计时双基练(四十三) 生物技术在其他方面的应用(计时：45分钟 满分：100分)一、选择题(每小题5分，共40分)1．下列有关玫瑰精油、橘皮精油两种植物芳香油提取方法的叙述，正确的是( )A．二者均可以用水中蒸馏法来提取B．提取过程中均需加入Na2SO4，该药品在两提取过程中所起作用不同C．二者所用原料均需做干燥去水处理D．为使两种植物精油与水分离，需向混合乳液中加入NaCl解析 本题主要考查植物芳香油的提取的相关知识，意在考查考生的识记能力和理解能力。橘皮精油不适于用水中蒸馏的方法提取，因为采用水中蒸馏法会导致原料焦糊和有效成分水解，因此常用压榨法提取。两种植物芳香油提取过程中使油水分离的方法不同：向玫瑰精油混合液中加入NaCl，向橘皮精油混合液中加入NaHCO3和Na2SO4。分离得到的玫瑰精油中加入无水Na2SO4是为了去除其中的水分。提取玫瑰精油需用鲜玫瑰花，提取橘皮精油需干燥去水和用石灰水浸泡。答案 B2．下列有关血红蛋白的提取的叙述，错误的是( )A．凝胶色谱法是一种根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的有效方法B．电泳只是利用待分离样品中各种分子带电性质不同，从而迁移速度不同来分离蛋白质的C．血红蛋白的提取和分离一般按照样品处理→粗分离→纯化→纯度鉴定的顺序进行D．装填色谱柱时要尽量紧密，减小颗粒间隙；避免出现气泡；洗脱液不能断流解析 本题考查血红蛋白的提取的相关知识，意在考查考生的识记、分析和判断能力。电泳法依据的原理：①在一定pH下，蛋白质分子的某些基团解离后会带上正电或负电。在电场的作用下，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。②待分离样品中各种分子间存在带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，这使得带电分子在电场作用下会产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。答案 B3．下列有关多聚酶链式反应扩增DNA片段技术的说法，不正确的是( )A．扩增过程利用DNA的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合B．需要的物质有DNA模板、4种脱氧核苷酸、1种引物、DNA热聚合酶C．扩增至第三轮时，同时含2段引物的DNA分子占3/4D．每扩增一次，都要经过变性、复性和延伸三步8\n解析 本题主要考查PCR扩增技术的相关知识，意在考查考生的识记能力和理解能力。扩增过程需要两种引物(分别与两条模板链相结合)；扩增至第三轮时，共合成8个DNA分子片段，同时含2段引物的DNA分子有6条，占3/4。答案 B4．下图是利用水中蒸馏法提取玫瑰精油的装置。下列有关该装置的描述，错误的是( )A．该装置在安装时需要先固定热源——酒精灯，再固定蒸馏瓶，并要注意其离热源的距离B．在安装蒸馏头时，要使蒸馏头的横截面与铁架台平行C．图中冷凝管进水口、出水口接错：冷凝管进水口在下，出水口在上，与水蒸气流向相反D．将温度计固定在蒸馏头上，固定的位置如上图所示，使温度计水银球的下限略高于液面解析 本题考查水中蒸馏法装置的安装的相关知识，意在考查考生的识记、应用能力。水中蒸馏法装置的安装顺序及要求：(1)固定热源——酒精灯；(2)固定蒸馏瓶，使其离热源有一定的距离，并且保持蒸馏瓶轴心与铁架台的水平面垂直；(3)安装蒸馏头，使蒸馏头的横截面与铁架台平行；(4)连接冷凝管。保证上端出水口向上，通过橡皮管与水池相连；下端进水口向下，通过橡皮管与水龙头相连；(5)连接接液管(或称尾接管)；(6)将接收瓶瓶口对准尾接管的出口；(7)将温度计固定在蒸馏头上，使温度计水银球的上限与蒸馏头侧管的下限处在同一水平线上。所以选项D是错误的。答案 D5．下列有关蛋白质和DNA的提取和分离的说法，正确的是( )A．可用蒸馏水涨破细胞的方法从猪红细胞中提取DNA和蛋白质B．提取DNA时，可用不同浓度的NaCl溶液反复溶解以析出蛋白质C．透析法分离蛋白质的依据是蛋白质不能通过半透膜D．用玻璃棒快速搅拌有利于提取DNA8\n5．在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸馏法和压榨法，下列关于这三种方法叙述错误的是( )A．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解下来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油B．压榨法的实验原理是通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油C．萃取法的实验原理是使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油D．蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油解析 蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油。压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油，适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取。萃取法使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油，它的适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中。答案 A6．多聚酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，其简要过程如下图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是( )A．PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术B．反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板C．PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增D．应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变解析 PCR技术是人工合成DNA的方法，原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸。答案 C7．8\n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、所带电荷的性质和数量情况如图所示，下列有关该样品中蛋白质的分离的叙述正确的是( )A．将样品装入透析袋中透析12h，若分子乙保留在袋内，则分子丙也保留在袋内B．若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子甲移动速度最快C．若将样品以2000r/min的速度离心10min，分子戊存在于沉淀中，则分子甲也存在于沉淀中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 分子甲的分子量最小，进入凝胶内部通道而移动速度慢；分子乙留在透析袋内，说明其相对分子质量比较大，分子丙比分子乙相对分子质量大，所以分子丙也留在袋内；分子戊比分子甲的分子量大，分子甲可能不存在于沉淀物中；SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中的样品，其电泳迁移率完全取决于分子的大小，分子量相差越大，形成的电泳带相距越远。答案 A8．生物产品的分离、纯化是现代生物技术中一种常见的技术。下列关于物质提取、纯化原理的叙述中，不正确的是( )A．采用凝胶色谱法分离果胶酶的原理是蛋白质分子的相对分子质量不同，在色谱柱中的移动速度不同B．使用透析法可以去除样品中相对分子质量较大的杂质C．电泳法是利用样品中各种分子带电性质和数量以及样品分子大小不同，产生的迁移速度不同而实现样品中各种分子的分离D．离心法分离蛋白质的依据是不同大小的分子离心时沉降速度不同解析 本题考查有关物质提取、纯化的原理，意在考查考生的理解能力。透析的原理是小分子能够通过半透膜，利用透析法可以去除样品中相对分子质量较小的杂质。答案 B二、非选择题(共60分)9．(15分)传统生物技术与我们的现代生活依旧非常贴近，请对下面相关实验分析做答。(1)许多植物芳香油的提取在原理上是相同的，有同学结合玫瑰油的提取技术，设计了提取茉莉油的流程：茉莉花＋水→A→油水混合物→分离油层→粗提精油→加B→过滤→茉莉油其中A表示________过程，分离油层时常用的试剂和仪器分别是________。B的成分是________，向粗提精油中加入B的目的是____________________。过滤的目的是______________，完成后即可得到茉莉油。(2)千百年来，腐乳由于其特殊的风味一直受到人们的喜爱。根据腐乳的如下制作过程回答问题：豆腐块→A→长满菌丝的豆腐块→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制8\nA过程有多种微生物参与，其中起主要作用的是_____________。腐乳之所以“闻着臭，吃着鲜”，且易于消化吸收，是因为豆腐中的成分发生了如下变化：___________________________________________________________________________________。卤汤中通常含有12%的________，其作用除了增加风味，还有________的作用。答案 (1)水蒸气蒸馏 氯化钠和分液漏斗 无水硫酸钠 除去粗提精油中的水分除去固体硫酸钠(2)毛霉 蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸(脂肪分解成了甘油和脂肪酸) 酒 抑制微生物生长10．(15分)现代生物学已向两个方向发展，宏观研究的水平为生态系统水平，微观研究的水平为分子水平，对于分子的研究，其物质的提取和分离显得尤为重要。下面是物质提取和分离的相关问题，请回答：Ⅰ.DNA分子的提取和分离(1)在提取菜花细胞中的DNA时，采用研磨法，为什么不能像用鸡血那样，用蒸馏水使其破裂？______________________________________________________。(2)在提取实验过程中用到两种浓度的NaCl溶液，说明其作用：①2mol/LNaCl溶液：__________________________________；②0.14mol/LNaCl溶液：________________________________。(3)在整个操作过程中，每100mL血液中加入3g柠檬酸钠的作用是：______________。(4)鉴定DNA所用的试剂：________________________________。Ⅱ.血红蛋白的提取和分离(1)在血红蛋白的提取和分离过程中：粗分离、纯化和纯度鉴定时，都会用到缓冲溶液，其作用是______________________________。(2)在洗脱过程中，对洗脱液的流速要求稳定的目的是：______________________________________________________。Ⅲ.不同的化学物质，其理化特性不同，提取方法也有所差异，如胡萝卜素不溶于水，易溶于________，因此可以用________方法进行提取。解析 (一)(1)DNA分子提取中理想的材料为富含DNA的细胞，动物中鸡血红细胞具有细胞核，放入蒸馏水中会使细胞涨破释放出DNA，而植物细胞含有细胞壁不能因吸水而涨破。(2)实验过程中两次用到NaCl溶液，初次为2mol/L的NaCl溶液，用于溶解DNA，而0.14mol/L的NaCl溶液会使DNA析出。(3)为了防止凝血现象的发生应加入柠檬酸钠。(4)鉴定DNA所用的试剂为二苯胺试剂。8\n(二)(1)为保持蛋白质的生理活性，防止变性从而用缓冲液保持pH的恒定。(2)洗脱液的流速变化过快，使操作压变化过大，从而使洗脱物质的下降速率变化过大，导致分离纯化不充分。(三)胡萝卜素的化学性质比较稳定，不溶于水，易溶于有机溶剂。因此可以用有机溶剂作萃取剂，以萃取的方法来提取。答案 Ⅰ.(1)植物细胞具有细胞壁，不会吸水涨破，只有通过研磨，才能释放出DNA(2)①溶解DNA分子，过滤并除去不溶于NaCl溶液的杂质②使DNA分子析出，过滤并除去溶于NaCl溶液中的杂质(3)防止出现凝血(4)二苯胺试剂Ⅱ.(1)维持血红蛋白环境中的pH的稳定(2)维持操作压的稳定Ⅲ.有机溶剂 有机溶剂萃取11．(15分)随着人类基因组计划的进展和多种生物基因组测序工作的完成，人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质进行研究时，首先要获得纯度较高的蛋白质。下图是某生物兴趣小组在“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“血红蛋白提取、分离流程图”：―→―→―→请回答下列有关问题：(1)样品处理中红细胞的洗涤要用__________反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎红细胞，破碎细胞的原理是______________________。(2)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是__________，若要尽快达到理想的透析效果，可以__________________________(写出一种方法)。8\n(3)电泳利用了待分离样品中各种分子的__________________等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。(4)一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳，观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如上图所示。由图可知携带者有__________种血红蛋白，从分子遗传学的角度作出的解释是__________________________________________________________。解析 (1)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，释放出血红蛋白。(2)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短透析时间，能尽快达到理想的透析效果。(3)由于各种分子带电性质以及分子大小、形状等的差异，在电泳过程中会产生不同的迁移速度，从而实现各种分子的分离。(4)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(控制血红蛋白的)一对等位基因，分别控制合成两种不同的蛋白质。答案 (1)生理盐水 渗透原理(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破)(2)除去小分子杂质 增加缓冲液的量或及时更换缓冲液(3)带电性质以及分子大小、形状(4)2 携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质12．(15分)在进行DNA亲子鉴定时，需大量的DNA。PCR技术(多聚酶链式反应)可以使样品DNA扩增，获得大量DNA克隆分子。该技术的原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图，图中黑色长方形是引物)。在很短的时间内将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)图中的变性、延伸分别是指_________________________。(2)假设PCR反应中的DNA模板为P，第一轮循环的产物2个子代DNA为N1，第二轮的产物4个子代DNA为N2，N1、N2中含有模板DNA单链的DNA分别有________个、________个。若继续循环，该DNA片段共经过30次循环后能形成________个DNA片段。(3)某样品DNA分子中共含3000个碱基对，碱基数量满足：＝8\n，若经5次循环，至少需要向试管中加入________个腺嘌呤脱氧核苷酸(不考虑引物所对应的片段)。(4)若下图为第一轮循环产生的产物。请绘出以a链和b链为模板经PCR扩增的产物。解析 (1)变性的实质是DNA双链解旋；延伸的实质是以DNA单链为模板，按照碱基互补配对原则合成子链的过程。(2)由于PCR原理为DNA双链复制，其特点是半保留复制，所以无论复制几次，模板链一直存在于2个DNA分子中。DNA复制的数量变化是指数式增长方式。(3)由(A＋T)/(G＋C)＝1/2可知ATGC＝1122，所以A的比例为1/6，在一个DNA分子中的数量为3000×2×(1/6)＝1000个，5次循环的DNA数为32个，所以以原料合成的DNA数相当于32－1＝31个，至少需腺嘌呤脱氧核苷酸为31×1000＝31000个。(4)画图的关键是注意引物A、B的位置和所对应的模板链。答案 (1)模板DNA双链解旋形成单链 在DNA聚合酶的作用下，原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链(2)2 2 230(3)31000(4)如图8
