课时作业43　生物技术在其他方面的应用

基础巩固

1．(2019·江苏南京市高三调研)下列有关DNA粗提取与鉴定的实验叙述，正确的是(　　)

A．酵母、菜花和猪的成熟红细胞都可作为提取DNA的材料

B．DNA在NaCl溶液中的溶解度随其溶液浓度增大而增大

C．在溶有DNA的滤液中加入嫩肉粉，可分解其中的杂质蛋白

D．鉴定DNA时，应将丝状物直接加入到二苯胺试剂中进行沸水浴

解析：猪的成熟红细胞没有细胞核，也没有线粒体，不可作为提取DNA的材料，A错误；DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最小，B错误；在溶有DNA的滤液中加入嫩肉粉，嫩肉粉中含有的蛋白酶可分解其中的杂质蛋白，C正确；鉴定DNA时，应将丝状物加入到2 mol/L的NaCl溶液中让丝状物溶解，然后加入二苯胺试剂进行沸水浴，D错误。

答案：C

2．(2019·江苏南京学期调研)对“DNA的粗提取和鉴定”实验的叙述，正确的是    (　　)

A．利用DNA能溶而蛋白质不溶于冷酒精溶液，可将DNA与蛋白质分离

B．在用花菜作实验材料时，研磨过程中加入食盐的目的是瓦解细胞膜

C．在DNA滤液中加入嫩肉粉，通过木瓜蛋白酶的作用，可提高DNA纯度

D．利用DNA在0.14 moL/L NaCl溶液中溶解度最大的特点，可将DNA与杂质分离

解析：利用DNA不溶而蛋白质溶于冷酒精溶液，可将DNA与蛋白质分离，A错误；在用花菜作实验材料时，研磨过程中加入食盐的目的是溶解DNA，B错误；在DNA滤液中加入嫩肉粉，通过木瓜蛋白酶的作用，可提高DNA纯度，C正确；利用DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最小的特点，可将DNA与杂质分离，D错误。

答案：C

3．(2019·陕西省宝鸡市金台区质量检测)下列关于PCR技术的叙述，正确的是(　　)

A．该技术应用体内DNA双链复制原理，也需要模板、原料、能量、酶等条件

B．PCR技术建立在对扩增的目的基因序列完全已知的基础上

C．该技术需要一对特异性的引物，要求一对引物的序列是互补的

D．该技术需要解旋酶和热稳定的DNA聚合酶

解析：PCR技术的原理是DNA双链复制，需要的基本条件是模板、原料、能量和酶，A正确；PCR技术的前提是有一段已知目的基因的核苷酸序列，而不是目的基因的序列完全已知，B错误；该过程需要一对特异性的引物，要求一对引物的序列是不互补的，否则会形成引物二聚体，进而影响目的基因的扩增，C错误；PCR技术不需要解旋酶，通过高温使氢键断裂，D错误。

答案：A

4．(2019·山西省运城市康杰中学月考)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。下列叙述正确的是(　　)

A．若将样品以2 000 r/min的速度离心10 min，若分子丁存在于沉淀中，则分子甲也存在于沉淀中

B．若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子甲的移动速度最快

C．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

D．若用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质分子，则分子甲和分子戊形成的电泳带相距最远

解析：据图可知，丁的相对分子质量大于甲，将样品以2 000 r/min的速度离心10 min，若丁存在于沉淀中，甲不一定存在于沉淀中，A项错误；用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，分子较小的可进入较多的凝胶颗粒内，移动距离较长，甲的移动速度最慢，B项错误；丙的相对分子质量大于乙，将样品装入透析袋中透析12 h，透析袋只允许小分子通过，若分子乙保留在袋内，则分子丙也保留在袋内，C项正确；用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品中的蛋白质分子，蛋白质分子的移动距离与分子大小、电荷的性质和数量有关，甲与戊形成的电泳带相距不一定最远，D项错误。

答案：C

5．下列相关实验流程中错误的是(　　)

A．鲜玫瑰花＋ 清水→水蒸气蒸馏→油水混合物→分离油层→除水→玫瑰油

B．石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮油

C．胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→浓缩→过滤→胡萝卜素

D．挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵(果酒)→醋酸发酵(果醋)

解析：提取胡萝卜素的正确方法是：胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。

答案：C

6．(2019·成都市第七中学零诊模拟)在玫瑰精油和橘皮精油提取过程中，正确的是(　　)

A．玫瑰精油和橘皮精油都可用蒸馏、压榨和萃取的方法提取

B．分离出的玫瑰精油油层还会含有一定的水分，可加入无水Na2SO4吸水

C．新鲜的橘皮中含有大量的果蜡、果胶等，为了提高出油率，需用CaCO3水溶液浸泡

D．玫瑰精油和橘皮精油都有很强的挥发性，易溶于有机溶剂，其成分都是萜类化合物

解析：橘皮易焦糊适宜用压榨法提取，不能用蒸馏法提取，故A错误；提取玫瑰精油过程中，向油水混合物中加入NaCl以加速油水分层，分离的油层中还含有一定的水分，需加入无水Na2SO4将水除去，故B正确；新鲜的橘皮中含有大量的果蜡、果胶等，如果直接压榨，出油率低，为了提高出油率，需用石灰水溶液浸泡，故C错误；大部分植物芳香油的主要成分是萜类化合物及其衍生物，但橘皮精油的主要成分是柠檬烯，故D错误。

答案：B

　能力创新

7．(2019·江西六校联考)下面是某研究小组开展的“猪血浆某白蛋白的提取及分子量测定”研究，请协助完成有关问题：

材料仪器：新鲜猪血、低速冷冻离心机、透析袋、电泳仪等。

化学试剂：pH为7.4的缓冲液、柠檬酸钠、奈氏试剂(与NH4＋反应出现黄色或红棕色沉淀)、饱和(NH4)2SO4溶液、生理盐水等。

实验步骤：

(1)样品获取：向新鲜猪血中加入________，静置一段时间后取上层________。

(2)盐析法粗提蛋白质

①向血浆中加入一定体积的饱和(NH4)2SO4溶液，使(NH4)2SO4的浓度达到50%，充分混合后静置、离心，取沉淀物。

②向沉淀物中加入适量生理盐水使之溶解，再向其中加入一定体积的饱和(NH4)2SO4溶液，使(NH4)2SO4的浓度达到33%，充分混合后静置、离心，取沉淀物。

③重复步骤①②2～3次，最后用生理盐水将沉淀溶解即得粗提品。盐析粗提“血浆某白蛋白”的主要原理是__________________________，重复步骤①②的主要目的是__________________________。

(3)透析除盐：将粗提品装入透析袋，以pH为7.4的缓冲液作透析液，每隔4h更换一次透析液，每次更换前利用奈氏试剂检测透析液中NH4＋的量，利用缓冲液作透析液的目的是________；检测中，若观察到透析液________________时，即可终止透析。

(4)凝胶色谱法分离：透析后的样品经凝胶柱洗脱，获得纯净血浆某白蛋白样品。

(5)分子量测定：化学物质SDS能使蛋白质变性，解聚成单条肽链。在聚丙烯酰胺凝胶电泳中加入一定量的SDS，电泳迁移率完全取决于肽链的分子大小。右图为本实验中用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血浆某白蛋白的结果。根据电泳结果，某同学得出“提取的血浆某白蛋白有两条肽链”的结论，这种说法可靠吗？理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)为防止血液凝固，在采血容器中要预先加入抗凝剂柠檬酸钠；静置一段时间后取上层血浆。(2)③盐析粗提血浆某白蛋白的主要原理是该血浆白蛋白在50%和33%的(NH4)2SO4溶液中溶解度低；重复步骤①②的主要目的是除去更多的杂蛋白。(3)强酸、强碱、温度过高都会使蛋白质发生变性，利用缓冲液作透析液的目的是避免因pH变化对蛋白质结构造成破坏；检测中，若观察到透析液中不出现黄色或红棕色沉淀时，即可终止透析。(5)电泳的原理是利用待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子的大小、形状等的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，而SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中的SDS掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别，使电泳迁移率完全取决于分子的大小，故本实验只能判断肽链的大小有两种，而不能判断其条数。

答案：(1)(适量的)柠檬酸钠　血浆

(2)③该血浆白蛋白在50%和33%的(NH4)2SO4溶液中溶解度低　除去更多的杂蛋白

(3)避免因pH变化对蛋白质结构造成破坏　不出现黄色或红棕色沉淀

(5)不可靠，只能得出提取的血浆某白蛋白含有两种大小不同的肽链，不一定是两条

8．(2019·广东省广州市调研)下图表示利用PCR技术检测受检人是否携带HIV(属逆转录病毒)的示意图。请回答：

(1)组成HIV的遗传物质的单体是________。HIV携带者T细胞的核DNA能指导合成HIV的蛋白质，原因是______________。

(2)设计图中所示的引物时，应满足的要求是：

①引物自身不能存在互补配对序列，原因是避免引物自身通过折叠形成双链区；

②引物之间不能存在______________，原因是避免两引物结合成双链；

③______________________________。

(3)在PCR反应体系中，除具备缓冲液、模板DNA分子和引物外，还应有________(选填编号)。

①Taq酶，②dNTP(dCTP、dATP、dGTP和dTTP)，③四种碱基，④ATP，⑤氨基酸。

(4)利用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，需使用DNA连接酶来构建基因表达载体。其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是________DNA连接酶，DNA连接酶催化形成的化学键是______________。基因表达载体必须有RNA聚合酶识别和结合的部位，该部位称为________。

解析：(1)HIV(属逆转录病毒)的遗传物质是RNA，组成单体是核糖核苷酸；由于HIV的RNA经逆转录出的DNA能整合到T细胞的核DNA中，且能被正常表达，故HIV携带者T细胞的核DNA能指导合成HIV的蛋白质。

(2)为避免两引物结合成双链，引物之间不能存在互补配对序列；由于该PCR过程的目的是检测被测者细胞中是否有HIV逆转录成的DNA，故引物只能和HIV逆转录形成的DNA序列互补配对。

(3)PCR即体外DNA扩增，原理是DNA复制，所以在PCR反应体系中，除具备缓冲液、模板DNA分子和引物外，还要4种dNTP混合物和TaqDNA聚合酶。

(4)T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端；DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键；DNA上被RNA聚合酶识别和结合的部位称为启动子。

答案：(1)核糖核苷酸　HIV的RNA逆转录出的DNA能整合到T细胞的核DNA中，且能被正常表达

(2)互补配对　序列引物只能和HIV逆转录形成的DNA序列互补配对

(3)①②　

(4)T4　磷酸二酯键　启动子

9．(2019·江苏省无锡市月考)血液作为一种常见的临床检测材料，如何从血液中快速、高效地分离和提取基因组DNA，对于临床血液检验与分析非常重要，科研人员对比分析了超声波处理法(方法A)、高盐法(方法B)、改良高盐法(方法C)等三种快速提取大鼠全血基因组DNA的方法，实验过程如图，请分析回答：

(1)多组实验数据发现，用大鼠全血为实验材料提取的DNA含量总是很少，原因是______________。

(2)常规细胞破碎方法是________。三种方法实验所需时间均较短，主要在样品处理和细胞破碎环节进行了优化，就三种方法而言，细胞破碎较理想的为______________。

(3)方法B得到的溶液中RNA含量高于DNA，分析原因是蛋白酶K的加入可能抑制了________的活性。

(4)步骤②中加入NaCl的目的是________，步骤③中加入异丙醇的作用是________。

(5)得到含DNA的溶液后进行鉴定，需向其中加入____________，沸水浴加热，________后变蓝。

解析：(1)因哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和线粒体，也就没有DNA，因此用大鼠全血为实验材料提取的DNA含量总是很少。

(2)常规细胞破碎方法加入蒸馏水，使细胞吸水涨破。与方法A、B相比，方法C破碎细胞的效率高、成本低，是细胞破碎较理想的方法。

(3)方法B得到的溶液中RNA含量高于DNA，其原因可能是蛋白酶K的加入抑制了RNA酶的活性。

(4)步骤②中加入NaCl的目的是溶解DNA，步骤③中加入异丙醇的作用是使DNA析出。

(5)得到含DNA的溶液后进行鉴定，需向其中加入二苯胺，沸水浴加热，冷却后变蓝。

答案：(1)哺乳动物红细胞中无细胞核和线粒体

(2)加入蒸馏水，使细胞吸水涨破方法　方法C

(3)RNA酶

(4)溶解DNA　使DNA析出

(5)二苯胺　冷却

10．(2019·百校联盟质检)早在古代，人类就已发现具有芳香气味的植株或花卉能使人神清气爽，将这些植物制成干品后，可作为药用或香料使用。当代有多种方法从植物体内提取芳香油或其他有效成分，回答下列相关问题：

(1)植物芳香油的提取方法有________、萃取法和蒸馏法等；其中水蒸气蒸馏法的原理是________。下图1是提取玫瑰精油的实验流程示意图，其中M和N分别指的是________、________。

(2)胡萝卜素可用于治疗因缺乏维生素A而引起的夜盲症、干皮症等疾病，由此推测，胡萝卜素可用于治疗这些疾病的原理是________。

(3)工业生产上，提取天然β—胡萝卜素的方法主要有三种，即从植物中提取、从大面积养殖的岩藻中获取、________。

(4)图2是某同学设计的利用萃取的方法提取胡萝卜素的装置，请指出不足之处并加以改进：________。

解析：(1)植物芳香油的提取方法有压榨法、萃取法和蒸馏法等；其中水蒸气蒸馏法的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又重新分出油层和水层。图1中M和 N分别指的是NaCl和无水Na2SO4。(2)胡萝卜素可用于治疗夜盲症、干皮症等疾病的原理是胡萝卜素在人体内很可能会转化成维生素A。(3)工业生产上，提取β－胡萝卜素的方法主要有三种，即从植物中提取，从大面积养殖的岩藻中获取和利用微生物发酵生产。(4)萃取剂一般是易燃物，直接使用明火加热容易引发燃烧、爆炸，故提取胡萝卜素的装置不应直接使用明火加热，而应采用水浴加热。

答案：(1)压榨法　利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又重新分出油层和水层　NaCl　无水Na2SO4

(2)胡萝卜素在人体内很可能会转化成维生素A

(3)利用微生物发酵生产

(4)不应直接使用明火加热，而应采用水浴加热

11．(2019·太原八校模拟)回答下列有关植物有效成分提取的问题：

(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，通常在萃取前要将胡萝卜粉碎和________，以提高萃取效率。鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时，通常采用________法，在鉴定的过程中需要用________作为对照。

(2)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠的作用是______________________________，加入无水硫酸钠的作用是________________________，除去固体硫酸钠常用的方法是____________________。

(3)橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生________________的问题，所以一般采用______________法。

解析：(1)为提高萃取效率，从胡萝卜中提取胡萝卜素时，需要在萃取前将胡萝卜粉碎和干燥。通常采用纸层析法鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素，在鉴定的过程中需要用标准样品作为对照。(2)水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，为使油层和水层分离，需在油水混合物中加入氯化钠；分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是除去少量的水，除去固体硫酸钠的常用方法是过滤。(3)由于橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题，所以一般采用压榨法提取橘皮精油。

答案：(1)干燥　纸层析　标准样品

(2)有利于油层和水层的分离　除去少量的水　过滤

(3)原料焦糊　压榨

12．(2019·吉林长春市东北师大附中模拟)三孢布拉氏霉菌具有β－胡萝卜素含量高、易于培养等特点而广泛用于工业化β－胡萝卜素的生产。请回答下列问题。

(1)用稀释涂布平板法可以纯化三孢布拉氏霉菌，进行梯度稀释时一般是将1 mL菌液移入盛有________mL无菌水的试管中。常用________法进行活菌计数，其原理是培养基表面的一个菌落来源于______。但统计的菌落数往往______(填“多于”或“少于”)稀释液中的活菌数。

(2)不同的材料选用的提取方法不同，根据胡萝卜素具有________的特点，常用________法提取胡萝卜素，其效率主要取决________。

(3)如图为提取的胡萝卜素样品通过纸层析进行鉴定的结果，从图中分析可知，色带________为β－胡萝卜素。出现样品2的结果，可能原因是在操作过程中①________(A.萃取温度高，时间长　B．干燥温度高，时间长)；②________(A.未经浓缩蒸馏　B．点样太快，样点小)。

解析：(1)进行梯度稀释时，需要将1 mL菌液移入盛有9 mL的无菌水中，稀释涂布平板法常用来进行微生物的计数，其原理是培养基表面的一个菌落来源于(稀释液中的)一个活菌。由于菌落可能是由两个或多个细胞形成，所以统计的菌落数往往少于稀释液中的活菌数。

(2)胡萝卜素不溶于水，易溶于无水乙醇等有机溶剂，所以常用萃取法提取胡萝卜素，萃取效率主要取决于萃取剂的性质和用量。

(3)据图分析，色素带Ⅰ与标准样色素带一致，故其为β－胡萝卜素，出现样品2的结果，可能原因是在操作过程中干燥温度高，时间长或未经浓缩蒸馏。

答案：(1)9　稀释涂布平板　(稀释液中的)一个活菌　少于

(2)易溶于有机溶剂　(有机溶剂)萃取　萃取剂的性质和用量

(3)Ⅰ　①B　②A

13．(2019·东北三省三校联考)青蒿素，无色针状晶体，易溶于有机溶剂，不溶于水，不易挥发。获取途径主要是从黄花蒿中直接提取得到。根据生物相关知识，回答下列问题。

(1)使用水蒸气蒸馏法__________(填“适用”或“不适用”)提取青蒿素，原因是________________________。

(2)从黄花蒿中提取青蒿素时，应采用________法，并且通常在提取前将黄花蒿茎叶进行________和干燥，以提高效率；干燥过程应控制好________和________，以防止青蒿素分解。

(3)提取过程中宜采用________加热以防止燃烧、爆炸；所得液体浓缩前需进行________。

(4)最后需要对所提取物质进行________，以确定是否提取到青蒿素。

解析：(1)由于水蒸气蒸馏法适用于蒸馏挥发性物质，而青蒿素为非挥发性物质，不能随水蒸气蒸馏出，故水蒸气蒸馏法不适用提取青蒿素。

(2)提取青蒿素时，应采用萃取法，并且通常在提取前将黄花蒿茎叶进行粉碎和干燥，以提高效率；干燥过程应控制好温度和时间，以防止青蒿素分解。

(3)提取过程中宜采用水浴加热以防止燃烧、爆炸；所得液体浓缩前需进行过滤。

(4)最后需要对所提取物质进行鉴定，以确定是否提取到青蒿素。

答案：(1)不适用　水蒸气蒸馏法适用于蒸馏挥发性物质，而青蒿素为非挥发性物质，不能随水蒸气蒸馏出

(2)萃取　粉碎　温度　时间

(3)水浴　过滤　(4)鉴定