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高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》专题5 DNA和蛋白质技术课题1 DNA的粗提取与鉴定练习题
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这是一份高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》专题5 DNA和蛋白质技术课题1 DNA的粗提取与鉴定练习题试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
(时间:60分钟,满分:100分)
一、选择题(共25小题,每小题2分,共50分)
1.下列叙述中错误的是( )。
A.改变NaCl溶液的浓度只能使DNA溶解而不能使其析出
B.在沸水浴中,DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色
C.用电泳法可分离带电性质、分子大小和形状不同的蛋白质
D.用透析法可去除蛋白质样品中的小分子物质
解析:在不同浓度的NaCl溶液中DNA的溶解度不同,在物质的量浓度为0.14 ml/L的NaCl溶液中溶解度最小,DNA析出,呈丝状物,过滤后存在于黏稠物中;在物质的量浓度为2 ml/L的NaCl溶液中溶解度最大,所以DNA呈溶解状态,过滤后存在于滤液中。
答案:A
2.在DNA提取过程中,最好使用塑料试管和烧杯,目的是( )。
A.不易破碎
B.减少提取过程中DNA的损失
C.增加DNA的含量
D.容易洗刷
解析:玻璃对DNA有吸附作用,如果用玻璃器具,DNA会吸附在管壁上,减少DNA的提取量。
答案:B
3.下列关于血红蛋白提取和分离的过程及原理的叙述,正确的是( )。
A.红细胞洗涤过程中要加入5倍体积的蒸馏水,重复洗涤3次
B.将血红蛋白溶液放在质量分数为0.9%的NaCl溶液中透析12 h
C.凝胶装填在色谱柱内要均匀,不能有气泡存在
D.蛋白质通过凝胶时,相对分子质量较大的移动速度慢
解析:红细胞洗涤过程中要加入5倍体积的生理盐水,重复洗涤3次,目的是除去杂蛋白。透析时使用物质的量浓度为20 mml/L的磷酸缓冲液,而不是用0.9%的NaCl溶液。在装填凝胶柱时,不能有气泡存在,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。蛋白质通过凝胶时,相对分子质量较大的在凝胶外部移动,移动速度快。
答案:C
4.下列关于DNA和蛋白质提取和分离实验的叙述,错误的是( )。
A.提取动物细胞中的DNA和蛋白质需要用蒸馏水胀破细胞
B.用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA可除去蛋白质
C.蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNA
D.蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化
解析:A项,在提取DNA时,如果材料是动物细胞则需要用蒸馏水胀破,如果是植物细胞则不需要,而是用洗涤剂瓦解细胞膜。B项用物质的量浓度为2 ml/L的NaCl溶液溶解DNA,然后过滤出蛋白质,再降低NaCl溶液浓度,析出DNA。C项中透析用以除去小分子物质,DNA是大分子物质。D项是常规方法如用聚丙烯酰胺凝胶电泳,可以根据其分子大小及所带电荷性质进行分离纯化。
答案:C
5.下列对有关实验的叙述中正确的是( )。
A.最先从凝胶色谱柱中分离出来的是相对分子质量大的蛋白质分子
B.向初步纯化的DNA中加入二苯胺溶液,可直接观察到溶液呈蓝色
C.加酶洗衣粉常用的酶制剂包括碱性脂肪酶、酸性蛋白酶等
D.装填凝胶色谱柱时,下端的尼龙管应先关闭后打开
解析:凝胶色谱法分离蛋白质时,相对分子质量较大的蛋白质通过凝胶珠之间的空隙,移动距离短,移动速度快,相对分子质量较小的蛋白质通过凝胶珠内部的孔道,移动距离长,移动速度慢,相对分子质量较大的蛋白质先从凝胶色谱柱中分离出来;在填充凝胶色谱柱时,下端的尼龙管应一直打开;向初步纯化的DNA中加入二苯胺溶液,经沸水浴加热后溶液呈现蓝色;加酶洗衣粉中的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶,其中应用最广泛的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
答案:A
6.将粗提取的DNA丝状物分别加入物质的量浓度为0.14 ml/L 的NaCl溶液、物质的量浓度为2 ml/L的NaCl溶液、体积分数为95%的酒精溶液中,然后用放有纱布的漏斗过滤,分别得到滤液P、Q、R以及存留在纱布上的黏稠物p、q、r,其中由于含DNA少可以丢弃的是( )。
A.P、Q、R B.p、q、r
C.P、q、RD.p、Q、r
解析:将粗提取的DNA丝状物加入物质的量浓度为0.14 ml/L 的NaCl溶液中,DNA析出,过滤后存在于纱布上(p),杂质存在于滤液中(P);加入物质的量浓度为2 ml/L 的NaCl溶液中,DNA溶解,过滤后存在于滤液中(Q),杂质存在于纱布上(q);加入体积分数为95%的酒精溶液中,DNA析出,过滤后存在于纱布上(r),杂质存在于滤液中(R)。
答案:C
7.若选择的实验材料为植物细胞,破碎细胞时要加入一定量的洗涤剂和食盐。加入食盐的目的是( )。
A.利于DNA的溶解B.分离DNA和蛋白质
C.溶解细胞膜D.溶解蛋白质
解析:实验材料是植物细胞,需先用洗涤剂溶解细胞膜,再加入食盐利于DNA的溶解。
答案:A
8.下面不能影响DNA粗提取含量的是( )。
A.选材B.洗涤剂的用量
C.二苯胺的用量D.搅拌和研磨的程度
解析:A项:尽量选择DNA含量高的材料粗提取DNA。B项:洗涤剂的用量和类型能影响细胞膜的瓦解程度,从而导致DNA的释放量的变化。C项:二苯胺是DNA的鉴定剂,而非提取剂。D项:搅拌和研磨充分有利于DNA的释放。
答案:C
9.粗提取DNA的最后一步用到冷却的酒精溶液,DNA会以白色丝状物的形态析出,其中每一根白色丝状物是( )。
A.一条脱氧核苷酸链
B.一个DNA分子
C.扭结在一起的多个DNA分子
D.一条染色体
解析:一条脱氧核苷酸链和一个DNA分子特别微小,不会被眼睛直接观察到。对DNA粗提取过程中,蛋白质已被破坏或过滤掉,所以样品中不再存在由DNA和蛋白质组成的染色体。
答案:C
10.DNA的双螺旋结构解开的温度范围是( )。
A.10~20 ℃B.80~100 ℃
C.20~30 ℃D.40~60 ℃
解析:蛋白质大多不能忍受60~80 ℃的高温,而DNA在80 ℃以上才会变性。
答案:B
11.下列有关PCR技术的说法,不正确的是( )。
A.PCR技术是在细胞外完成的
B.PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术
C.PCR技术的原理与DNA复制的原理不同
D.PCR技术的前提是有一段已知的目的基因的核苷酸序列
解析:PCR技术是在生物体外进行DNA复制的技术,其原理与DNA复制的原理相同,但前提是必须要有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根据核苷酸序列合成的引物。
答案:C
12.关于DNA的复制,下列叙述正确的是( )。
A.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从5'端延伸DNA链
B. DNA复制不需要引物
C.引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合
D. DNA的合成方向总是从子链的3'端向5'端延伸
解析:由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从引物的3'端即复制方向由模板链的3'端向5'端延伸;由于DNA分子是反向平行的,子链是依据碱基互补配对原则,在DNA聚合酶作用下合成的,其合成方向是从子链5'端向3'端延伸。
答案:C
13.PCR一般要经过三十多次循环,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,由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时将( )。
A.仍与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延伸
B.无需与引物结合,在酶的作用下从头合成子链
C.同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链延伸
D.与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延伸
解析:PCR扩增中,从第二轮循环开始,由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时,将与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延伸;由引物Ⅱ延伸而成的DNA单链作模板时,将与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延伸。
答案:D
14.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,是为了确保模板链是单链
B.延伸的温度必须高于复性温度,而低于变性温度
C.要用耐高温的DNA聚合酶
D.需要耐高温的解旋酶
解析:高温可以使DNA双链间的氢键断裂,自动解旋,所以PCR技术中不需要耐高温的解旋酶。
答案:D
15.复性温度是影响PCR特异性的较重要因素。变性后温度快速冷却至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.加入引物的量足够多而模板链数量少
D.模板链加热解旋已经变性不可能再次结合
解析:DNA分子在80~100 ℃的温度范围内双螺旋结构解体,双链打开,在DNA分子复制时提供模板,这个过程称为变性。当温度缓慢降低到50 ℃左右时,两条解聚的单链重新结合成双链,称为复性,故D阐述错误。
答案:D
16.在PCR过程中,一般进行自动控制的是( )。
A.引物的设计
B.反应成分的配制
C.移液器枪头的更换
D.温度由94 ℃→55 ℃→72 ℃的调整
解析:真正的PCR过程一般由PCR仪完成,PCR仪对温度的调整是自动的。引物的设计由人的大脑完成,反应成分的配制、移液器枪头的更换一般在PCR仪外由人工完成。
答案:D
17.为了提取血红蛋白,从学校附近的屠宰场索取新鲜的猪血,对猪血处理的正确操作是( )。
A.要在采血容器中预先加入抗凝血剂柠檬酸钠
B.取血回来后,马上进行高速长时间离心
C.将离心后的血细胞加入清水缓慢搅拌
D.重复洗涤直到上清液呈红色为止
解析:取血后,应进行低速短时间离心;离心后的血细胞加入蒸馏水缓慢搅拌,使红细胞破裂;红细胞重复洗涤直到上清液没有黄色为止。
答案:A
18.利用离心法纯化蛋白质主要是利用了蛋白质的( )。
A.结构与组成B.种类和数量
C.大小和密度D.所携带电荷的多少
解析:离心法纯化蛋白质,是通过控制离心速率,使分子大小、密度不同的蛋白质发生分层,从而达到分离出各种蛋白质的目的。
答案:C
19.有资料显示,在非洲,作为镰刀形细胞贫血症基因携带者更能适应于当地的环境。有人认为这种人的血红蛋白可能与正常人或镰刀形细胞贫血症病人的有一定差异。为证实这种猜想,需对携带者的血红蛋白进行实际的检测,而欲要检测,就必须分离得到这种血红蛋白。试想分离提纯镰刀形细胞贫血症携带者(Aa)的血红蛋白时,用不到的药品或仪器是( )。
A.琼脂糖B.磷酸缓冲液
C.离心机D.自来水
解析:因为分离血红蛋白的常用方法是凝胶色谱法,而该法中所用的凝胶可以是葡聚糖或琼脂糖,故A是可用品;又因为该方法的实际操作中,需要用离心方法将红细胞与其他血液成分分离开,故C也是必需的;又因实验环境中的pH必须与人体内的基本一致,故需要用磷酸缓冲液进行酸碱度的调节。
答案:D
20.下列有关PCR技术的叙述,错误的是( )。
A.PCR技术一定需要解旋酶和DNA聚合酶
B.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从引物的3'端延伸DNA链
C.PCR的引物的基本单位是脱氧核苷酸或核糖核苷酸
D.扩增DNA时,需要加入两种引物
解析:在PCR技术中,用高温加热的方法使DNA变性即解旋,而不用解旋酶。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从3'端延伸DNA。引物是一小段DNA或RNA,其基本单位是脱氧核苷酸或核糖核苷酸。DNA复制时以两条单链为模板,每条单链都需要引物,故需要两种引物。
答案:A
21.下列关于高中生物学实验的基本原理,叙述不正确的是( )。
A.噬菌体须在活菌中增殖培养是因其缺乏独立的代谢系统
B.提取组织DNA是利用不同化合物在溶剂中溶解度的差异
C.成熟植物细胞在高渗溶液中发生质壁分离是因为细胞壁具有选择透(过)性
D.PCR呈指数扩增DNA片段是因为上一轮反应产物可作为下一轮反应模板
解析:A项,噬菌体必须在活菌中增殖培养是因其没有细胞结构,缺乏独立的代谢系统,无法完成各项生命活动,故正确;B项,提取组织DNA是利用不同化合物在溶剂中溶解度的不同,故正确;C项,成熟植物细胞发生质壁分离是由于存在浓度差、原生质层(相当于半透膜),原生质层具有选择透过性,而细胞壁全透,故错误;D项,PCR呈指数扩增是因为DNA的半保留复制,所以上一轮的产物可作为下一轮的模板,故正确。
答案:C
22.对含血红蛋白的样品透析和洗脱均用到磷酸缓冲液。磷酸缓冲液的pH依次为( )。
A.5.0、8.0B.8.0、5.0
C.7.0、8.0D.7.0、7.0
解析:红细胞内的pH一般为7.0,为了不破坏所提取血红蛋白的分子结构,对含血红蛋白的样品透析和洗脱用到的磷酸缓冲液pH均为7.0(中性)。
答案:D
23.在血红蛋白分离过程中,如果红色带区歪曲、散乱、变宽,与其有关的主要是( )。
A.样品的处理B.凝胶色谱柱的装填
C.洗脱过程D.凝胶色谱柱的制作
解析:在血红蛋白分离过程中,如果红色带区歪曲、散乱、变宽,说明凝胶色谱柱的装填不紧密,需重新装填。
答案:B
24.下表是关于DNA的粗提取与鉴定实验中所使用的材料、操作及其作用的表述,正确的是( )。
解析:在“DNA的粗提取与鉴定”实验中,柠檬酸钠的作用是防止血液凝固。鸡血中加入蒸馏水的作用是使血细胞因吸水膨胀而破裂,释放DNA。DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同,在NaCl溶液的物质的量浓度为0.14 ml/L时,DNA的溶解度最小,有利于DNA的析出。DNA不溶于酒精,但细胞中的某些其他物质可以溶于酒精,所以将冷却的酒精加入到过滤后含DNA的NaCl溶液中,可以获得较纯净的DNA。
答案:C
25.下图甲是用DNA测序仪测出的某人DNA片段的碱基排列顺序。图乙是DNA测序仪测出的另外四个DNA片段的碱基排列顺序,请认真比较这四幅图,其中与所给样本碱基排列顺序最相似的是( )。
解析:分别将A、B、C、D四图中的碱基顺序与所给样本比较,分布最相似的,就是碱基序列最相似的,因C图与样本最相近,故选C。
答案:C
二、非选择题(共4小题,共50分)
26.(8分)关于“DNA的粗提取与鉴定”的实验装置如下图。
(1)实验材料选用鸡血细胞液,而不用鸡全血,主要原因是鸡血细胞液中 含量较高。
(2)在图A所示的实验步骤中,加蒸馏水20 mL的目的是 。通过图B所示的步骤取得滤液,再在滤液中加入2 ml/L NaCl溶液的目的是 。图C所示实验中加蒸馏水的目的是 。
(3)为鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA,可用 在沸水浴的条件下呈现 。
解析:(1)鸡血细胞中含较多的DNA,而血浆中不含DNA,因此,实验材料应用鸡血细胞液而不用鸡全血。(2)要明确区别两次加蒸馏水的目的,第一次目的是让鸡血细胞吸水涨破,释放出DNA;第二次加蒸馏水是为了降低NaCl溶液的浓度,使溶解于2 ml/L NaCl溶液中的DNA析出。(3)本题考查DNA的鉴定,可以加二苯胺沸水浴变蓝色。
答案:(1)DNA
(2)使血细胞吸水涨破,释放出DNA 使滤液中的DNA溶于盐溶液 使DNA析出
(3)二苯胺 蓝色
27.(12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,请据图分析回答下列问题。
(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 。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)再添加。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“95 ℃~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 。
(4)如果模板DNA分子共有a个碱基对,其中含有胞嘧啶m个,则该DNA复制10次,需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸 个。
(5)PCR中由碱基错配引起的变异属于 。假设对一个DNA进行扩增,第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配,则扩增若干次后检测所用DNA的扩增片段,与原DNA相应片段相同的占 。
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过程为PCR技术的延伸阶段,当系统温度上升至72 ℃左右,溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。Taq DNA聚合酶是耐热的,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。
(4)在一个双链DNA分子中,C+T占碱基总数的一半,故T的数目为a-m,复制10次,相当于新增加了(210-1)个DNA分子。故需补充T的数目为(210-1)(a-m)。
(5)基因中的碱基对改变属于基因突变。对一个DNA进行扩增,第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配,第二次以后按正常配对方式进行扩增,错配链作模板扩增的都是错误的DNA分子,原正常链扩增得到的DNA分子都是正常的DNA分子,故若干次后检测所用DNA的扩增片段,与原DNA相应片段相同的占3/4。
答案:(除标出的分值外,每空1分)(1)C
(2)Taq DNA聚合酶 一次 不需要 DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸、适当的温度(4分)
(3)25%
(4)(210-1)(a-m)
(5)基因突变 75%
28.(14分)下面是凝胶色谱法分离蛋白质时样品的加入(图Ⅰ)和洗脱(图Ⅱ)示意图,请据图回答下列问题。
(1)在加样示意图中,正确的加样顺序是 。
(2)用吸管加样时,应注意正确操作,分别是:
① ;② ;③ 。
(3)等样品 时,才加入缓冲液。
(4)分离血红蛋白时,待 接近色谱柱底端时,用试管收集流出液,每 mL收集一管,连续收集。
解析:进行凝胶色谱操作加样时,加样前,打开色谱柱下端的流出口,使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与凝胶面平齐,用吸管小心地将1 mL透析后的样品加到色谱柱的顶端,注意不可破坏凝胶面。吸管应贴着管壁加样,待样品完全进入凝胶层后才可关闭下端出口,加入缓冲液,待红色蛋白质接近色谱柱底端时,用试管收集流出液,每5 mL收集一管,连续收集。
答案:(每空2分)(1)④→①→②→③
(2)不要触及破坏凝胶面 贴着管壁加样 使吸管管口沿管壁环绕移动
(3)完全进入凝胶层
(4)红色的蛋白质 5
29.(16分)如今人类已跨入了蛋白质时代,对蛋白质的研究和应用,首先需要获得高纯度的蛋白质。请回答下列问题。
(1)蛋白质的提取和分离一般分为四步: 、 、 和纯度鉴定。
(2)如果要从红细胞中分离出血红蛋白,实验前取新鲜血液要在采血容器中预先加入柠檬酸钠,这样做的目的是 。
(3)血红蛋白的提取又可以细分为:红细胞的洗涤、 、分离血红蛋白溶液和 。其中分离血红蛋白溶液时需要用到 (仪器)分离出下层红色透明液体。
(4)装填凝胶色谱柱时,要注意色谱柱内不能有气泡存在,一旦发现有气泡必须重新装。这是因为
。
(5)欲探究色谱柱的高度是否影响蛋白质分离的因素,应把 作为自变量,把 作为无关变量,把 作为因变量。
解析:对(1)(2)(3)(4)直接参照教材内容作答。由(5)的实验目的容易确定色谱柱的高度变化为自变量,其他因素包括缓冲液的用量和pH、样品的用量、温度等为无关变量,大小不同的蛋白质分子的间距为因变量。
答案:(除标出的分值外,每空1分)
(1)样品处理 粗分离 纯化
(2)防止血液凝固
(3)血红蛋白的释放 透析 分液漏斗
(4)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序,降低分离效果(3分)
(5)色谱柱的高度变化(2分) 缓冲液的用量和pH、样品的用量、温度等因素(2分) 大小不同的蛋白质分子的间距(2分)
试剂
操作
作用
A
柠檬酸
钠溶液
与鸡血混合
保持细胞形状
B
蒸馏水
与鸡血细胞混合
防止血液凝固
C
蒸馏水
加入到溶解有DNA的NaCl溶液中
析出DNA丝状物
D
冷却的
酒精
加入到过滤后含DNA的NaCl溶液中
产生特定的颜色反应
(时间:60分钟,满分:100分)
一、选择题(共25小题,每小题2分,共50分)
1.下列叙述中错误的是( )。
A.改变NaCl溶液的浓度只能使DNA溶解而不能使其析出
B.在沸水浴中,DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色
C.用电泳法可分离带电性质、分子大小和形状不同的蛋白质
D.用透析法可去除蛋白质样品中的小分子物质
解析:在不同浓度的NaCl溶液中DNA的溶解度不同,在物质的量浓度为0.14 ml/L的NaCl溶液中溶解度最小,DNA析出,呈丝状物,过滤后存在于黏稠物中;在物质的量浓度为2 ml/L的NaCl溶液中溶解度最大,所以DNA呈溶解状态,过滤后存在于滤液中。
答案:A
2.在DNA提取过程中,最好使用塑料试管和烧杯,目的是( )。
A.不易破碎
B.减少提取过程中DNA的损失
C.增加DNA的含量
D.容易洗刷
解析:玻璃对DNA有吸附作用,如果用玻璃器具,DNA会吸附在管壁上,减少DNA的提取量。
答案:B
3.下列关于血红蛋白提取和分离的过程及原理的叙述,正确的是( )。
A.红细胞洗涤过程中要加入5倍体积的蒸馏水,重复洗涤3次
B.将血红蛋白溶液放在质量分数为0.9%的NaCl溶液中透析12 h
C.凝胶装填在色谱柱内要均匀,不能有气泡存在
D.蛋白质通过凝胶时,相对分子质量较大的移动速度慢
解析:红细胞洗涤过程中要加入5倍体积的生理盐水,重复洗涤3次,目的是除去杂蛋白。透析时使用物质的量浓度为20 mml/L的磷酸缓冲液,而不是用0.9%的NaCl溶液。在装填凝胶柱时,不能有气泡存在,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。蛋白质通过凝胶时,相对分子质量较大的在凝胶外部移动,移动速度快。
答案:C
4.下列关于DNA和蛋白质提取和分离实验的叙述,错误的是( )。
A.提取动物细胞中的DNA和蛋白质需要用蒸馏水胀破细胞
B.用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA可除去蛋白质
C.蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNA
D.蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化
解析:A项,在提取DNA时,如果材料是动物细胞则需要用蒸馏水胀破,如果是植物细胞则不需要,而是用洗涤剂瓦解细胞膜。B项用物质的量浓度为2 ml/L的NaCl溶液溶解DNA,然后过滤出蛋白质,再降低NaCl溶液浓度,析出DNA。C项中透析用以除去小分子物质,DNA是大分子物质。D项是常规方法如用聚丙烯酰胺凝胶电泳,可以根据其分子大小及所带电荷性质进行分离纯化。
答案:C
5.下列对有关实验的叙述中正确的是( )。
A.最先从凝胶色谱柱中分离出来的是相对分子质量大的蛋白质分子
B.向初步纯化的DNA中加入二苯胺溶液,可直接观察到溶液呈蓝色
C.加酶洗衣粉常用的酶制剂包括碱性脂肪酶、酸性蛋白酶等
D.装填凝胶色谱柱时,下端的尼龙管应先关闭后打开
解析:凝胶色谱法分离蛋白质时,相对分子质量较大的蛋白质通过凝胶珠之间的空隙,移动距离短,移动速度快,相对分子质量较小的蛋白质通过凝胶珠内部的孔道,移动距离长,移动速度慢,相对分子质量较大的蛋白质先从凝胶色谱柱中分离出来;在填充凝胶色谱柱时,下端的尼龙管应一直打开;向初步纯化的DNA中加入二苯胺溶液,经沸水浴加热后溶液呈现蓝色;加酶洗衣粉中的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶,其中应用最广泛的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
答案:A
6.将粗提取的DNA丝状物分别加入物质的量浓度为0.14 ml/L 的NaCl溶液、物质的量浓度为2 ml/L的NaCl溶液、体积分数为95%的酒精溶液中,然后用放有纱布的漏斗过滤,分别得到滤液P、Q、R以及存留在纱布上的黏稠物p、q、r,其中由于含DNA少可以丢弃的是( )。
A.P、Q、R B.p、q、r
C.P、q、RD.p、Q、r
解析:将粗提取的DNA丝状物加入物质的量浓度为0.14 ml/L 的NaCl溶液中,DNA析出,过滤后存在于纱布上(p),杂质存在于滤液中(P);加入物质的量浓度为2 ml/L 的NaCl溶液中,DNA溶解,过滤后存在于滤液中(Q),杂质存在于纱布上(q);加入体积分数为95%的酒精溶液中,DNA析出,过滤后存在于纱布上(r),杂质存在于滤液中(R)。
答案:C
7.若选择的实验材料为植物细胞,破碎细胞时要加入一定量的洗涤剂和食盐。加入食盐的目的是( )。
A.利于DNA的溶解B.分离DNA和蛋白质
C.溶解细胞膜D.溶解蛋白质
解析:实验材料是植物细胞,需先用洗涤剂溶解细胞膜,再加入食盐利于DNA的溶解。
答案:A
8.下面不能影响DNA粗提取含量的是( )。
A.选材B.洗涤剂的用量
C.二苯胺的用量D.搅拌和研磨的程度
解析:A项:尽量选择DNA含量高的材料粗提取DNA。B项:洗涤剂的用量和类型能影响细胞膜的瓦解程度,从而导致DNA的释放量的变化。C项:二苯胺是DNA的鉴定剂,而非提取剂。D项:搅拌和研磨充分有利于DNA的释放。
答案:C
9.粗提取DNA的最后一步用到冷却的酒精溶液,DNA会以白色丝状物的形态析出,其中每一根白色丝状物是( )。
A.一条脱氧核苷酸链
B.一个DNA分子
C.扭结在一起的多个DNA分子
D.一条染色体
解析:一条脱氧核苷酸链和一个DNA分子特别微小,不会被眼睛直接观察到。对DNA粗提取过程中,蛋白质已被破坏或过滤掉,所以样品中不再存在由DNA和蛋白质组成的染色体。
答案:C
10.DNA的双螺旋结构解开的温度范围是( )。
A.10~20 ℃B.80~100 ℃
C.20~30 ℃D.40~60 ℃
解析:蛋白质大多不能忍受60~80 ℃的高温,而DNA在80 ℃以上才会变性。
答案:B
11.下列有关PCR技术的说法,不正确的是( )。
A.PCR技术是在细胞外完成的
B.PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术
C.PCR技术的原理与DNA复制的原理不同
D.PCR技术的前提是有一段已知的目的基因的核苷酸序列
解析:PCR技术是在生物体外进行DNA复制的技术,其原理与DNA复制的原理相同,但前提是必须要有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根据核苷酸序列合成的引物。
答案:C
12.关于DNA的复制,下列叙述正确的是( )。
A.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从5'端延伸DNA链
B. DNA复制不需要引物
C.引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合
D. DNA的合成方向总是从子链的3'端向5'端延伸
解析:由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从引物的3'端即复制方向由模板链的3'端向5'端延伸;由于DNA分子是反向平行的,子链是依据碱基互补配对原则,在DNA聚合酶作用下合成的,其合成方向是从子链5'端向3'端延伸。
答案:C
13.PCR一般要经过三十多次循环,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,由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时将( )。
A.仍与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延伸
B.无需与引物结合,在酶的作用下从头合成子链
C.同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链延伸
D.与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延伸
解析:PCR扩增中,从第二轮循环开始,由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时,将与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延伸;由引物Ⅱ延伸而成的DNA单链作模板时,将与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延伸。
答案:D
14.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,是为了确保模板链是单链
B.延伸的温度必须高于复性温度,而低于变性温度
C.要用耐高温的DNA聚合酶
D.需要耐高温的解旋酶
解析:高温可以使DNA双链间的氢键断裂,自动解旋,所以PCR技术中不需要耐高温的解旋酶。
答案:D
15.复性温度是影响PCR特异性的较重要因素。变性后温度快速冷却至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.加入引物的量足够多而模板链数量少
D.模板链加热解旋已经变性不可能再次结合
解析:DNA分子在80~100 ℃的温度范围内双螺旋结构解体,双链打开,在DNA分子复制时提供模板,这个过程称为变性。当温度缓慢降低到50 ℃左右时,两条解聚的单链重新结合成双链,称为复性,故D阐述错误。
答案:D
16.在PCR过程中,一般进行自动控制的是( )。
A.引物的设计
B.反应成分的配制
C.移液器枪头的更换
D.温度由94 ℃→55 ℃→72 ℃的调整
解析:真正的PCR过程一般由PCR仪完成,PCR仪对温度的调整是自动的。引物的设计由人的大脑完成,反应成分的配制、移液器枪头的更换一般在PCR仪外由人工完成。
答案:D
17.为了提取血红蛋白,从学校附近的屠宰场索取新鲜的猪血,对猪血处理的正确操作是( )。
A.要在采血容器中预先加入抗凝血剂柠檬酸钠
B.取血回来后,马上进行高速长时间离心
C.将离心后的血细胞加入清水缓慢搅拌
D.重复洗涤直到上清液呈红色为止
解析:取血后,应进行低速短时间离心;离心后的血细胞加入蒸馏水缓慢搅拌,使红细胞破裂;红细胞重复洗涤直到上清液没有黄色为止。
答案:A
18.利用离心法纯化蛋白质主要是利用了蛋白质的( )。
A.结构与组成B.种类和数量
C.大小和密度D.所携带电荷的多少
解析:离心法纯化蛋白质,是通过控制离心速率,使分子大小、密度不同的蛋白质发生分层,从而达到分离出各种蛋白质的目的。
答案:C
19.有资料显示,在非洲,作为镰刀形细胞贫血症基因携带者更能适应于当地的环境。有人认为这种人的血红蛋白可能与正常人或镰刀形细胞贫血症病人的有一定差异。为证实这种猜想,需对携带者的血红蛋白进行实际的检测,而欲要检测,就必须分离得到这种血红蛋白。试想分离提纯镰刀形细胞贫血症携带者(Aa)的血红蛋白时,用不到的药品或仪器是( )。
A.琼脂糖B.磷酸缓冲液
C.离心机D.自来水
解析:因为分离血红蛋白的常用方法是凝胶色谱法,而该法中所用的凝胶可以是葡聚糖或琼脂糖,故A是可用品;又因为该方法的实际操作中,需要用离心方法将红细胞与其他血液成分分离开,故C也是必需的;又因实验环境中的pH必须与人体内的基本一致,故需要用磷酸缓冲液进行酸碱度的调节。
答案:D
20.下列有关PCR技术的叙述,错误的是( )。
A.PCR技术一定需要解旋酶和DNA聚合酶
B.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从引物的3'端延伸DNA链
C.PCR的引物的基本单位是脱氧核苷酸或核糖核苷酸
D.扩增DNA时,需要加入两种引物
解析:在PCR技术中,用高温加热的方法使DNA变性即解旋,而不用解旋酶。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从3'端延伸DNA。引物是一小段DNA或RNA,其基本单位是脱氧核苷酸或核糖核苷酸。DNA复制时以两条单链为模板,每条单链都需要引物,故需要两种引物。
答案:A
21.下列关于高中生物学实验的基本原理,叙述不正确的是( )。
A.噬菌体须在活菌中增殖培养是因其缺乏独立的代谢系统
B.提取组织DNA是利用不同化合物在溶剂中溶解度的差异
C.成熟植物细胞在高渗溶液中发生质壁分离是因为细胞壁具有选择透(过)性
D.PCR呈指数扩增DNA片段是因为上一轮反应产物可作为下一轮反应模板
解析:A项,噬菌体必须在活菌中增殖培养是因其没有细胞结构,缺乏独立的代谢系统,无法完成各项生命活动,故正确;B项,提取组织DNA是利用不同化合物在溶剂中溶解度的不同,故正确;C项,成熟植物细胞发生质壁分离是由于存在浓度差、原生质层(相当于半透膜),原生质层具有选择透过性,而细胞壁全透,故错误;D项,PCR呈指数扩增是因为DNA的半保留复制,所以上一轮的产物可作为下一轮的模板,故正确。
答案:C
22.对含血红蛋白的样品透析和洗脱均用到磷酸缓冲液。磷酸缓冲液的pH依次为( )。
A.5.0、8.0B.8.0、5.0
C.7.0、8.0D.7.0、7.0
解析:红细胞内的pH一般为7.0,为了不破坏所提取血红蛋白的分子结构,对含血红蛋白的样品透析和洗脱用到的磷酸缓冲液pH均为7.0(中性)。
答案:D
23.在血红蛋白分离过程中,如果红色带区歪曲、散乱、变宽,与其有关的主要是( )。
A.样品的处理B.凝胶色谱柱的装填
C.洗脱过程D.凝胶色谱柱的制作
解析:在血红蛋白分离过程中,如果红色带区歪曲、散乱、变宽,说明凝胶色谱柱的装填不紧密,需重新装填。
答案:B
24.下表是关于DNA的粗提取与鉴定实验中所使用的材料、操作及其作用的表述,正确的是( )。
解析:在“DNA的粗提取与鉴定”实验中,柠檬酸钠的作用是防止血液凝固。鸡血中加入蒸馏水的作用是使血细胞因吸水膨胀而破裂,释放DNA。DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同,在NaCl溶液的物质的量浓度为0.14 ml/L时,DNA的溶解度最小,有利于DNA的析出。DNA不溶于酒精,但细胞中的某些其他物质可以溶于酒精,所以将冷却的酒精加入到过滤后含DNA的NaCl溶液中,可以获得较纯净的DNA。
答案:C
25.下图甲是用DNA测序仪测出的某人DNA片段的碱基排列顺序。图乙是DNA测序仪测出的另外四个DNA片段的碱基排列顺序,请认真比较这四幅图,其中与所给样本碱基排列顺序最相似的是( )。
解析:分别将A、B、C、D四图中的碱基顺序与所给样本比较,分布最相似的,就是碱基序列最相似的,因C图与样本最相近,故选C。
答案:C
二、非选择题(共4小题,共50分)
26.(8分)关于“DNA的粗提取与鉴定”的实验装置如下图。
(1)实验材料选用鸡血细胞液,而不用鸡全血,主要原因是鸡血细胞液中 含量较高。
(2)在图A所示的实验步骤中,加蒸馏水20 mL的目的是 。通过图B所示的步骤取得滤液,再在滤液中加入2 ml/L NaCl溶液的目的是 。图C所示实验中加蒸馏水的目的是 。
(3)为鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA,可用 在沸水浴的条件下呈现 。
解析:(1)鸡血细胞中含较多的DNA,而血浆中不含DNA,因此,实验材料应用鸡血细胞液而不用鸡全血。(2)要明确区别两次加蒸馏水的目的,第一次目的是让鸡血细胞吸水涨破,释放出DNA;第二次加蒸馏水是为了降低NaCl溶液的浓度,使溶解于2 ml/L NaCl溶液中的DNA析出。(3)本题考查DNA的鉴定,可以加二苯胺沸水浴变蓝色。
答案:(1)DNA
(2)使血细胞吸水涨破,释放出DNA 使滤液中的DNA溶于盐溶液 使DNA析出
(3)二苯胺 蓝色
27.(12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,请据图分析回答下列问题。
(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 。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)再添加。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“95 ℃~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 。
(4)如果模板DNA分子共有a个碱基对,其中含有胞嘧啶m个,则该DNA复制10次,需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸 个。
(5)PCR中由碱基错配引起的变异属于 。假设对一个DNA进行扩增,第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配,则扩增若干次后检测所用DNA的扩增片段,与原DNA相应片段相同的占 。
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过程为PCR技术的延伸阶段,当系统温度上升至72 ℃左右,溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。Taq DNA聚合酶是耐热的,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。
(4)在一个双链DNA分子中,C+T占碱基总数的一半,故T的数目为a-m,复制10次,相当于新增加了(210-1)个DNA分子。故需补充T的数目为(210-1)(a-m)。
(5)基因中的碱基对改变属于基因突变。对一个DNA进行扩增,第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配,第二次以后按正常配对方式进行扩增,错配链作模板扩增的都是错误的DNA分子,原正常链扩增得到的DNA分子都是正常的DNA分子,故若干次后检测所用DNA的扩增片段,与原DNA相应片段相同的占3/4。
答案:(除标出的分值外,每空1分)(1)C
(2)Taq DNA聚合酶 一次 不需要 DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸、适当的温度(4分)
(3)25%
(4)(210-1)(a-m)
(5)基因突变 75%
28.(14分)下面是凝胶色谱法分离蛋白质时样品的加入(图Ⅰ)和洗脱(图Ⅱ)示意图,请据图回答下列问题。
(1)在加样示意图中,正确的加样顺序是 。
(2)用吸管加样时,应注意正确操作,分别是:
① ;② ;③ 。
(3)等样品 时,才加入缓冲液。
(4)分离血红蛋白时,待 接近色谱柱底端时,用试管收集流出液,每 mL收集一管,连续收集。
解析:进行凝胶色谱操作加样时,加样前,打开色谱柱下端的流出口,使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与凝胶面平齐,用吸管小心地将1 mL透析后的样品加到色谱柱的顶端,注意不可破坏凝胶面。吸管应贴着管壁加样,待样品完全进入凝胶层后才可关闭下端出口,加入缓冲液,待红色蛋白质接近色谱柱底端时,用试管收集流出液,每5 mL收集一管,连续收集。
答案:(每空2分)(1)④→①→②→③
(2)不要触及破坏凝胶面 贴着管壁加样 使吸管管口沿管壁环绕移动
(3)完全进入凝胶层
(4)红色的蛋白质 5
29.(16分)如今人类已跨入了蛋白质时代,对蛋白质的研究和应用,首先需要获得高纯度的蛋白质。请回答下列问题。
(1)蛋白质的提取和分离一般分为四步: 、 、 和纯度鉴定。
(2)如果要从红细胞中分离出血红蛋白,实验前取新鲜血液要在采血容器中预先加入柠檬酸钠,这样做的目的是 。
(3)血红蛋白的提取又可以细分为:红细胞的洗涤、 、分离血红蛋白溶液和 。其中分离血红蛋白溶液时需要用到 (仪器)分离出下层红色透明液体。
(4)装填凝胶色谱柱时,要注意色谱柱内不能有气泡存在,一旦发现有气泡必须重新装。这是因为
。
(5)欲探究色谱柱的高度是否影响蛋白质分离的因素,应把 作为自变量,把 作为无关变量,把 作为因变量。
解析:对(1)(2)(3)(4)直接参照教材内容作答。由(5)的实验目的容易确定色谱柱的高度变化为自变量,其他因素包括缓冲液的用量和pH、样品的用量、温度等为无关变量,大小不同的蛋白质分子的间距为因变量。
答案:(除标出的分值外,每空1分)
(1)样品处理 粗分离 纯化
(2)防止血液凝固
(3)血红蛋白的释放 透析 分液漏斗
(4)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序,降低分离效果(3分)
(5)色谱柱的高度变化(2分) 缓冲液的用量和pH、样品的用量、温度等因素(2分) 大小不同的蛋白质分子的间距(2分)
试剂
操作
作用
A
柠檬酸
钠溶液
与鸡血混合
保持细胞形状
B
蒸馏水
与鸡血细胞混合
防止血液凝固
C
蒸馏水
加入到溶解有DNA的NaCl溶液中
析出DNA丝状物
D
冷却的
酒精
加入到过滤后含DNA的NaCl溶液中
产生特定的颜色反应
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