2014屆高考生物 解題高效訓練 第4講 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)與植物有效成分的提取（含解析）新人教版選修1

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1、第四講DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)與植物有效成分的提取 [課堂考點集訓] 考點一　DNA與蛋白質(zhì)的提純 1．(2013·鹽城二模)下列關(guān)于DNA和蛋白質(zhì)提取與分離實驗的敘述正確的有(　　) A．提取細胞中的DNA和蛋白質(zhì)都需用蒸餾水漲破細胞 B．用不同濃度NaCl溶液反復(fù)溶解與析出DNA，可去除蛋白質(zhì) C．蛋白質(zhì)提取和分離過程中進行透析可去除溶液中的DNA D．蛋白質(zhì)和DNA中，只有蛋白質(zhì)可以用電泳的方法進行分離純化 解析：選B　如果提取動物細胞中的DNA和蛋白質(zhì)可以用蒸餾水漲破細胞，但是如果用植物細胞來提取DNA，那么用蒸餾水就無法漲破細胞，所以應(yīng)根據(jù)細胞的結(jié)構(gòu)特點選擇不同的方法破

2、碎細胞(常用的有研磨法、超聲波法、酶解法等)。透析法可以將蛋白質(zhì)與其他小分子化合物如無機鹽、單糖、雙糖、氨基酸等分離，但是不能將蛋白質(zhì)與DNA分開。蛋白質(zhì)和DNA都是大分子物質(zhì)，皆可以用電泳的方法進行分離純化。DNA在NaCl溶液中的溶解度隨NaCl溶液濃度的不同而變化，當NaCl的物質(zhì)的量濃度為0.14 mol/L時，DNA的溶解度最低，利用這一原理，可以使溶解在NaCl溶液中的DNA析出。 2．(2011·廣東高考)以下關(guān)于豬血紅蛋白提純的描述，不正確的是(　　) A．洗滌紅細胞時，使用生理鹽水可防止紅細胞破裂 B．豬成熟紅細胞中缺少細胞器和細胞核，提純時雜蛋白較少 C．血紅蛋白的

3、顏色可用于凝膠色譜法分離過程的監(jiān)測 D．在凝膠色譜法分離過程中，血紅蛋白比相對分子質(zhì)量較小的雜蛋白移動慢 解析：選D　生理鹽水與細胞內(nèi)液的濃度相等?？煞乐辜t細胞因過量吸水而漲破。在凝膠色譜法分離血紅蛋白的過程中，可根據(jù)其顏色監(jiān)測血紅蛋白的洗脫情況。蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量越大，在凝膠色譜法分離過程中的移動速度越快。 考點二　植物有效成分的提取與分離 3．有關(guān)植物芳香油的提取方法的敘述正確的是(　　) ①植物芳香油具有較強的揮發(fā)性，能隨水蒸氣蒸發(fā)，因此可利用蒸餾法提取?、趬赫シㄊ抢脵C械壓力榨出芳香油?、蹖⑿迈r的植物材料浸泡在用于萃取的有機溶劑中，然后蒸去溶劑，即可獲得植物芳香油，此為萃取法

4、 A．①②　　　　　　 B．①③ C．②③ D．①②③ 解析：選A　植物芳香油是有機物，利用其溶解性的特點，可用多種方法提取。若使用萃取法，原料應(yīng)粉碎且干燥后浸泡于有機溶劑，然后蒸發(fā)出有機溶劑。 4．(2013·長春二調(diào))下列對胡蘿卜素提取過程的分析正確的是(　　) A．在把新鮮的胡蘿卜切成米粒大小的顆粒置于烘箱中烘干時，溫度越高、干燥時間越長，烘干效果越好 B．在萃取過程中，在瓶中安裝冷凝回流裝置是為了防止加熱時有機溶劑揮發(fā) C．在濃縮干燥前，沒有必要進行過濾 D．將濾液用蒸餾裝置進行蒸餾，要收集蒸發(fā)出去的液體，蒸發(fā)出去的是胡蘿卜素，留下的是有機溶液 解析：選B　在烘干

5、胡蘿卜顆粒時要控制好溫度和時間，溫度太高、干燥時間太長，會導(dǎo)致胡蘿卜素分解；在濃縮干燥前，要將萃取液進行過濾，除去不溶物；將濾液用蒸餾裝置進行蒸餾，蒸發(fā)掉有機溶劑，留下濃縮的胡蘿卜素液；在萃取過程中，在瓶中安裝冷凝回流裝置是為了防止加熱時有機溶劑揮發(fā)。 考點三　PCR技術(shù) 5．多聚酶鏈式反應(yīng)(PCR)是一種體外迅速擴增DNA片段的技術(shù)。請回答下列有關(guān)PCR技術(shù)的基本原理及應(yīng)用問題。 (1)DNA的兩條鏈是反向平行的，通常將__________的末端稱為5′端，當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的______________開始延伸DNA鏈。 (2)PCR利

6、用DNA的熱變性原理解決了打開DNA雙鏈的問題，但又導(dǎo)致了DNA聚合酶失活的新問題。到20世紀80年代，科學家從一種Taq細菌中分離到____________，它的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用解決了上述問題。要將Taq細菌從其他普通的微生物中分離出來，所用的培養(yǎng)基叫____________。 (3)PCR的每次循環(huán)可以分為____________________三步。假設(shè)在PCR反應(yīng)中，只有一個DNA片段作為模板，請計算在5次循環(huán)后，反應(yīng)物中大約有____________個這樣的DNA片段。 (4)請用簡圖表示出一個DNA片段PCR反應(yīng)中第二輪的產(chǎn)物。 解析：(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已經(jīng)存在

7、的核酸的3′-羥基上，與DNA母鏈結(jié)合的RNA引物就提供這個羥基。 (2)因PCR利用了DNA的熱變性原理解決了打開DNA雙鏈的問題，所以用于催化DNA復(fù)制過程的DNA聚合酶要具有耐高溫的特性。用選擇培養(yǎng)基可將Taq細菌從其他普通的微生物中分離出來。 (3)DNA復(fù)制兩條鏈均作為模板，進行半保留式復(fù)制，所以復(fù)制5次后得到的子代DNA分子數(shù)為25＝32個。 (4)新合成的DNA鏈帶有引物，而最初的模板DNA的兩條鏈不帶有引物。 答案：(1)磷酸基團　3′端 (2)耐高溫的Taq DNA聚合酶　選擇培養(yǎng)基 (3)變性、復(fù)性和延伸　32 (4) [課下綜合檢測] 一、選擇題

8、 1．(2013·哈爾濱一模)在玫瑰精油的提取和胡蘿卜素的提取過程中共有的操作是(　　) A．紙層析 B．水浴加熱 C．過濾 D．加入NaCl 解析：選C　紙層析法用于胡蘿卜素的鑒定；水浴加熱用于胡蘿卜素的萃??；在玫瑰精油的提取和胡蘿卜素的提取過程中都要用到過濾；在玫瑰精油的提取中加入NaCl使油水分層。 2．(2013·黃岡模擬)在蒸餾過程中，要提高產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)該采取的措施是(　　) A．提高蒸餾溫度，延長蒸餾時間 B．提高蒸餾溫度，縮短蒸餾時間 C．降低蒸餾溫度，縮短蒸餾時間 D．降低蒸餾溫度，延長蒸餾時間 解析：選D　高溫蒸氣會導(dǎo)致提取的香精色澤、香味較差，應(yīng)

9、該降低蒸餾溫度；溫度降低了，也應(yīng)延長蒸餾時間。 3．下列有關(guān)“DNA的粗提取與鑒定”實驗原理的敘述正確的是(　　) A．DNA在NaCl溶液中的溶解度，隨NaCl溶液濃度的降低而減小 B．利用DNA不溶于酒精的性質(zhì)，可除去細胞中溶于酒精的物質(zhì)而得到較純的DNA C．DNA是大分子有機物，易溶于水也溶于某些有機溶劑 D．在沸水浴中，DNA遇二苯胺會出現(xiàn)紫色反應(yīng) 解析：選B　DNA在NaCl溶液中的溶解規(guī)律如下圖。DNA不溶于水和酒精等有機溶劑。在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺后呈現(xiàn)藍色。 4．下列操作過程的敘述中錯誤的是(　　) A．PCR實驗中使用的微量離心管、槍頭、緩沖液以

10、及蒸餾水等在使用前必須進行高壓滅菌 B．PCR所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在－20℃儲存 C．PCR所用的緩沖液和酶從冰箱拿出之后，迅速融化 D．在微量離心管中添加反應(yīng)成分時，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必須更換 解析：選C　為了防止外源DNA等因素的污染，PCR實驗中使用的微量離心管、槍頭、緩沖液以及蒸餾水等在使用前必須進行高壓滅菌；所用的緩沖液及酶應(yīng)分裝成小份保存，并使用一次性槍頭。在冰箱中放置的緩沖液和酶從冰箱中取出后應(yīng)放在冰塊上緩慢融化，而不能迅速融化。 5．下列有關(guān)“DNA的粗提取與鑒定”實驗的敘述，正確的是(　　) A．利用DNA溶于酒精，而蛋白質(zhì)不溶于酒精，

11、可將DNA與蛋白質(zhì)分離 B．利用高溫能使蛋白質(zhì)變性，卻對DNA沒有影響的特性，可將DNA與蛋白質(zhì)分離 C．在溶有DNA的物質(zhì)的量濃度為2 mol/L的氯化鈉溶液中緩緩加入蒸餾水，輕輕攪拌后過濾，取濾液進行以后的實驗 D．在DNA濾液中加入嫩肉粉，通過木瓜蛋白酶的作用，可將DNA與蛋白質(zhì)分離 解析：選D　利用DNA不溶于酒精，而蛋白質(zhì)溶于酒精，可將DNA和蛋白質(zhì)分開。溫度過高也會影響DNA的特性，如PCR技術(shù)。在物質(zhì)的量濃度為2 mol/L的氯化鈉溶液中DNA溶解度最大，但加入蒸餾水后，DNA溶解度降低，DNA析出，過濾后應(yīng)取其黏稠物進行以后的實驗。蛋白酶能分解蛋白質(zhì)，而不能分解DNA。

12、 6．紅細胞中含有大量血紅蛋白，我們可以選用豬、牛、羊或其他脊椎動物的血液進行實驗來提取和分離血紅蛋白。下列對血紅蛋白提取和分離的敘述，錯誤的是(　　) A．血紅蛋白提取和分離一般按照樣品處理→粗分離→純化→純度鑒定的順序進行 B．純化過程中要用生理鹽水充分溶脹凝膠來配制凝膠懸浮液 C．粗分離時透析的目的是去除相對分子質(zhì)量較小的雜質(zhì) D．可經(jīng)SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳進行純度鑒定 解析：選B　蛋白質(zhì)的提取和分離一般分為四步：樣品處理、粗分離、純化和純度鑒定，提取和分離血紅蛋白時，首先通過洗滌紅細胞、血紅蛋白的釋放、離心等操作收集到血紅蛋白溶液，即樣品處理；再通過透析法除去相對分子質(zhì)

13、量較小的雜質(zhì)，即樣品的粗分離；然后通過凝膠色譜法將相對分子質(zhì)量較大的雜蛋白除去，即樣品純化，純化過程中凝膠應(yīng)用蒸餾水充分溶脹后，配制成凝膠懸浮液，而不是用生理鹽水；最后經(jīng)SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳進行純度鑒定。 7．下列植物芳香油的提取所選取的原料、植物芳香油的名稱及適宜的提取方法不正確的是(　　) A．玫瑰花、玫瑰精油、壓榨法 B．橘皮、橘皮精油、壓榨法 C．茉莉花、茉莉浸膏、萃取法 D．薰衣草莖和葉、熏衣草油、蒸餾法 解析：選A　蒸餾法一般適用于提取揮發(fā)性的芳香油；壓榨法一般適用于對易焦糊原料的提?。惠腿》ㄟm用范圍較廣。 8．研究發(fā)現(xiàn)柚皮精油和乳酸菌素(小分子蛋白質(zhì))均有抑菌

14、作用，兩者的提取及應(yīng)用如下圖所示。抑菌實驗中，在長滿致病菌的平板上，會出現(xiàn)以抑菌物質(zhì)為中心的透明圈。下列相關(guān)敘述不正確的是(　　) A．柚皮易焦糊，宜采用壓榨法提取柚皮精油 B．篩選乳酸菌A時可選用平板劃線法或稀釋涂布平板法 C．電泳法純化乳酸菌素時，若分離帶電荷相同的蛋白質(zhì)，則其分子量越大，電泳速度越快 D．可通過測定透明圈的大小來比較柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果 解析：選C　柚皮精油的提取一般用壓榨法；篩選菌種一般用固體選擇培養(yǎng)基，常用接種方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法；電泳法純化乳酸菌素時，若分離帶電荷相同的蛋白質(zhì)，則其分子量越大，電泳速度越慢；抑菌實驗中，在長滿致病菌的

15、平板上，會出現(xiàn)以抑菌物質(zhì)為中心的透明圈，可通過測定透明圈的大小來比較柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。 二、非選擇題 9．根據(jù)植物芳香油提取的相關(guān)知識，回答下列問題： (1)玫瑰精油的提取可使用如圖所示裝置，這種方法叫____________法；蒸餾時收集的蒸餾液____________________(填“是”或“不是”)純的玫瑰精油，原因是________________________。進水口是圖中的________(填圖中的編號)。 (2)檸檬芳香油的提取常用________法。 (3)胡蘿卜素是________色的結(jié)晶。從胡蘿卜中提取胡蘿卜素常用________法，常用做溶

16、劑的為________(填“水溶性有機溶劑”或“水不溶性有機溶劑”)。 解析：(1)不同的植物精油的提取方法不同，玫瑰精油穩(wěn)定性強，難溶于水，用水蒸氣蒸餾法提取。(2)因為在水中蒸餾會導(dǎo)致檸檬原料焦糊和其中的有效成分水解，所以檸檬芳香油的制備一般用壓榨法。(3)胡蘿卜素是脂溶性的，所以能用水不溶性有機溶劑進行萃取。 答案：(1)水蒸氣蒸餾　不是　玫瑰精油隨水蒸氣一起蒸餾出來，所得到的是油水混合物　③　(2)壓榨　(3)橘黃　萃取　水不溶性有機溶劑 10．下圖表示以雞血為實驗材料進行DNA的粗提取與鑒定的操作程序，請分析回答下列問題：

17、 (1)步驟一中，向雞血細胞液中加入________并攪拌，可使雞血細胞破裂。 (2)步驟二中，過濾后收集含有DNA的________。 (3)步驟三、四的操作原理是__________________________________________________ ________________________________________________________________________， 步驟四通過向溶液中加入________調(diào)節(jié)NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度為________mol/L時

18、，DNA將會析出，過濾去除溶液中的雜質(zhì)。 (4)步驟七：向步驟六過濾后的________中，加入等體積的冷卻的________，靜置2～3 min，溶液中會出現(xiàn)____色絲狀物，這就是粗提取的DNA。 (5)步驟八：DNA遇________試劑，沸水浴5 min，冷卻后，溶液呈________色。 解析：破碎紅細胞應(yīng)用蒸餾水，使之吸水漲破。DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，在2 mol/L的NaCl中DNA溶解，在0.14 mol/L的NaCl溶液中DNA析出?？赏ㄟ^加入蒸餾水將2 mol/L NaCl溶液稀釋為0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出。DNA不溶于冷酒精

19、，遇二苯胺加熱呈藍色反應(yīng)。 答案：(1)蒸餾水　(2)濾液　(3)DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，通過控制NaCl溶液的濃度去除雜質(zhì)　蒸餾水　0.14　(4)濾液　酒精　白　(5)二苯胺　藍 11．(2013·煙臺調(diào)研)某生物興趣小組在“蛋白質(zhì)的提取和分離”實驗中，準備從豬的血液中初步提取血紅蛋白，設(shè)計的“血紅蛋白提取、分離流程圖”如下： 請回答下列有關(guān)問題： (1)樣品處理中紅細胞的洗滌要用____________________反復(fù)沖洗、離心。向紅細胞懸液中加入一定量的低濃度pH＝7.0的緩沖液并充分攪拌，可以破碎紅細胞，破碎細胞的原理是__

20、______________。 (2)血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是______________，若要盡快達到理想的透析效果，可以________________(寫出一種方法)。 (3)電泳利用了待分離樣品中各種分子的____________________________________等的差異，而產(chǎn)生不同遷移速度，實現(xiàn)各種分子的分離。 (4)一同學通過血紅蛋白醋酸纖維薄膜電泳，觀察到正常人和鐮刀型細胞貧血癥患者的血紅蛋白電泳結(jié)果如圖所示。由圖可知攜帶者有______________種血紅蛋白，從分子遺傳學的角度作出的解釋是_____________________________

21、_______________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)洗滌紅細胞所用的溶液是生理鹽水，根據(jù)滲透作用原理，將紅細胞置于低滲溶液中，紅細胞會吸水漲破，釋放出血紅蛋白。(2)血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是除去樣品中的小分子雜質(zhì)；可通過增加緩沖液的量或及時更換緩沖液等方法縮短透析時間，盡快達到理想的透析效果。(3)由于各種分子帶電性質(zhì)以及分子大小、形狀等的差異，在電泳過程中產(chǎn)生了不同的遷移速度，實現(xiàn)各種分子的分離。(4)根據(jù)圖示可知，鐮刀型細胞貧血癥的攜帶者含有兩種血紅蛋白，原因是攜帶者具有(控制血紅蛋白的)一對等位基因，分別控制合成兩種不同的蛋白質(zhì)。 答案：(1)生理鹽水　滲透原理(當外界溶液濃度低于動物細胞內(nèi)液濃度時，細胞吸水漲破) (2)除去小分子雜質(zhì)　增加緩沖液的量或及時更換緩沖液 (3)帶電性質(zhì)以及分子大小、形狀 (4)2　攜帶者具有(控制血紅蛋白的)一對等位基因，可以控制合成兩種不同的蛋白質(zhì)