要热稳定TaqDNA聚合酶，且由于该过程的产物是DNA，所以需要的原料是四种游离的脱氧核苷酸，故B项错误；退火过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的，C项正确；PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高，D项正确。
2．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：选A。在PCR反应中，以引物为标记，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。
知识点二 目的DNA片段的体外扩增与鉴定
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：选A。通常将DNA的羟基末端称为3′端，磷酸基团末端称为5′端。
4．下列关于操作过程的叙述中，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缓冲液和酶应分装成小份，在－20 ℃储存
C．PCR所用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
解析：选C。为避免外源DNA等因素污染，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，A正确。PCR缓冲液和酶应分装成小份，在－20 ℃储存，使用前，将所需试剂从冰箱取出，放在冰块上缓慢融化，B正确，C错误。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，以免其他成分污染，D正确。
5．DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成( )
A．砖红色 B．橘黄色
C．紫色 D．蓝色
解析：选D。DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色，D正确。还原糖与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀，A错误。脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，B错误。蛋白质与双缩脲试剂生成紫色化合物，C错误。
6．多聚酶链式反应(PCR)是一种体外扩增DNA片段的技术。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。回答以下问题：
(1)细胞内DNA复制过程中，引物的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
而且DNA复制的前提是________。
(2)PCR利用了________原理，可通过控制温度来控制双链的解旋与结合。
(3)PCR技术用到的酶是________________，与细胞内DNA复制时发挥相同作用的酶相比区别在于______________________。
(4)下面表格是DNA体内复制与PCR反应的部分比较结果。通过比较分析，请推导出PCR反应合成DNA子链时能量来源于_____________________________________________________。
原料 ATP
DNA体内复制 四种脱氧核苷酸 需要
PCR反应 脱氧胞苷三磷酸、脱氧腺苷三磷酸脱氧胸苷三磷酸、脱氧鸟苷三磷酸 不需要
(5)假如PCR反应所用的引物含有放射性、模板不具有放射性，且引物不被切除，则经过n次循环，具有放射性的脱氧核苷酸链占总链数的比值为________________________________________________________________________。
解析：(1)DNA具有双螺旋结构，复制时遵循碱基互补配对原则，所以打开氢键，DNA聚合酶方可在引物的引导下从引物3′端开始连接脱氧核苷酸。(2)PCR技术就是模拟细胞内DNA复制的一项技术，只不过该技术中双链的解旋与结合是通过温度来控制的，原因在于DNA具有热变性。(3)TaqDNA聚合酶具有耐高温的特性。(4)DNA无论是体内复制还是体外复制，子链合成过程中都要消耗能量，而PCR反应不加入ATP供能，且加入的原料也不是四种脱氧核苷酸，可见PCR所用原料在水解成相应脱氧核苷酸时，能释放出等同于ATP水解的能量。(5)DNA复制n次产生2n个DNA，共有2n＋1条脱氧核苷酸链，由于母链不具有放射性，所以具有放射性的脱氧核苷酸链占总链数的比值为＝＝。
答案：(1)使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸 解开双链(或打开氢键)
(2)DNA的热变性
(3)Taq DNA聚合酶 耐高温
(4)所用原料水解产生相应脱氧核苷酸时所释放的能量
(5)
[课时作业] [学生用书P95(单独成册)]
一、选择题
1．TaqDNA聚合酶的特点是( )
A．耐高温 B．耐盐酸
C．耐强碱 D．不耐热
解析：选A。TaqDNA聚合酶的特点是耐高温。
2．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 ℃、55 ℃、72 ℃
B．72 ℃、55 ℃、92 ℃
C．55 ℃、92 ℃、72 ℃
D．80 ℃、55 ℃、72 ℃
解析：选A。当温度上升到94 ℃时，双链DNA解旋为单链，称之为变性；当温度下降到55 ℃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TaqDNA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。
3．有关DNA聚合酶与RNA聚合酶的说法，不正确的是( )
A．均以DNA的两条链作为模板
B．均可催化形成磷酸二酯键
C．均以氨基酸作为基本组成单位
D．催化生成的产物不相同
解析：选A。DNA聚合酶催化合成DNA时，以DNA分子的两条链为模板；RNA聚合酶催化转录合成mRNA时，以DNA分子的一条链为模板，A错误；由于磷酸与五碳糖是通过磷酸二酯键相连，所以DNA聚合酶与RNA聚合酶都是通过形成磷酸二酯键逐个连接上核苷酸，B正确；DNA聚合酶与RNA聚合酶的本质为蛋白质，都以氨基酸作为基本组成单位，C正确；DNA聚合酶催化合成DNA，RNA聚合酶催化转录合成mRNA，D正确。
4．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的缓冲液和自动温度控制仪器
解析：选B。PCR反应需要在一定缓冲液中进行，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。
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：选C。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。
6．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．①②③④ D．②③④⑤
解析：选C。PCR是一种体外扩增DNA的技术，是一种酶促反应，利用了DNA的热变性原理，引物决定了扩增的特异性，扩增片段一般以2n的方式积累，C正确。
7．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
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：选C。PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比较，主要有两点不同：PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA，长度通常为15～40个核苷酸；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。
8．多聚酶链式反应(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，其简要过程如下图所示。下列关于PCR技术的叙述，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：选C。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。
9．以下为形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图。据图分析，下列说法正确的是( )
A．催化①过程的酶是RNA聚合酶
B．④过程发生的变化是引物与单链DNA结合
C．催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，都能耐高温
D．如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中，A与U之和也占该DNA碱基含量的40%
解析：选B。①过程为逆转录过程，故催化①过程的酶是逆转录酶，A错误；④为退火过程，发生的变化是引物与互补DNA链结合，B正确；催化②过程(DNA复制)需要的酶是DNA聚合酶，催化⑤过程(延伸)的酶是耐高温DNA聚合酶——TaqDNA聚合酶，C错误；根据碱基互补配对原则A—T，U—A，如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中，A与T之和也占该DNA碱基含量的40%，而DNA分子中不含碱基U，D错误。
10．退火温度是影响PCR特异性的较重要因素。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．模板链加热解旋已经变性不可能再次结合
D．加入引物的量足够多而模板链数量少
解析：选C。退火的原理是碱基互补配对，解旋后DNA分子变成单链，碱基序列未发生改变，冷却后仍可以进行退火，C项错误。
11．某考古学家在西伯利亚泰加林地区的冰中，发现了一种冰冻的已灭绝的巨大动物的肌肉。他想了解该巨型动物的DNA与现今印度大象的DNA的相似性，于是做了如下检测工作，其中正确的操作步骤及顺序是( )
①降低温度，检测处理后形成的杂合DNA双链区段
②通过PCR技术扩增巨型动物和大象的DNA
③把巨型动物的DNA导入大象的细胞中
④在一定的温度条件下，将巨型动物和大象的DNA水浴共热
A．②④③ B．②④③①
C．③④① D．②④①
解析：选D。要想对比两个DNA分子的相似性，首先需要有足够的样本，所以先扩增；然后在一定温度下，使其变性，解成单链；再降低温度，检测杂合DNA双链区段。
12．下图a、b、c均为PCR扩增的DNA片段，下列有关说法正确的是( )
A．片段a、b、c的长度均相同
B．片段a、b只是第一次循环的产物
C．片段c最早出现在第二次循环的产物中
D．经过30次循环后，片段c的数量为230
解析：选C。图中片段a、b只有一种引物，是以原始DNA链为模板复制而来，其长度比片段c长，A项不正确。由于原始模板在每次循环中均可作为模板，则每次循环都能产生图中片段a、b，B项不正确。由于第一次循环的产物只有一种引物，而图中片段c有两种引物，则最早出现在第二次循环的产物中，C项正确。经过30次循环后，得到的DNA片段总数为230，这也包括图中的片段a、b，故D项不正确。
二、非选择题
13．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94 ℃、55 ℃、72 ℃。(2)引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一段单链DNA，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94 ℃时，双链DNA解旋为单链。(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TaqDNA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 退火 延伸
(2)单链DNA
(3)加热到94 ℃ 双链DNA解旋成两条单链
(4)4种脱氧核苷酸
14．美国科学家穆里斯发明了PCR技术，它是一种DNA“复印机”，可以在数小时内，将一个DNA复制出1 000亿个，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。请回答下列问题：
(1)在DNA扩增时，需要大量的____________________作为原料，在耐高温的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)PCR技术中，DNA分子解旋时，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。
(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：(1)体外扩增DNA时，与体内DNA复制需要的原料相同，即四种游离的脱氧核苷酸；同时还需要母链解旋后的单链为模板等。(2)PCR技术中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，在DNA复制过程中需要较高的温度，所以需要耐高温的TaqDNA聚合酶。TaqDNA聚合酶是科学家从温泉中找到的，能够耐95 ℃高温。(3)耐高温酶的发现应用也说明了地球上生物多样性中基因多样性的重要作用，体现了保护生物多样性的重要意义。
答案：(1)脱氧核苷酸 模板
(2)变性(失活) TaqDNA聚合酶
(3)多样性 基因
15．在进行DNA亲子鉴定时，需大量的DNA，PCR技术(多聚酶链式反应)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。据此回答下列问题：
(1)图中的变性、延伸分别是指________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)假设PCR反应中的DNA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)某样品DNA分子中引物之间的序列共含3 000个碱基对，碱基数量满足：＝，若经5次循环，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)。
解析：(1)PCR技术中DNA变性是指作为模板的TaqDNA双链解旋形成单链。延伸是指在TaqDNA聚合酶的作用下，原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链。
(2)因DNA为半保留复制方式，不管复制几次，子代中始终有2个DNA含有模板DNA单链。DNA复制子代以指数式2n增长，n＝复制次数，故复制30次形成230个DNA片段。
(3)在双链DNA分子中，A＝T，G＝C，由＝推出A/C＝，C＝2A ①；A＋C＝碱基总数 ②，将①式代入②得：A＝1 000。1个DNA分子复制5次，增加了25－1＝31个DNA，故至少需要1 000×31＝31 000个腺嘌呤脱氧核苷酸。
答案：(1)模板DNA双链解旋形成单链 在TaqDNA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)31 000
16．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。
(2)在相应的横线上写出循环一次后生成的DNA分子。
(3)若将作为原料的四种脱氧核苷酸用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________________。
解析：(1)DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链，所以引物就提供了3′端，子链延伸方向为5′→3′，引物Ⅰ与b链部分碱基互补，引物Ⅱ则与a链部分碱基互补，且连接到a链的3′端，故引物Ⅱ的结构为5′—G—A—OH。(2)经过一次循环后，产生的两个DNA分子分别含有引物Ⅰ和引物Ⅱ。(3)由于作为原料的四种脱氧核苷酸被32P标记，所以新合成的子链均含有放射性，一次循环后的两个DNA分子中各有一条链含32P，若复制n次，共产生单链2n×2，其中只有DNA母链不含32P，则其所占比例为2/(2n×2)＝。(4)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。(5)DNA中杂质蛋白的去除，利用酶的专一性，应加入蛋白酶。
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
(4)DNA解旋 热变性
(5)蛋白酶
PAGE
1
(共50张PPT)
第四章 生物化学与分子生物学技术实践
第四章 生物化学与分子生物学技术实践
池盖
样品池及池盖
高温、高压
运行
微量离心管
电源
清洁
PCR实验室
防护服
防护手套
所有的电源
模板DNA
引物
TaqDNA聚合酶
94
解旋
55
引物
72
碱基互补配对
DNA双链
1μL
5μL
29μL
5min
2min
TaqDNA聚合酶
94℃
94℃
30s
55℃
30s
72℃
1min
72℃
1min
冰醋酸
乙醛
沸水浴
蓝色
×
×
√
×
两种引物
TaqDNA聚合酶
DNA序列呈指数扩增
2n
m×2n
引物
自动取液器
低速
94
72
72
↓
↓
↓
3′
5′
3′
二苯胺
二苯胺
沸水浴
蓝色
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放
教材导读
JIAO CAIDAO DU
预习导学·思维启动
梳理教材·夯实基础
主题探究讲练互动
师生互动·突破重难
复制原理
DNA分子
试剂
的测定
P
C
紫外分光光
变性→→延伸程序R定量分析法度法或琼脂
技术
糖凝胶电泳
法
关键酶
发明者→穆里斯
