【状元之路】（新课标通用）2022高考生物一轮复习 专题三 DNA和蛋白质技术与植物有效成分的提取

【状元之路】（新课标通用）2022高考生物一轮复习选1-3专题三DNA和蛋白质技术与植物有效成分的提取考题反馈抓落实自主演练我成功1.现代生物学已向两个方面发展，宏观研究的水平为生态系统水平，微观研究的水平为分子水平。对于分子的研究，其物质的提取和分离显得尤为重要。下面是物质提取和分离的相关问题，请回答：(一)DNA分子的提取和分离(1)在提取菜花细胞中的DNA时，采用的是研磨法，为什么不能像用鸡血那样，用蒸馏水使其破裂？(2)在提取实验过程中用到两种浓度的NaCl溶液，说明其作用：①2mol/LNaCl溶液：____________________；②0.14mol/LNaCl溶液：________________。(3)在整个操作过程中，每100mL血液中加入3g柠檬酸钠的作用是__________。(4)鉴定DNA所用的试剂是__________。(二)血红蛋白的提取和分离(1)在血红蛋白的提取和分离过程中：粗分离、纯化和纯度鉴定时，都会用到缓冲溶液，其作用是__________。(2)在洗脱过程中，对洗脱液的流速要求稳定的目的是__________。(三)不同的化学物质，其理化特性不同，提取方法也有所差异，如胡萝卜素不溶于水，易溶于__________，因此可以用__________方法进行提取。答案：(一)(1)植物细胞具有细胞壁，不会吸水涨破，只有通过研磨，才能释放出DNA。(2)①溶解DNA分子，过滤并除去不溶于NaCl溶液的杂质　②使DNA分子析出，过滤并除去溶于NaCl溶液中的杂质　(3)防止出现凝血　(4)二苯胺(二)(1)维持血红蛋白环境中pH的稳定(2)维持操作压的稳定(三)有机溶剂　有机溶剂萃取解析：(一)(1)DNA分子提取中理想的材料为富含DNA的细胞，动物中鸡血红细胞具有细胞核，放入蒸馏水中会使细胞涨破释放出DNA，而植物细胞中含有细胞壁不能因吸水而涨破。(2)实验过程中两次用到NaCl溶液，初次为2mol/L的NaCl溶液，用于溶解DNA，而0.14mol/L的NaCl溶液会使DNA析出。(3)为了防止凝血现象的发生应加入柠檬酸钠。(4)鉴定DNA所用的试剂为二苯胺试剂。6\n(二)(1)为保持蛋白质的生理活性，防止变性从而用缓冲液保持pH的恒定。(2)洗脱液的流速变化过快，易使操作压变化过大，从而使洗脱物质的下降速率变化过大，导致分离纯化不充分。(三)胡萝卜素的化学性质比较稳定，不溶于水，易溶于有机溶剂。因此可以用有机溶剂作萃取剂，以萃取的方法来提取。2．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__________。答案：(1)5′—G—A—OHHO—A—G—5′5′—G—G…T—C—3′　3′—C—C……A—G—5′　　　　　　72℃(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′6\n(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5′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，复性结果为：5′—G—G……T—C—3′HO—A—G—5′(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各有一条链含32P。若复制n次，产生子链共2n×2，其中只有DNA母链不含32P，则其所占比例为2/(2n×2)＝1/2n。(4)DNA复制是以两条母链为模板，按照碱基互补配对原则进行的，因此，首先要解旋，使两条母链的碱基暴露出来，才能按照碱基互补配对的原则把相应的碱基一个个地连接起来。只有解旋后再以母链为模板合成一小段引物，引物才起作用。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)本题考查了DNA中杂质蛋白质的去除，利用酶的专一性，加入蛋白酶即可去除。规律方法：引物的作用是提供DNA聚合酶的起点3′端，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．PCR技术有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行研究的问题，而被广泛应用，此过程需要一种TaqDNA聚合酶。请回答有关问题：(1)体内DNA复制过程中用解旋酶打开双链DNA，而PCR技术中应用__________。(2)TaqDNA聚合酶是从水生耐热细菌Taq中分离的。①为什么Taq细菌能从热泉中被筛选出来呢？__________________。②TaqDNA聚合酶的功能是__________。③TaqDNA聚合酶的化学本质为蛋白质，可用__________法和__________法进行分离。④为了使TaqDNA聚合酶能够多次反复利用，可采用__________技术，常用的方法为__________。(3)从土壤中分离分解尿素的细菌时，应采取的措施是__________________，原因是__________________。(4)相对于细菌分离，DNA分子的分离和提取操作要复杂得多。①在DNA提取中两次用到蒸馏水，其目的分别是________________、________________。②实验中能否以哺乳动物成熟的红细胞为实验材料？为什么？________________________。(5)与体内DNA复制相比较，PCR反应要在__________中才能进行，6\n并且要严格控制__________条件。(6)PCR中加入的引物有__________种，加入引物的作用是__________。答案：(1)高温使DNA分子热变性(2)①热泉70～80℃的高温条件淘汰了绝大多数微生物②催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键③凝胶色谱　电泳④固定化酶　化学结合法、物理吸附法(3)将细菌在培养基中培养，其中唯一的氮源是尿素　只有能分解尿素的细菌才能在该培养基上生长和繁殖(4)①使血细胞破裂，释放出DNA分子　稀释NaCl溶液，使DNA分子析出②不能，哺乳动物成熟的红细胞中无DNA分子(5)一定的缓冲溶液　温度(6)2　作为DNA复制的起点解析：(1)PCR技术中用高温使DNA分子中的氢键打开，从而解旋。(2)①利用细菌特有的特性而与其他细菌区分开来，Taq细菌具有耐高温的特性，放在高温环境下，其他绝大多数细菌死亡，而Taq细菌得以保留。②在DNA分子复制中，TaqDNA聚合酶将两个脱氧核苷酸的脱氧核糖和另一脱氧核苷酸的磷酸连接形成磷酸二酯键。③蛋白质的分离可以根据其分子大小和带电的多少使之分离，即凝胶色谱法和电泳法。④固定化酶的优点即为可重复利用，由于酶分子小，可以用化学结合法，也可用物理吸附法，而不用包埋法。(3)在分离分解尿素的细菌时，应在培养基中加入尿素这一种氮源而使不能利用尿素的细菌不能生存。(4)①在使用蒸馏水时，第一次使血细胞破裂，第二次使NaCl溶液浓度降低至0.14mol/L。(5)PCR反应是在一定的缓冲溶液中进行的，并需严格控制好温度条件。(6)PCR中与体内DNA复制过程中的原料是完全相同的，并加入小段DNA或RNA作为引物。引导DNA复制，可以使游离的脱氧核苷酸与之结合形成磷酸二酯键，成为DNA复制的起点。4．科学家发现家蝇体内存在一种扩展力活性蛋白。这种蛋白质具有极强的抗菌能力，受到研究者重视。(1)分离该抗菌蛋白可用电泳法，其原理是根据蛋白质分子的__________、大小及形状不同，在电场中的__________不同而实现分离。(2)可用金黄色葡萄球菌来检验该蛋白的体外抗菌特性抗菌实验所用培养基中的牛肉膏和蛋白胨主要为细菌生长提供__________和__________。(3)分别在加入和未加入该抗菌蛋白的培养基中接种等量菌液。培养一定时间后，比较两种培养基中菌落的__________，确定该蛋白质的抗菌效果。(4)细菌培养常用的接种方法有__________和__________。实验结束后，对使用过的培养基应进行__________处理。答案：(1)电荷(带电情况)　迁移速度6\n(2)碳源　氮源(3)数量(4)平板画线法　稀释涂布平板法(稀释混合平板法)　灭菌解析：不同蛋白质分子的带电情况、大小及形状不同，导致其在电泳时在电场中的迁移速度不同而实现分离。将抗菌蛋白加入金黄色葡萄球菌培养基后，可根据菌落多少来判断其抗菌效果。5．根据从胡萝卜中提取胡萝卜素的相关知识及胡萝卜素的性质，回答下列问题。(1)胡萝卜素是__________色的结晶。从胡萝卜中提取胡萝卜素，常用__________作为溶剂，原因是__________。(2)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是__________法。用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、干燥、__________、__________、__________。(3)在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，应严格将__________和__________控制在一定范围内，原因是__________。(4)提取的胡萝卜素可通过__________法进行鉴定，在鉴定过程中需要用__________对照。(5)一般情况下，提取胡萝卜素时，提取效率与原料颗粒的含水量成__________比。答案：(1)橘黄　亲脂性有机溶剂(或有机溶剂)　胡萝卜素是脂质物质(2)萃取　萃取　过滤　浓缩(3)温度　时间　温度过高和时间过长会导致胡萝卜素分解(4)纸层析　标准样品(5)反解析：胡萝卜素为橘黄色结晶，易溶于亲脂性有机溶剂，萃取后可用层析法进行鉴定，提取时，原料的含水量越低，提取效率越高。下图是利用PCR技术和电泳技术进行的某一次亲子鉴定结果图谱，请根据图谱和所学知识回答问题。(1)PCR技术能把某一DNA分子片段进行扩增。它是利用了DNA的________原理，通过控制________来控制DNA________与结合。(2)利用PCR技术扩增DNA的过程中还需要________酶的作用，但它必须在相应的________的作用下才能完成对DNA的复制。假若有一段DNA序列为：6\n5′—GTTAACCTTAG—3′3′—CAATTGGAATC—5′所用引物Ⅰ为：5′—GTTA—OH，则引物Ⅱ为：________。(3)图①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。(4)图②为通过提取某小孩和其母亲，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，你认为图②中________是该小孩真正生物学上的父亲。为什么？________________________________________________________________________。答案：(1)热变性　温度　解旋(2)DNA聚合　引物　5′—CTAA—OH(3)6(4)F2　因为C和F2两者之间的DNA指纹图谱相同解析：PCR技术是在体外模拟体内DNA复制过程，利用DNA的热变性原理，替代原有的解旋酶的作用，增加了耐高温的DNA聚合酶，但是要提供现成的引物，引物序列和目的基因的两端的碱基互补配对。氨基酸混合物进行电泳时，相同的氨基酸因为相对分子质量和所带电荷数相同，所以在凝胶上只出现1条带，图①所示图谱出现6条带，所以该多肽由6种氨基酸组成。从遗传角度分析，儿子的DNA一半来自父方，一半来自母方，仔细观察图②不难发现，F1～F4中F1、F3、F4不可能是孩子的父亲，C和F2两者之间的DNA指纹图谱相同，所以F2最可能是其父亲。6