1、第六章 蛋白质和DNA技术 血清蛋白的提取和分离血清蛋白的提取和分离1.1.方法及原理方法及原理(1)(1)方法：电泳法。方法：电泳法。(2)(2)原理：原理：各种蛋白质分子带电性质的差异；各种蛋白质分子带电性质的差异；分子本身大小、形状的不同。分子本身大小、形状的不同。2.2.实验操作程序实验操作程序(1)(1)点样：用微量加样器取新制血清，小心加到电泳样品槽的胶面点样：用微量加样器取新制血清，小心加到电泳样品槽的胶面上。上。(2)(2)电泳：打开并调节稳压稳流电泳仪进行电泳。电泳：打开并调节稳压稳流电泳仪进行电泳。(3)(3)染色：用质量分数为染色：用质量分数为0.05%0.05%的考马斯
2、亮蓝的考马斯亮蓝R R250250染色液对凝胶进行染色液对凝胶进行染色。染色。(4)(4)脱色：用体积分数为脱色：用体积分数为7%7%的醋酸溶液脱色。的醋酸溶液脱色。(5)(5)制干胶板：保存液浸泡凝胶板后，放在两层透气玻璃纸中间自制干胶板：保存液浸泡凝胶板后，放在两层透气玻璃纸中间自然干燥。然干燥。【高考警示钟【高考警示钟】1.1.电泳时，带电的颗粒向与其电性相反的电极方向移动。电泳时，带电的颗粒向与其电性相反的电极方向移动。2.2.电泳时，蛋白质所带的电荷数越多，移动得越快；电荷数相同电泳时，蛋白质所带的电荷数越多，移动得越快；电荷数相同时，分子量越小，则移动越快。时，分子量越小，则移动越
3、快。 DNA DNA片段的扩增片段的扩增1.1.细胞内细胞内DNADNA复制与复制与PCRPCR技术的比较技术的比较细胞内细胞内DNADNA复制复制PCRPCR不不同同点点解解旋旋酶酶引引物物温温度度相相同同点点在解旋酶作用下边解在解旋酶作用下边解旋边复制旋边复制95 95 高温解旋，双高温解旋，双链完全分开链完全分开DNADNA解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶耐高温的耐高温的DNADNA聚合酶聚合酶RNARNA人工合成的人工合成的DNADNA单链单链体内温和条件体内温和条件高温高温需提供需提供DNADNA复制的模板；复制的模板；四种脱氧核糖核苷酸作原料；四种脱氧核糖核苷酸作原料；子链
4、延伸的方向都是从子链延伸的方向都是从55端到端到33端端2.PCR2.PCR技术反应过程中控制不同温度的意义技术反应过程中控制不同温度的意义(1)95 (1)95 变性，双链变性，双链DNADNA解旋为单链；解旋为单链；(2)55 (2)55 复性，引物与两条单链复性，引物与两条单链DNADNA结合；结合；(3)72 (3)72 延伸，耐高温的延伸，耐高温的DNADNA聚合酶有最大活性，使聚合酶有最大活性，使DNADNA新链由新链由55端向端向33端延伸。端延伸。【高考警示钟【高考警示钟】 PCRPCR技术的一个循环包括高温变性、低温复性和中温延伸三个技术的一个循环包括高温变性、低温复性和中温
5、延伸三个步骤；每一循环中步骤；每一循环中DNADNA聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的DNADNA序列，使这段固定长度的序列呈指数增长。序列，使这段固定长度的序列呈指数增长。 血清蛋白的提取和分离血清蛋白的提取和分离【典例训练【典例训练1 1】我们通常选用猪、牛、羊等动物的血液进行实验，我们通常选用猪、牛、羊等动物的血液进行实验，来提取和分离血清蛋白。请回答下列有关问题：来提取和分离血清蛋白。请回答下列有关问题：(1)(1)实验前取新鲜血液，静置凝固后会析出淡黄色的液体实验前取新鲜血液，静置凝固后会析出淡黄色的液体血清，血清，其中含有的蛋白质有其中含有
6、的蛋白质有_、_等。等。(2)(2)血清蛋白提取和分离的活动程序为：血清蛋白提取和分离的活动程序为：_，在染色和脱色步骤，在染色和脱色步骤中，所用试剂分别为中，所用试剂分别为_、_。(3)(3)能利用电泳技术分离血清蛋白的原理是能利用电泳技术分离血清蛋白的原理是_。【解题指南【解题指南】1.1.考查实质：本题考查提取和分离血清蛋白的相关知识。考查实质：本题考查提取和分离血清蛋白的相关知识。2.2.解题关键：解题关键：(1)(1)血清蛋白主要有丙种球蛋白、凝集素等。血清蛋白主要有丙种球蛋白、凝集素等。(2)(2)血清蛋白提取和分离的操作程序：点样血清蛋白提取和分离的操作程序：点样电泳电泳染色染色
7、脱色脱色制干胶板。制干胶板。【解析【解析】本题考查提取和分离血清蛋白的相关知识。本题考查提取和分离血清蛋白的相关知识。(1)(1)血清中含有丙种球蛋白、凝集素等多种蛋白质。血清中含有丙种球蛋白、凝集素等多种蛋白质。(2)(2)血清蛋白的提取和分离步骤为：点样血清蛋白的提取和分离步骤为：点样电泳电泳染色染色脱色脱色制制干胶板，其中染色、脱色所用试剂分别为质量分数为干胶板，其中染色、脱色所用试剂分别为质量分数为0.05%0.05%的考马的考马斯亮蓝斯亮蓝R250R250染色液、体积分数为染色液、体积分数为7%7%的醋酸溶液。的醋酸溶液。(3)(3)血清蛋白为两性电解质，在一定血清蛋白为两性电解质，
8、在一定pHpH条件下带有电荷，可在电场条件下带有电荷，可在电场中移动，故可用电泳技术进行分离。中移动，故可用电泳技术进行分离。答案：答案：(1)(1)丙种球蛋白丙种球蛋白 凝集素凝集素(2)(2)点样点样电泳电泳染色染色脱色脱色制干胶板制干胶板质量分数为质量分数为0.05%0.05%的考马斯亮蓝的考马斯亮蓝R R250250染色液染色液体积分数为体积分数为7%7%的醋酸溶液的醋酸溶液(3)(3)血清蛋白为两性电解质，在一定血清蛋白为两性电解质，在一定pHpH条件下带有电荷，可在电场条件下带有电荷，可在电场中移动中移动【互动探究【互动探究】收集的血红蛋白溶液在透析袋中可以进行透析，这收集的血红蛋
9、白溶液在透析袋中可以进行透析，这就是样品的粗分离。透析的目的是什么？透析的原理是什么？就是样品的粗分离。透析的目的是什么？透析的原理是什么？提示：提示：透析是为了去除相对分子质量较小的杂质。透析的原理是透析是为了去除相对分子质量较小的杂质。透析的原理是透析袋允许小分子自由进出，而大分子则保留在袋内。透析袋允许小分子自由进出，而大分子则保留在袋内。 PCR PCR扩增扩增DNADNA技术技术【典例训练【典例训练2 2】(2011(2011江苏高考江苏高考) )请回答基因工程方面的有关问题：请回答基因工程方面的有关问题：(1)(1)利用利用PCRPCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内技术扩增目的基
10、因，其原理与细胞内DNADNA复制类似复制类似( (如如图所示图所示) )。图中引物为单链图中引物为单链DNADNA片段，它是子链合成延伸的基础。片段，它是子链合成延伸的基础。从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A A的的DNADNA片段所占的片段所占的比例为比例为_。在第在第_轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNADNA片片段。段。(2)(2)设计引物是设计引物是PCRPCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物( (只只标注了部分碱基序列标注了部分碱基序列) )
11、都不合理都不合理( (如图如图) )，请分别说明理由。，请分别说明理由。第第1 1组：组：_；第第2 2组：组：_。(3)PCR(3)PCR反应体系中含有热稳定反应体系中含有热稳定DNADNA聚合酶，下面的表达式不能正确聚合酶，下面的表达式不能正确反映反映DNADNA聚合酶的功能，这是因为聚合酶的功能，这是因为_。(4)(4)用限制酶用限制酶EcoRVEcoRV、MboMbo单独或联合切割同一种质粒，得到的单独或联合切割同一种质粒，得到的DNADNA片段长度如下图片段长度如下图(1 kb(1 kb即即1 0001 000个碱基对个碱基对) )，请在质粒上画出，请在质粒上画出EcoRVEcoRV
12、、MboMbo的切割位点。的切割位点。【解题指南【解题指南】1.1.考查实质：本题以基因工程为载体考查考查实质：本题以基因工程为载体考查PCRPCR技术的原理、过程以技术的原理、过程以及应用。及应用。2.2.解题关键：了解解题关键：了解PCRPCR技术的过程，理解引物设计的原则，分析不技术的过程，理解引物设计的原则，分析不同限制酶的切割位点。同限制酶的切割位点。【解析【解析】(1)(1)从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A A的的DNADNA片段所占的比例为片段所占的比例为15/1615/16。在第三轮循环产物中开始出现在第三轮循环产物中开始出现两条脱
13、氧核苷酸链等长的两条脱氧核苷酸链等长的DNADNA片段。片段。(2)(2)某同学设计的两组引物某同学设计的两组引物( (只标注了部分碱基序列只标注了部分碱基序列) )都不合理，原因都不合理，原因引物引物和引物和引物局局部发生碱基互补配对而失效。部发生碱基互补配对而失效。引物引物自身折叠后会出现局自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。部碱基互补配对而失效。(3)DNA(3)DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链连续结合到双链DNADNA片段的引物链上。片段的引物链上。答案答案: :(1)(1)15/16 15/16 三三(2)(2)引物引物和引物和引物局部发生
14、碱基互补配对而失效局部发生碱基互补配对而失效引物引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效(3)DNA(3)DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNADNA片段的片段的引物链上引物链上(4)(4)见图见图【互动探究【互动探究】(1)(1)上题上题(1)(1)中变性、复性、延伸需要的温度分别中变性、复性、延伸需要的温度分别是多少？是多少？提示：提示：95 95 、55 55 、72 72 。分析：分析：当温度上升到当温度上升到9090以上时，双链以上时，双链DNADNA解聚为单链，称之为解聚为单链，称之为变性
15、；当温度下降到变性；当温度下降到5050左右时，两种引物通过碱基互补配对左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链与两条单链DNADNA结合；当温度上升到结合；当温度上升到7272左右时，溶液中的四种左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸在脱氧核苷酸在TaqTaq DNA DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的合成新的DNADNA链，称为延伸。链，称为延伸。(2)PCR(2)PCR一般要经过三十多次循环，从第二轮循环开始，上一次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，由引物循环的产物也作为模板参与反应，由引物A A延
16、伸而成的延伸而成的DNADNA单链单链作为模板时将如何延伸？作为模板时将如何延伸？提示：提示：与引物与引物B B结合进行结合进行DNADNA子链的延伸。子链的延伸。分析：分析：当引物当引物A A延伸而成的单链作模板时，此单链引物端为延伸而成的单链作模板时，此单链引物端为55端，因此与它互补的子链应从另一端开始合成，即由引物端，因此与它互补的子链应从另一端开始合成，即由引物B B结合结合延伸的子链。延伸的子链。 1.(20121.(2012西安模拟西安模拟) )近近2020年来，年来，PCRPCR技术技术( (聚合酶链式反应聚合酶链式反应) )成为成为分子生物学实验室的一种常规实验手段，其原理是
17、利用分子生物学实验室的一种常规实验手段，其原理是利用DNADNA半保半保留复制，在试管中进行留复制，在试管中进行DNADNA的人工复制的人工复制( (如图如图) )，在短时间内，将，在短时间内，将DNADNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，从而使实验室所需要的遗传物扩增几百万倍甚至几十亿倍，从而使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。质不再受限于活的生物体。(1)(1)加热使加热使DNADNA双链间的双链间的_键完全打开，称为键完全打开，称为_；而在细胞中是；而在细胞中是在在_酶的作用下进行的。酶的作用下进行的。(2)(2)如果只需要大量克隆模板如果只需要大量克隆模板DNADNA中间的某个特定
18、区段，应该加入中间的某个特定区段，应该加入_种特定的引物。种特定的引物。(3)PCR(3)PCR技术的必需条件，除了模板、原料、酶之外，至少还有三技术的必需条件，除了模板、原料、酶之外，至少还有三个条件，即液体环境、适宜的个条件，即液体环境、适宜的_和和_，前者由，前者由_自动调控，自动调控，后者则靠来后者则靠来_维持。维持。(4)(4)通过通过PCRPCR技术使技术使DNADNA分子大量复制，如果将一个用分子大量复制，如果将一个用1515N N标记的标记的DNADNA分子放入试管中，以分子放入试管中，以1414N N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制四次之后，则
19、四次之后，则1515N N标记的标记的DNADNA分子占全部分子占全部DNADNA分子总数的比例是分子总数的比例是_。【解析【解析】(1)PCR(1)PCR技术利用热变性原理使技术利用热变性原理使DNADNA双链之间的氢键断裂，双链之间的氢键断裂，称为解旋，而在细胞内是在解旋酶的作用下使氢键断裂。称为解旋，而在细胞内是在解旋酶的作用下使氢键断裂。(2)PCR(2)PCR分为三个基本反应步骤：高温变性分为三个基本反应步骤：高温变性(95 )(95 )、低温复性、低温复性(55 )(55 )、中温延伸、中温延伸(72 )(72 )，其特异性依赖于与靶序列互补的引，其特异性依赖于与靶序列互补的引物，
20、引物是两段与待扩增物，引物是两段与待扩增DNADNA序列互补的片段，两引物之间的距序列互补的片段，两引物之间的距离决定扩增片段的长度。离决定扩增片段的长度。(3)PCR(3)PCR技术与细胞内的技术与细胞内的DNADNA复制不完全相同，除了需要模板、原复制不完全相同，除了需要模板、原料、酶以外，至少还需要液体环境料、酶以外，至少还需要液体环境( (稳定的缓冲溶液稳定的缓冲溶液) )，每一个步，每一个步骤都需要适宜的温度和酸碱度等。骤都需要适宜的温度和酸碱度等。(4)(4)一个一个DNADNA分子连续复制四次之后，形成分子连续复制四次之后，形成1616个个DNADNA分子，分子，1515N N标
21、记标记的的DNADNA分子有分子有2 2个，则个，则1515N N标记的标记的DNADNA分子占全部分子占全部DNADNA分子总数的比分子总数的比例为例为1/81/8。答案：答案：(1)(1)氢氢 解旋解旋 解旋解旋 (2)2(2)2(3)(3)温度温度 酸碱度酸碱度 PCRPCR仪仪 缓冲液缓冲液 (4)1/8(4)1/82.(20122.(2012惠山模拟惠山模拟) )某生物兴趣小组在某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，设计的实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，设计的“血红蛋血红蛋白提取、分离流程图白提取、分离流程图”如下
22、：如下：请回答下列有关问题：请回答下列有关问题：(1)(1)样品处理中红细胞的洗涤要用样品处理中红细胞的洗涤要用_反复冲洗、离心。向红细反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度胞悬液中加入一定量的低浓度pH=7.0pH=7.0的缓冲液并充分搅拌，可以的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是破碎红细胞，破碎细胞的原理是_。(2)(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是_，若要尽快达到理，若要尽快达到理想的透析效果，可以想的透析效果，可以_ (_ (写出一种方法写出一种方法) )。(3)(3)电泳利用了待分离样品中各种分子的电泳利用了待分离样品中各
23、种分子的_等的差异，而产生等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。不同迁移速度，实现各种分子的分离。(4)(4)一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳，观察到正常人和镰一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳，观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如图所示。由图可知携刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如图所示。由图可知携带者有带者有_种血红蛋白，从分子遗传学的角度作出的解释是种血红蛋白，从分子遗传学的角度作出的解释是_。【解析【解析】(1)(1)洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水，根据渗透作用洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水，根据渗透作用原理，将红细胞置于低渗溶液中，红细胞会吸水涨破
24、，释放出血原理，将红细胞置于低渗溶液中，红细胞会吸水涨破，释放出血红蛋白。红蛋白。(2)(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去样品中的血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是除去样品中的小分子杂质；可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法缩小分子杂质；可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法缩短透析时间，能尽快达到理想的透析效果。短透析时间，能尽快达到理想的透析效果。(3)(3)由于各种分子带由于各种分子带电性质以及分子大小、形状等的差异，在电泳过程中产生了不同电性质以及分子大小、形状等的差异，在电泳过程中产生了不同的迁移速度，实现各种分子的分离。的迁移速度，实现各种分子的分离。(4)(4)根
25、据图示可知，镰刀型根据图示可知，镰刀型细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白，原因是携带者具有细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白，原因是携带者具有( (控控制血红蛋白的制血红蛋白的) )一对等位基因，分别控制合成两种不同的蛋白质。一对等位基因，分别控制合成两种不同的蛋白质。答案：答案：(1)(1)生理盐水生理盐水 渗透原理渗透原理( (当外界溶液浓度低于动物细胞内当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破液浓度时，细胞吸水涨破) )(2)(2)除去小分子杂质除去小分子杂质 增加缓冲液的量或及时更换缓冲液增加缓冲液的量或及时更换缓冲液(3)(3)带电性质以及分子大小、形状带电性质以及分子大小
26、、形状(4)2 (4)2 携带者具有携带者具有( (控制血红蛋白的控制血红蛋白的) )一对等位基因，可以控制一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质合成两种不同的蛋白质3.3.聚合酶链式反应聚合酶链式反应(PCR)(PCR)是一种体外迅速扩增是一种体外迅速扩增DNADNA片段的技术。请片段的技术。请回答下列有关回答下列有关PCRPCR技术的基本原理及应用的问题。技术的基本原理及应用的问题。(1)DNA(1)DNA的两条链是反向平行的，通常将的两条链是反向平行的，通常将_的末端称为的末端称为55端，端，当引物与当引物与DNADNA母链通过碱基互补配对结合后，母链通过碱基互补配对结合后，DNAD
27、NA聚合酶就能从引聚合酶就能从引物的物的_开始延伸开始延伸DNADNA链。链。(2)PCR(2)PCR利用利用DNADNA的热变性原理解决了打开的热变性原理解决了打开DNADNA双链的问题，但又导双链的问题，但又导致了致了DNADNA聚合酶失活的新问题。到聚合酶失活的新问题。到2020世纪世纪8080年代，科学家从一种年代，科学家从一种TaqTaq细菌中分离到细菌中分离到_，它的发现和应用解决了以上问题。要将，它的发现和应用解决了以上问题。要将TaqTaq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫_。(3)PCR(3)PCR的每次循环可以分
28、为的每次循环可以分为_三步。假设在三步。假设在PCRPCR反应中，只有反应中，只有一个一个DNADNA片段作为模板，请计算在片段作为模板，请计算在5 5次循环后，反应物中大约有次循环后，反应物中大约有_个这样的个这样的DNADNA片段。片段。(4)(4)请用简图表示出一个请用简图表示出一个DNADNA片段片段PCRPCR反应中第二轮的产物。反应中第二轮的产物。(5)(5)简述简述PCRPCR技术的主要应用。技术的主要应用。【解析【解析】(1)DNA(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3-3-羟基上，与羟基上，与DNADNA母链结合的母
29、链结合的RNARNA引物就提供这个羟基。引物就提供这个羟基。(2)(2)因因PCRPCR利用了利用了DNADNA的热变性原理解决了打开的热变性原理解决了打开DNADNA双链的问题，所以用双链的问题，所以用于催化于催化DNADNA复制过程的复制过程的DNADNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将养基可将TaqTaq细菌从其他普通的微生物中分离出来。细菌从其他普通的微生物中分离出来。(3)DNA(3)DNA复制复制两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制5 5次后得到的子次后得到的子代代DNADNA分子数为分子数
30、为2 25 5=32=32个。个。(4)(4)新合成的新合成的DNADNA链带有引物，而最初的链带有引物，而最初的模板模板DNADNA的两条链不带有引物。的两条链不带有引物。(5)PCR(5)PCR技术可以对技术可以对DNADNA分子进行扩分子进行扩增，所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学研究、基增，所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学研究、基因克隆和因克隆和DNADNA序列分析等方面。序列分析等方面。答案：答案：(1)(1)磷酸基团磷酸基团 33端端 (2)(2)耐高温的耐高温的TaqTaq DNA DNA聚合酶聚合酶 选择选择培养基培养基 (3)(3)高温变性、低温复性和中
31、温延伸高温变性、低温复性和中温延伸 3232(4)(4)(5)(5)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学研究、基因克隆和遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学研究、基因克隆和DNADNA序列分析序列分析( (要求要求3 3项以上项以上) )。4.PCR4.PCR技术是把某一技术是把某一DNADNA片段在体外酶的作用下，合成许许多多相片段在体外酶的作用下，合成许许多多相同片段的一种方法，利用它能快速而特异地扩增任何要求的目的同片段的一种方法，利用它能快速而特异地扩增任何要求的目的基因或基因或DNADNA分子片段；电泳技术是在外电场作用下，利用分子携分子片段；电泳技术是在外电场作用下，利用分子携带的静电
32、荷不同，把待测分子的混合物放在一定的介质带的静电荷不同，把待测分子的混合物放在一定的介质( (如琼脂如琼脂糖凝胶糖凝胶) )中进行分离和分析的实验技术，利用它可分离氨基酸、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、核酸等物质和做亲子法学鉴定。如图是多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等物质和做亲子法学鉴定。如图是电泳装置及相应电泳结果。电泳装置及相应电泳结果。请回答：请回答：(1)(1)叶绿体色素提取所采用的纸层析法与电泳相比，前者使用的叶绿体色素提取所采用的纸层析法与电泳相比，前者使用的介质是介质是_。电泳过程中分子的迁移速率除与本身所带的净电荷的多少有关外，电泳过程中分子
33、的迁移速率除与本身所带的净电荷的多少有关外，你认为还受什么因素的影响？你认为还受什么因素的影响？_ (_ (至少列出一种至少列出一种) )。(2)PCR(2)PCR技术模拟了技术模拟了DNADNA合成的环境和条件，扩增过程所需要的基合成的环境和条件，扩增过程所需要的基本条件是本条件是_，所遵循的原则是，所遵循的原则是_。(3)(3)图图3 3是把含有是把含有2121个氨基酸的多肽进行水解，得到的氨基酸混合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，故可推测该多肽是由物进行电泳的结果，故可推测该多肽是由_种氨基酸构成的。种氨基酸构成的。(4)(4)图图4 4是通过提取某小孩和其母亲
34、及待测定四位男性的是通过提取某小孩和其母亲及待测定四位男性的DNADNA，分，分别由酶处理后，生成含有若干别由酶处理后，生成含有若干DNADNA片段并已进行扩增得到的混合片段并已进行扩增得到的混合物，然后进行电泳所得到的一组物，然后进行电泳所得到的一组DNADNA指纹图谱，请分析：最可能指纹图谱，请分析：最可能是该小孩真正生物学上的父亲的是是该小孩真正生物学上的父亲的是_。【解析【解析】(1)(1)层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂。叶绿体中的层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂。叶绿体中的四种色素在层析液中的溶解度是不同的：溶解度最高的是胡萝卜四种色素在层析液中的溶解度是不同的：溶解度最高的是胡萝
35、卜素，它随层析液在滤纸上扩散得最快；叶黄素和叶绿素素，它随层析液在滤纸上扩散得最快；叶黄素和叶绿素a a的溶解的溶解度次之；叶绿素度次之；叶绿素b b的溶解度最低，扩散得最慢。这样，几分钟之的溶解度最低，扩散得最慢。这样，几分钟之后，四种色素就在扩散过程中分离开来。电泳过程中分子的迁移后，四种色素就在扩散过程中分离开来。电泳过程中分子的迁移速率除与本身所带的静电荷的多少有关外，还与分子大小、电场速率除与本身所带的静电荷的多少有关外，还与分子大小、电场大小等有关。大小等有关。 (2)PCR(2)PCR技术模拟了技术模拟了DNADNA合成的环境和条件，实际就是合成的环境和条件，实际就是DNADNA
36、在体外的在体外的复制过程，需要亲代复制过程，需要亲代DNADNA作模板，在酶的作用下，利用脱氧核苷作模板，在酶的作用下，利用脱氧核苷酸，合成子代酸，合成子代DNADNA。在。在DNADNA复制的过程中，遵循碱基互补配对原则，复制的过程中，遵循碱基互补配对原则，即即A A与与T T配对，配对，G G与与C C配对。配对。(3)(3)此氨基酸混合物电泳的结果出现了六条带纹，说明该多肽是此氨基酸混合物电泳的结果出现了六条带纹，说明该多肽是由由6 6种氨基酸构成的。种氨基酸构成的。(4)(4)由图可知该小孩的由图可知该小孩的DNADNA片段和片段和F F2 2最接近。最接近。答案：答案：(1)(1)层
37、析液层析液 分子大小分子大小( (电场大小电场大小) ) (2)DNA(2)DNA模板、原料、酶模板、原料、酶 碱基互补配对原则碱基互补配对原则(3)6 (4)F(3)6 (4)F2 2 5.5.请回答下列问题：请回答下列问题：(1)(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，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
38、性测定可以植酸钠作为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底物，活性可用一定条件下单位时间_表示。表示。 (2)(2)利用上述所得菌株制备植酸酶的流程如图：利用上述所得菌株制备植酸酶的流程如图：中的主要成分为中的主要成分为_；中包含植酸酶等多种蛋白质。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。请写出一种纯化得到植酸酶的方法及其依据。(3)(3)为建设基因工程菌，可用为建设基因工程菌，可用PCRPCR等技术从上述菌株中克隆植酸酶等技术从上述菌株中克隆植酸酶基因。基因。PCRPCR反应包含多次循环，每次循环包括三步：反应包含
39、多次循环，每次循环包括三步：_。反应。反应过程中打开模板过程中打开模板DNADNA双链的方法是双链的方法是_。(4)(4)除植酸酶外，微生物还应用在除植酸酶外，微生物还应用在_的生产中。的生产中。【解析【解析】本题考查了酶的简单制作方法、酶活力测定的一般方法、本题考查了酶的简单制作方法、酶活力测定的一般方法、蛋白质的提取和分离、蛋白质的提取和分离、PCRPCR技术的基本操作和应用。技术的基本操作和应用。(1)(1)通过微生物发酵生产需要的酶，需要在选择培养基上进行选通过微生物发酵生产需要的酶，需要在选择培养基上进行选择。活力可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。择。活力可以用单位时
40、间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。(2)(2)植酸酶是蛋白质，属大分子有机物，可以利用电泳法提纯分植酸酶是蛋白质，属大分子有机物，可以利用电泳法提纯分离。离。(3)(3)体外扩增生产植酸酶的基因，需要利用体外扩增生产植酸酶的基因，需要利用PCRPCR技术，经过三步循技术，经过三步循环，可以得到大量的特异性基因。环，可以得到大量的特异性基因。(4)(4)酶的应用主要体现在蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等的生产和酶的应用主要体现在蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等的生产和应用上。应用上。答案：答案：(1)(1)透明圈透明圈 植酸钠的消耗量植酸钠的消耗量( (减少量减少量) )或磷酸钠或磷酸钠( (肌醇肌醇) )的的生成量生成量( (产量产量) )(2)(2)小分子杂质小分子杂质 电泳法：根据蛋白质之间分子大小、吸附性质电泳法：根据蛋白质之间分子大小、吸附性质等差异进行纯化等差异进行纯化( (或电泳法：根据蛋白质之间电荷、分子大小等或电泳法：根据蛋白质之间电荷、分子大小等差异进行纯化差异进行纯化) )。(3)(3)高温变性、低温复性和中温延伸高温变性、低温复性和中温延伸( (长长) )加热加热( (或高温处理或高温处理) )(4)(4)蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶
