DNA和蛋白质技术.docx
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DNA和蛋白质技术
DNA和蛋白质技术练习
课题一:
DNA的粗提取与鉴定
例l图5—1_1为“DNA的粗提取与鉴定”实验装置：
（1）实验材料选用鸡血球液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血球液中有较高含量的_________________。
（2）在图A所示的实验步骤中加蒸馏水的目的是_________________，通过图B所示的步骤取得滤液，再在溶液中加入2mol／L的NaCl溶液的目的是_________________；图C所示实验步骤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，可滴加_________________溶液，结果丝状物被染成浅绿色。
解析：
“DNA粗提取与鉴定”实验材料选用鸡血球液，而不用鸡全血，主要原因是DNA主要储存于细胞核内，而不在血浆内，使用鸡血球液提高材料中的细胞数量和DNA含量，从而可以保证实验能提取到DNA的数量。
图A、B、C所示为本实验的三个关键步骤。
图A通过添加蒸馏水，血细胞与蒸馏水相混合而使血细胞处于极度低渗的环境之中，细胞因大量吸水而导致最终破裂，并释放出胞内物。
图B通过纱布过滤使血细胞释放出的DNA滤入收集的滤液中（将大量胶状物滤出），再在滤液中加入2mol／L的NaCl溶液使DNA的溶解度增加。
DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，如在0．14moI／L的NaCl溶液中溶解度只有水中的1％，而在1mol／L的NaCl溶液中的溶解度为水中的2倍。
即使DNA溶于NaCl溶液，图C在DNA浓盐溶液中加入蒸馏水（大量），可使溶液的NaCl浓度降至较低，由于DNA在较低浓度的NaCl溶液中溶解度很低（在O．14m01／L的NaCl溶液中溶解度最低，浓度再变小则DNA溶解度将增大），使DNA低渗析出，经过滤等手段可以收集到DNA。
甲基绿为比较常用的细胞核染色剂，染色后细胞核、染色体呈绿色，属碱性染料，可以用来鉴定DNA。
答案：
（1）DNA
（2）使血球破裂使滤液中的DNA溶于浓盐溶液使DNA析出（3）甲基绿
例2在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，将提取获得的DNA的黏稠物（还含有许多杂质）分别处理如下：
第一，放人0．14mol／L的NaCl溶液中，搅拌后过滤，得滤液A和黏稠物a。
第二，放入2mol／L的NaCl溶液中，搅拌后过滤，得
滤液B和黏稠物b。
第三，放人冷却的95％的酒精溶液中，搅拌后过滤，得滤液C和黏稠物c。
以上过程获得的滤液和黏稠物中，因含DNA少而可以丢弃的是_________________。
解析：
在不同浓度的NaCl溶液中，DNA的溶解度不同。
在O．14mol／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2mol／L的NaCl溶液中溶解度最大，所以DNA溶解，过滤后存在于滤液中；酒精可使DNA分子凝集，因此，在冷却的95％的酒精溶液中DNA凝集，呈丝状物，过滤后存在于黏稠物中。
答案：
A、b、C
练习:
1．DNA在下列浓度的NaCl的溶液中，溶解度最低的是（）
A．2mol／LB．O．015mol／L
C．0．14mol／LD．5mol／L
2．DNA在下列哪一个温度下会变性（）
A．20℃B．40℃C．60℃D．100℃
3．在破碎鸡血细胞时，要先加入20mL的蒸馏水，其作用是（）
A．DNA溶解于水中
B．使血细胞破裂，释放出DNA
C．稀释血液，防止凝固
D．有利于搅拌
4．去除DNA杂质时，可直接在滤液中加入何种物质，反应10～15min（）
A．嫩肉粉B．蒸馏水
C．2mol／LNaCID．酒精
5．在"DNA的粗提取与鉴定”实验过程中，对DNA提取量影响较小的是（）
A．使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，放出DNA等核物质
B．搅拌时要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动
C．在析出DNA黏稠物时，要缓缓加入蒸馏水，直至黏稠物不再增多
D．要用冷酒精沉淀DNA，甚至可将混合液再放人冰箱中冷却
6．图5—1—2中能反映DNA溶解度与NaCl溶液浓度之间关系的是（）
7．下列各项中不宜选作DNA提取材料的是（）
A．洋葱表皮细胞B．鲜豌豆种子
C．人的红细胞D．猪肝
8．DNA不溶解于（）
A．NaCI溶液B．KCI溶液
C．C2H5OHD．MgCl2溶液
9．DNA的分子直径约为（）
A．20X10-20mB．20X10-10m
C．20X10-20cmD．20X10-10cm
10．玻璃棒搅拌出的较纯净的DNA的颜色以及DNA遇二苯胺（沸水浴）染上的颜色分别是（）
A．黄色、紫色B．白色、砖红色
C．白色、蓝色D．蓝色、砖红色
11．DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl浓度的变化而变化。
（1）请在下列NaCl溶液中选出能使DNA析出最彻底的一种（）和溶解度最高的一种（）（在括号内填选项）
A．0．14mol/LB．2mol/L
C．O．15mol／LD．0．3mol／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遇呈蓝色的特性，将该物质作为鉴定_________________的试剂。
其实验过程中要向放有_________________的试管中加入4mL的_________________。
混合均匀后，将试管置于_________________5min，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。
12．关于“DNA的粗提取与鉴定”的实验材料的选择，也经过了多次实验效果的比较，最终选择鸡血做实验材料，请据图5—1—3回答问题：
（1）鸡血细胞中红细胞_________________，家鸡属于鸟类，新陈代谢旺盛，因而血液中_________________细胞数目较多，可以提供丰富的_________________。
（2）实验前由教师用血细胞液供同学们做实验材料，而不用鸡全血，主要原因是
__________________________________。
（3）在牧区采集牛、羊和马血比较方便，若用该材料按实验要求完成实验步骤后，结果是_________________，这是因为这些动物和人类一样，_________________。
但若改用动物肝脏做实验材料，实验能顺利进行。
这是因为_________________________________________。
（4）若选用动物肝脏做实验材料，在提取之前，最好增加_________________程序，使组织细胞更易分离。
答案:
1．C解析：
DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，当NaCl溶液的物质的量浓度为O．14mol／L时，溶解度最低。
2．D解析：
大多数蛋白质不能忍受60℃～80℃的高温，而DNA在80℃以上时才会变性。
因此，DNA在100℃时会变性。
3．B解析：
实验中首先要将细胞中的DNA提取出来，一般用低渗溶液如蒸馏水使细胞过度吸水而破裂，而不是采取机械破碎。
4．A解析i嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能够分解蛋白质。
5．B解析：
A项的做法是为了充分释放出核中的DNA分子，使进入滤液中的DNA量尽量的多；C项是让DNA充分沉淀，保证DNA的量；D项的道理同C项。
而B项的操作并不能使DNA增多或减少。
6．C解析：
DNA在NaCl溶液中的溶解度，是随着NaCl的浓度的变化而改变的。
当NaCl的物质的量为0．14mol／L时，DNA的溶解度最低。
7．C解析：
DNA提取材料的首要条件是细胞要含有
DNA，次要条件是DNA的含量丰富，A、B、D选项都符合要求。
而哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，所以不宜选作实验材料。
8．C解析：
DNA可溶解在氯化钠等盐溶液中，不溶于酒精，但某些物质可溶于酒精中，这也是提纯DNA用酒精的原因。
9．B解析：
这里是指DNA呈双螺旋结构时的分子直径。
10．C解析：
玻璃棒搅拌出的纯净DNA，未经染色，呈白色。
11．
（1）AB
（2）除去杂质某些脂类、蛋白质、糖类或其他大分子物质（3）二苯胺DNADNA
二苯胺试剂沸水中水浴加热冷却后高
解析：
根据实验原理可知DNA在O．14mol／L的NaCl溶液中溶解度最低，在高浓度2mol／LNaCl溶液中，溶解度最高。
DNA存在于染色体上，为了把DNA与其他物质分开，利用DNA不溶于酒精的特性，可除去杂质；利用DNA遇二苯胺（沸水浴）成蓝色的特性，可以鉴定提取的DNA。
12.
（1）含细胞核红DNA
（2）鸡血细胞中DNA相对含量高（3）很难提取到DNA成熟红细胞中无细胞核肝细胞有细胞核（4）研磨
解析：
DNA的粗提取所用实验材料应具有DNA含量丰富的特点，哺乳动物的红细胞无细胞核，不宜做实验材料。
课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段
例1DNA的复制需要引物，其主要原因是（）
A．可加快DNA的复制速度
B．引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合
C．引物的5’端有助于DNA聚合酶的延伸DNA链
D．DNA聚合酶只能从3’端延伸DNA链
解析：
DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基（一OH）末端称为3’端，而磷酸基团的末端称为5’端。
DNA聚合酶不能从5’端开始合成DNA，而只能从3’端延伸DNA链。
因此，DNA复制需要引物。
当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3’端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5’端向3’端延伸。
答案：
D
例2标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是（）
A．95℃、55℃、72℃B．72℃、50℃、92℃
C．50℃、92℃、72℃D．80℃、50℃、72℃
解析：
当温度上升到90℃（90℃～96℃）以上时，双链DNA解聚为单链，称之为变性；当温度下降到50℃（40℃～60℃）左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合；当温度上升到72℃（70℃～75℃）左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸（A、T、C、G）在TaqDNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，称为延伸。
答案：
A
练习:
1．DNA的合成方向总是从子链的哪一端向哪一端延伸（）
A．3’端向5’端B．5’端向3’端
C．3’端向3’端D．5’端向5’端
2．PCR技术最突出的优点是（）
A．原理简单
B．原料易找
C．TaqDNA聚合酶具有耐热性
D．快速、高效、灵活、易于操作
3．PCR实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水使用前必须进行的关键步骤是（）
A．反复洗涤B．不怕外源DNA污染
C．高压灭菌D．在一20℃储存
4．做PCR使用的微量离心管，总容积为（）
A．5dLB．5mLC．0．5mLD．5uL
5．PCR利用了DNA____________原理，在____________的温度范围内，DNA的____________解体，____________分开，这个过程称为____________。
6．一个由32P标记的DNA分子，放在未标记的环境中培养，复制5次后标记的DNA分子占DNA分子总数的（）
A．1／10B．1／16C．1／25D．1／32
7．在怎样的温度范围内，DNA的双螺旋结构解开（）
A．10℃～20℃B．80℃～100℃
C．20℃～30℃D．40℃～60℃
8．关于DNA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
9．TaqDNA聚合酶的特点（）
A．耐强酸B．耐强碱
C．耐高温D．最适温度37℃
10．下列有关PCR的描述，不正确的是（）
A．是一种酶促反应
B．引物决定了扩增的特异性
C．扩增产量按y=（1+x）n
D．扩增对象是氨基酸序列
11．
（1）PCR反应需要的条件：
缓冲溶液、DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶，为什么?
（2）在PCR反应中与解旋酶作用相同的操作是_________________。
12．PCR一般要经过三十多次循环，每次循环可分为_________________、_________________和_________________三步。
13．空难之后对面目全非的航天员遗体残骸辩认可借助DNA杂交技术。
该技术是从尸体和死者家属提供的死者生前的生活用品中分别提取DNA，在一定温度下水浴共热，使DNA的氢键断裂，双链打开。
若两份DNA样本来自同一个体，在温度降低时，两份样本中的DNA单链会通过氢键连接在一起；反之，则不能互补。
已知某DNA单链碱基组成为ATCCGAT，则与它互补的另一条单链碱基组成为________________，为保证准确性，需用较多的DNA样品，这可以通过一定的技术使DNA分子大量复制，若一个DNA分子中，腺嘌呤含量为15％，复制所用的原料均为3H标记的脱氧核苷酸，经四次复制后，不含3H的DNA单链占全部单链的________________，子代DNA分子中胞嘧啶的比例为________________。
14．PCR技术是把某一DNA片段在酶的作用下，在体外合成许多相同片段的一种方法，利用它能快速而特异的扩增任何要求的目的基因或DNA分子片段；电泳技术则是在外电场作用下，利用分子携带的净电荷的不同，把待测分子的混合物放在一定的介质（如琼脂糖凝胶）中进行分离和分析的实验技术，利用它可分离氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等物质作亲子鉴定。
图5—2—1是电泳装置及相应电泳结果。
（1）电泳和叶绿体色素分离采用的纸层析法比较，后者使用的介质是________________，叶绿体中的色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是________________。
（2）PCR技术能把某一DNA片段进行扩增，依据的原理是________________。
（3）图3是把含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，据图可推知该多肽由________________种氨基酸构成。
（4）图4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，谁是该小孩真正生物学上的父亲?
为什么?
（5）电泳过程中分子的迁移速率除了与本身所带的净电荷多少有关外，你认为还与什么因素有关?
（至少列出一种）
答案:
1．B解析：
DNA的合成具有方向性，即从5’端向3’端延伸。
2．D解析：
PCR技术用途广泛，具有快速、高效、灵活，易于操作的突出优点。
3．C解析：
PCR实验中对无菌条件要求较高（高于细菌单一培养），反复洗涤不能杀死微生物，宜采用高压灭菌法，且反复2～3次。
4．C解析：
在实验室中，做PCR通常使用微量离心管，它是一种薄壁塑料管，总容积为O．5mL。
5．热变性80℃～100℃双螺旋双链变性
解析：
PCR实验中一般不采用解旋酶处理，而是采用DNA的热变性技术，操作过程要注意温度的控制。
6．B解析：
一个DNA分子n次复制后产生的DNA数目为2n，而DNA复制是半保留复制，其特点是：
新形成的DNA双链，一条是来自亲代的DNA分子的母链，另一条是新形成的子链。
这样最初32P标记的DNA分子复制后，其标记的两条链就分别进入两个子代DNA分子中，即两个子代DNA分子均被标记了。
然而由于是在未标记的环境中培养，不论多少次复制，只有最初标记过的两条链中含32P，这样经n次复制，标记的DNA分子占2／2n，即l／2n-1，所以本题应选B。
7．B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。
8．C9．C
10．D解析：
PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，它以极少量的DNA为模板，以四种脱氧核苷酸为原料，在引物作用下使DNA聚合酶从引物的3’端连接脱氧核苷酸，短时间内迅速复制上百万份的DNA拷贝，其扩增产量为y=（1+x）n，y代表DNA片段扩增后的拷贝数，x表示平均每次的扩增效率，n代表循环次数，因此答案选D。
11．
（1）PCR反应本质是DNA复制，其需要条件类似于生物体内DNA的复制。
（2）95℃变性
12．变性复性延伸
解析：
PCR反应时，应先解开双螺旋再使DNA单链与引物结合，然后利用原料合成DNA。
13．TAGGCTA1／1635％
解析：
在DNA中，两条链上的碱基是互补助的，即：
A和T，G和C相互配对。
14．
（1）层析液各种色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同
（2）DNA的复制（3）6（4）F2；因为C和F2两者之间的DNA指纹图谱完全相同。
（5）分子的大小、形态，凝胶的种类、密度，电泳的电压大小等。
解析：
PCR技术依据的原理是DNA复制，产物分离采用电泳，与叶绿体色素分离有着本质的差别。
人的DNA某些片段像指纹一样，具有个体差异性，可用于遇难者身份认定、亲子鉴定等等。
课题3血红蛋白的提取和分离
例1凝胶色谱法分离蛋白质的原理是（）
A．根据蛋白质分子的大小
B．根据蛋白质相对分子质量的大小
C．根据蛋白质所带电荷的多少
D．根据蛋白质溶解度的大小
解析：
凝胶色谱法所用的凝胶是一种微小的多孔球体，在小球内部有许多贯穿的通道，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长。
移动速度较慢湘对分子质量较大的蛋白质只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。
相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离。
答案：
B
例2关于血红蛋白分子组成的叙述正确的是（）
A．两个α-肽链、两个β-肽链、一个亚铁血红素基团
B．一个α一肽链、三个β-肽链、四个亚铁血红素基团
C．两个α-肽链、两个β-肽链、四个亚铁血红素基团
D．两个α-肽链、两个β-肽链、两个亚铁血红素基团
解析：
血红蛋白又称血色素，是红细胞的主要组成成分。
血红蛋白由四个肽链组成，它包括两个α-肽链、两个β-肽链。
其中每条肽链环绕一个亚铁血红素基团，因此共有四个亚铁血红素基团。
答案：
C
例3将经处理破裂后的红细胞混合液以2000r／min的速度离心10min后，离心管中的溶液分为四层，从上到下的顺序依次是（）
A．血红蛋白、甲苯层、脂类物质层、沉淀层
B．甲苯层、沉淀层、血红蛋白、脂类物质层
C．脂类物质层、血红蛋白、甲苯层、沉淀层
D．甲苯层、脂类物质层、血红蛋白、沉淀层
解析：
混合液经离心后，按密度大小排列，在离心管中从上到下的顺序依次是，第1层为无色透明的甲苯层，第2层为白色薄层固体，是脂溶性物质沉淀层，第3层为红色透明液体，这是血红蛋白的水溶液，第4层为暗红色沉淀物，主要是红细胞破碎物沉淀。
答案：
D
练习:
1．利用凝胶色谱法，什么样的蛋白质先洗脱出来（）
A．相对分子质量大的
B．溶解度高的
C．相对分子质量小的
D．所带电荷多的
2．相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程，可表示为图5—3—1中哪一个（）
3．在电场作用下，带电分子会如何移动?
4．人们用鸡的红细胞提取DNA，用人的红细胞提取血红蛋白的原因是（）
A．鸡的红细胞无血红蛋白，人的红细胞有血红蛋白
B．鸡的红细胞有线粒体，人的红细胞无线粒体
C．鸡的红细胞有细胞核，人的红细胞无细胞核
D．鸡的红细胞进行有氧呼吸，人的红细胞进行无氧呼吸
5．人体血液中的缓冲物质都是由一种弱酸和相应的强碱盐组成，下列缓冲对正确的一项是（）
A．Na2C03/NaHC03
B．Na3P04／NaH2P04
C．NaH2P04／Na2HP04
D．H2C03／NaHC03
6．高温灭菌和酒精灭菌分别利用蛋白质的何种作用，作用结果是什么被破坏所致（）
A．变性、变性；空间结构
B．分解、变性；化学结构
C．变性、变性；平面结构
D．分解、分解；空间结构
7．在血红蛋白的整个提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理的目的是（）
A．防止血红蛋白被O2氧化
B．血红蛋白是一种两性物质，需要酸中和
C．磷酸缓冲液会加速血红蛋白的提取过程
D．让血红蛋白处在稳定的pH范围内，维持其结构和功能
8．某同学在实验课前从学校附近的屠宰场取新鲜的猪血，并在采血容器中预先加入了抗凝血剂柠檬酸钠，取血回来马上进行实验，请回答有关红细胞洗涤的有关问题：
（1）洗涤红细胞的目的是_________________。
（2）你如何知道红细胞已洗涤干净?
__________________________________。
（3）分离红细胞时的离心速度及离心时间分别是__________________________________。
（4）如若离心速度过高和时间过长，则结果会怎样?
___________________________________________________。
9．红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成，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）血红蛋白提取和分离的程序可分为四步：
_________________、_________________、_________________和_________________。
（2）实验前取新鲜的血液，要切记在采血容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。
①加入柠檬酸钠的目的是_________________。
②以上所述的过程即样品处理，它包括_________________、_________________、_________________收集血红蛋白溶液。
（3）收集的血红蛋白溶液在透析袋中经过透析，这就是样品的粗分离。
①透析的目的是__________________________________。
②透析的原理是__________________________________。
（4）通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，最后经SDS一聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。
①样品纯化的目的是__________________________________。
②血红蛋白有什么特点?
__________________________________。
这一特点对进行蛋白质的分离有什么意义?
__________________________________.
答案:
1．A解析：
凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。
相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量大的蛋白质，路程较短，移动速度较快，首先洗脱出来。
2．B解析：
本题考查对凝胶色谱法分离蛋白质原理的理解，蛋白
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