2022年高中生物 专题检测 专题5 DNA和蛋白质技术（含解析）新人教版选修1

2022年高中生物 专题检测 专题5 DNA和蛋白质技术（含解析）新人教版选修1考查知识点及角度难度及题号基础中档稍难DNA的粗提取与鉴定1、2、6、13多聚酶链式反应扩增DNA3、45、14血红蛋白的提取和分离7、8、9、1011、1215A向右的过程为加热(80100 )变性的过程B向左的过程是DNA双链迅速致冷复性C变性与在生物体内解旋过程的条件、实质都相同D图中DNA片段共有4个游离的磷酸基、4个3端解析变性后的DNA在缓慢降温后才会复性；变性与在生物体内解旋过程的条件不同、实质相同；任一DNA片段都有两个游离的磷酸基(5端)和两个3端。答案A6下列关于DNA和蛋白质提取与分离实验的叙述，正确的有()。A提取细胞中的DNA和蛋白质都需用蒸馏水胀破细胞B用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质C蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNAD蛋白质可以用电泳的方法进行分离纯化，但DNA不可用该方法纯化解析DNA也可用电泳法分离纯化；透析只能除去小分子杂质。答案B7下列有关蛋白质的提取和分离的操作，其中排序正确的是()。A样品处理、凝胶色谱操作、SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳B样品处理、凝胶色谱操作、纯化C样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定D样品处理、纯化、粗分离、纯度鉴定解析蛋白质的提取和分离分为样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定四步。A中凝胶色谱操作及SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳为实验操作过程中的技术。答案C8下列对在凝胶柱上加入样品和洗脱的操作不正确的是()。A加样前要使柱内凝胶面上的缓冲液下降到与凝胶面平齐B让吸管管口沿管壁环绕移动，贴壁加样至色谱柱顶端，不要破坏凝胶面C打开下端出口，待样品完全进入凝胶层后直接连接缓冲液洗脱瓶开始洗脱D待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，每5 mL收集一管，连续收集流出液解析待样品完全进入凝胶层后，关闭下端出口，小心加入缓冲液到适当高度，连接缓冲液洗脱瓶，打开下端出口，进行洗脱。答案C9在蛋白质的提取和分离中，下列对样品处理过程的分析正确的是()。A洗涤红细胞的目的是去除血浆中的葡萄糖、无机盐B洗涤时离心速度过小，时间过短，白细胞等会沉淀，达不到分离的结果C洗涤过程选用质量分数0.1%的NaCl溶液(生理盐水)D透析的目的是去除样品中相对分子质量较小的杂质解析洗涤红细胞的目的是去除血浆中除血红蛋白以外的杂蛋白；洗涤时离心速度过大，时间过长，白细胞等会沉淀，达不到分离的效果；洗涤过程选用质量分数为0.9%的NaCl溶液(生理盐水)。答案D10下列是有关血红蛋白提取和分离的相关操作，其中正确的是()。A可采集猪血作为实验材料B用蒸馏水重复洗涤红细胞C血红蛋白释放后应低速短时间离心D洗脱液接近色谱柱底端时开始收集流出液解析为防止细胞吸水涨破，洗涤时要用生理盐水；释放出血红蛋白后，以2 000 r/min进行高速离心；在分离时，要等到红色蛋白质接近色谱柱底端时开始收集流出液。答案A11(xx广州模拟)蛋白质的分离与纯化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透过半透膜的特性，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等，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蛋白质分子不能透过半透膜，而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。答案A12凝胶色谱法分离蛋白质时使用的凝胶是交联葡聚糖凝胶(SephadexG75)，其中G、75的含义分别是()。AG表示凝胶的使用量，75表示加75 g水BG表示凝胶的交联程度，75表示需加热75 CG表示凝胶的交联程度、膨胀程度及分离范围，75表示每克凝胶膨胀时吸水7.5 gDG表示凝胶的膨胀体积，75表示每克凝胶膨胀后体积可达75 cm3解析G表示凝胶交联程度、膨胀程度及分离范围，75表示凝胶得水值，即每克凝胶膨胀时吸水7.5 g。答案C二、非选择题(3小题，共40分)13(13分)DNA在NaCl溶液中的溶解度有二重性，随着NaCl溶液浓度的变化而变化。(1)下列NaCl溶液中能使DNA析出最彻底的一种是_；溶解度最高的一种是_。A质量浓度为0.14 mol/L B质量浓度为2 mol/LC质量浓度为0.15 mol/L D质量浓度为0.3 mol/L(2)DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些物质却可以溶于酒精溶液，利用这一原理可以_，可以推测溶于酒精中的物质可能有_。(3)利用DNA遇_变蓝色的特性，将该物质作为鉴定_的试剂。其实验过程要点是向盛有_的试管中加入4 mL的_。混合均匀后，将试管置于_5 min，待试管_，观察试管中溶液颜色的变化，这个实验也说明DNA耐_温。解析根据实验原理可知DNA在质量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，在质量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中，溶解度最高。DNA存在于染色体上，为了把DNA和其他物质分开，利用DNA不溶于酒精而细胞中的某些物质溶于酒精的方法，除去杂质。利用DNA遇二苯胺(沸水浴)被染成蓝色的特性，可以鉴定提取的DNA。答案(1)AB(2)除去杂质某些脂质、蛋白质、糖类或其他大分子物质(3)二苯胺DNADNA二苯胺试剂沸水浴中加热冷却后高14(11分)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，下图表示合成过程，请据图分析回答下面的问题。(1)A过程高温使DNA变性解旋，对该过程的原理叙述正确的是_。A该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键B该过程用到限制酶破坏磷酸二酯键C该过程不需要解旋酶的作用D该过程与人体细胞的过程完全相同(2)C过程要用到的酶是耐高温的_。这种酶在高温下仍保持活性，因此在PCR扩增时可以_加入，_(需要/不需要)添加。PCR反应除提供酶外，还需要满足的基本条件有：_。(3)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_。解析(1)高温所起的作用类似于解旋酶，使双链DNA变为单链。(2)C过程中PCR技术的延伸阶段，当系统温度上升到72 左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。这种DNA聚合酶在高温下不变性，所以一次性加入即可。(3)PCR技术遵循半保留复制的特点。经过三次循环，共产生23个DNA分子，其中有2个DNA分子含有15N标记。答案(1)C(2)DNA聚合酶一次不需要DNA模板、两种引物、四种脱氧核苷酸，通过控制温度和酸碱度使DNA复制在体外反复进行(3)25%15(16分)(2011高考信息卷)红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的功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或CO2，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_、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)同学乙利用凝胶色谱法进行血红蛋白分离(如图一)，他在操作中加样的正确顺序是_，在执行图一中所示操作时，色谱柱下端连接的尼龙管应该_(打开或关闭)图一加样示意图图二图三(5)图二、图三分别是同学甲、乙利用同一种样品分离得到的结果，则图三中与图二中蛋白质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)对样品的处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析等步骤。其中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)正确的加样顺序可依据样品在色谱柱及凝胶层中的渗入量进行分析，可以得出是；同时进行所示环绕加样时，应关闭下出口。(5)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，分子量相对小的，移动距离大，因此从图二的电泳结果分析，P比N、M移向“”距离大，说明P的分子量相对比较小，因此洗脱出来的时间比较长，符合图三中的丙。答案(1)防止血液凝固(2)红细胞的洗涤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)关闭(5)丙B卷(时间：45分钟满分：100分)考查知识点及角度难度及题号基础中档稍难DNA的粗提取与鉴定1、2、3、47多聚酶链式反应扩增DNA5、61315血红蛋白的提取和分离8、9、10、11、1214一、选择题(12小题，每小题5分，共60分)1下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是()。A利用DNA溶于酒精，而蛋白质不溶于酒精，可将DNA与蛋白质分离B利用高温能使蛋白质变性，却对DNA没有影响的特性，可将DNA与蛋白质分离C在溶有DNA的物质的量浓度为2 mol/L的氯化钠溶液中缓缓加入蒸馏水，轻轻搅拌后过滤，取滤液进行以后的实验D在DNA滤液中加入嫩肉粉，通过木瓜蛋白酶的作用，可将DNA与蛋白质分离解析利用DNA不溶于酒精，而蛋白质溶于酒精，可将DNA和蛋白质分开。温度过高也会影响DNA的特性，如PCR技术。在物质的量浓度为0.2 mol/L的氯化钠溶液中DNA溶解度最大，但加入蒸馏水后，DNA溶解度降低，DNA析出，过滤后应取其黏稠物进行以后的实验。蛋白酶能分解蛋白质，而不能分解DNA。答案D2若从植物细胞中提取DNA，发现实验效果不好，如看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定时不显示颜色反应等。其可能的原因是()。植物细胞中DNA含量低研磨不充分过滤不充分体积分数为95%冷酒精的量过大A B C D导析细胞释放DNA析出DNADNA解析研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少；过滤不充分，也会导致提取的DNA量过少；若用于沉淀DNA的酒精量过少，也会导致DNA的沉淀量少，影响实验效果。答案D3在提取DNA的过程中，最好使用塑料试管和烧杯，目的是()。A不易破碎 B减少DNA的损失C增加DNA的含量 D容易涮洗解析DNA容易吸附在玻璃容器上，所以在提取过程中为了减少DNA的损失，最好使用塑料烧杯和试管盛放鸡血细胞液。答案B4从鸡血细胞滤液中提取DNA所用的提取液是()。ANaCl溶液 B酒精C二苯胺 D柠檬酸钠解析本题考查各试剂在“DNA的粗提取与鉴定”实验中的作用：NaCl溶液：溶解、析出DNA；酒精：溶解蛋白质，提纯DNA；二苯胺：鉴定DNA；柠檬酸钠：防止血液凝固。答案A5PCR反应的最大特点是具有较大扩增能力与极高的灵敏性，但令人头痛的问题是易污染，极其微量的污染即可造成假阳性的产生。下列防止污染的办法中不包括的是()。A将样品的处理、配制PCR反应液、PCR循环扩增及PCR产物的鉴定等步骤分区或分室进行B吸样枪吸样要慢，吸样时尽量一次性完成，枪头小套、小离心管应一次性使用，以免交叉污染C所有PCR试剂都应放置于大瓶分装，以减少重复加样次数，避免污染机会DPCR试剂、PCR反应液应与样品及PCR产物分开保存，不应放于同一冰盒或同一冰箱解析所有的PCR试剂都应放置于小瓶分装，一次性用完，避免因多次使用造成污染。答案C6在PCR实验操作中，下列说法不正确的是()。A在微量离心管中添加各种试剂时，只需一个枪头B离心管的盖子一定要盖严，防止液体外溢C用手轻弹离心管壁的目的是使反应液充分混合D离心的目的是使反应液集中在离心管底部，提高反应效果导析PCR操作步骤：准备移液混合离心反应。解析在微量离心管中添加各种试剂时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头必须更换，确保实验的准确性；离心管的盖子一定要盖严，防止实验中脱落或液体外溢；离心10 s的目的是使反应液集中在离心管底部，提高反应效果。答案A7(2011江苏南京一模)下列关于DNA和血红蛋白的提取与分离的叙述中，错误的是()。A可用蒸馏水涨破细胞的方法从猪红细胞中提取到DNA和蛋白质B用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除部分杂质C透析法分离蛋白质的依据是利用蛋白质不能通过半透膜的特性D进一步分离与纯化血红蛋白可用凝胶色谱法、离心法、电泳法等解析提取DNA的方法是利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同。利用这一特点，选择适当的盐溶液，就能使DNA充分溶解，使杂质沉淀，或相反。提取蛋白质的方法有透析法。进一步分离DNA和蛋白质可利用DNA不溶于酒精，而蛋白质溶解于酒精这一原理。哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和其他膜结构，而DNA的提取实验需要获取较多DNA，因此一般不用哺乳动物的血(包括猪血)做实验，所以蒸馏水涨破细胞的方法不适用于猪血提取DNA。答案A8下列有关蛋白质提取和分离的叙述中，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相同的电极移动解析蛋白质在电场中应向与其自身所带电荷相反的电极移动。答案D9根据血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳图谱示意图分析，所带负电荷最多的球蛋白是()。A1球蛋白 B2球蛋白C球蛋白 D球蛋白解析根据电泳的原理进行分析。带电粒子在电场中向与其电性相反的电极泳动的现象称为电泳，因此，移动越慢的，所带负电荷就越少(点样是在负极)。答案A10释放血红蛋白时，下列有关红细胞膜破裂的原因中，不包括的是()。A红细胞吸水膨胀 B磁力搅拌器的充分搅拌C血红蛋白的变性 D甲苯对细胞膜的溶解解析红细胞洗涤去除血浆蛋白后，再加入一定量的蒸馏水，利用渗透作用原理，使红细胞吸水涨破。同时，加入甲苯有助于对膜的溶解。B项可以加速膜的破裂。答案C11细胞破碎后，各种蛋白质就会被释放出来，再根据蛋白质的不同特性进行提取。下列关于蛋白质提取的措施中，不正确的是()。A酸性蛋白质可用稀碱性溶液提取B水溶性蛋白质可用透析液(中性缓冲液)提取C脂溶性蛋白质可用有机溶剂提取D碱性蛋白质可用强酸性溶液提取解析提取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，使蛋白质溶于试剂中而提取蛋白质。强酸、强碱都会使蛋白质变性而沉淀。答案D12凝胶柱的制作常用玻璃管，在选择玻璃管时应该考虑的因素有()。玻璃管的高度玻璃管的直径样品的体积缓冲溶液的pHA B C D解析影响分离度的主要因素是层析柱的柱高，但在选择玻璃管时，也要考虑玻璃管的直径，保证柱高与直径的比为51101。样品的体积也要考虑，缓冲溶液的pH不影响选择玻璃管。答案A二、非选择题(3小题，共40分)13(10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，并在复性这一步骤中将引物置于合适的位置。(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中脱氧核苷酸用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，加入的物质是_。解析引物的作用是提供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。答案(1)5GAOHHOAG5(2)或(3)每个DNA分子各有一条链含32P1/2n(4)DNA解旋热变性(5)蛋白酶14(18分)红细胞含有大量血红蛋白，血红蛋白的主要功能是携带O2或CO2，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，请回答下列有关问题。(1)实验前取新鲜的血液，要切记在采血容器中预先加入檬酸钠，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_以上所述的过程即是样品处理，它包括_、_、收集血红蛋白溶液。(2)洗涤红细胞的目的是_。(3)你如何知道红细胞已洗涤干净？_。(4)分离红细胞时的离心速度及离心时间分别是_。(5)若离心速度过高和时间过长结果会怎样？_。(6)将收集的血红蛋白溶液放在透析袋中进行透析，即样品的粗分离。透析的目的是_。透析的原理是_。(7)然后通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，最后经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。样品纯化的目的是_。解析人或哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和细胞器，杂质相对较少，提取血红蛋白相对较容易，而其他动物如鸟类、两栖类等动物红细胞中含细胞核及大量的细胞器不易提取血红蛋白。为防止血液凝固，在采血容器中要预先加入抗凝血剂柠檬酸钠。样品的处理包括红细胞洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液。洗涤红细胞的目的是去除杂质蛋白，以利于后续步骤分离纯化。重复洗涤三次，直至上清液中没有黄色，表明红细胞已洗涤干净。采集的血样要及时分离红细胞，分离时采取低速短时间离心，如500 r/min 离心2 min。若离心速度过高和时间过长会使白细胞和淋巴细胞一起沉淀，得不到纯净红细胞，影响后续血红蛋白提取的纯度。答案(1)防止血液凝固红细胞的洗涤血红蛋白的释放(2)去除血浆蛋白(3)离心后的上清液没有黄色(4)低速500 r/min；短时间如2 min(5)离心速度过高和时间过长会使白细胞等一同沉淀，得不到纯净的红细胞，影响后续血红蛋白的提取纯度(6)去除分子量较小的杂质透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内(7)通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去 15(12分)材料：饲料原料中的磷元素有相当一部分存在于植酸中，猪禽等动物由于缺乏有关酶，无法有效利用植酸，造成磷源浪费，而且植酸随粪便排出后易造成环境有机磷污染。植酸酶能催化植酸水解成肌醇和磷酸，因此成为目前重要的饲料添加剂之一。(1)商品化植酸酶主要来自微生物。在产酶菌株筛选过程中，常在基本培养基中添加不溶于水的植酸钙制成固体平板，植酸钙被植酸酶分解后可在平板上产生_，可根据其大小选择目的菌株，所得菌株需要进一步测定植酸酶活性。活性测定可以植酸钠作为底物，活性可用一定条件下单位时间内_表示。(2)利用上述所得菌株制备植酸酶的流程(如下图)。发酵液纯酶 菌体去除透析液()去除中的主要成分为_；中包含植酸酶等多种蛋白质。请写出一种纯化得到植酸酶的方法及其依据。(3)为制备基因工程菌，可用PCR等技术从上述菌株中克隆植酸酶基因。PCR反应包含多次循环，每次循环包括三步：_。反应过程中打开模板DNA双链的方法是_。(4)除植酸酶外，微生物还应用在_的生产中。解析(1)选择目的菌株，可采用选择培养基来操作。通过在培养基中添加特定成分，使其他微生物死亡或不能呈现特定现象来筛选。含有植酸酶基因的菌株可产生植酸酶分解培养基中的植酸钙，产生透明圈。(2)题干中的生产流程为酶纯化的过程。含酶的发酵液通过透析，即以半透膜过滤发酵液，使一些小分子物质被过滤掉，再通过电泳法或凝胶色谱法分离纯化混合的酶液，获取纯的植酸酶。答案(1)透明圈植酸钠的消耗量(醇和磷酸的生成量)(2)小分子杂质凝胶色谱法：根据不同蛋白质之间分子大小、吸附性质等差别进行纯化。(或电泳法：根据蛋白质之间电荷、分子大小等差异进行纯化。)(3)变性、复性和延伸加热(4)蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶