【优化方案】2022届高考生物一轮复习专题5、6DNA和蛋白质技术植物有效成分的提取知能演练强化闯关（含解析）新人教版选修11．某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动，具体步骤如下：材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10g。剪碎后分成两组，一组置于20℃、另一组置于－20℃条件下保存24h。DNA粗提取：第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15mL研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液备用。第二步：先向6只小烧杯中分别注入10mL滤液，再加入20mL体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。第三步：取6支试管，分别加入等量的2mol/LNaCl溶液溶解上述絮状物。DNA检测：在上述试管中各加入4mL二苯胺试剂，混合均匀后，置于沸水中加热5min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果如下表：材料保存温度花菜辣椒蒜黄20℃＋＋＋＋＋＋－20℃＋＋＋＋＋＋＋＋＋(注：“＋”越多表示蓝色越深)分析上述实验过程，回答下列问题：(1)该探究性实验课题名称是________________________________________________________________________。(2)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少________________________________________________________________________。(3)根据实验结果，得出结论并分析。①结论1：与20℃相比，相同实验材料在－20℃条件下保存，DNA的提取量较多。结论2：________________________________________________________________________。②针对结论1，请提出合理的解释：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度，依据氯仿的特性，在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是：________________________________________________________________________，然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。解析：(1)题目给出了多种实验材料，以探究不同保存温度对DNA提取量的影响，因此该实验名称可为“探究不同实验材料和不同保存温度对DNA提取量的影响”。(2)如果DNA断裂，就不容易被提取出来，在提取DNA时，玻璃棒沿一个方向缓慢搅拌，是为了防止DNA分子断裂，有效提取DNA。(3)①由表格可知，花菜、辣椒、蒜黄三种不同的实验材料在20℃或－20℃时，DNA提取量表现为蒜黄多于花菜，花菜多于辣椒，即：等质量的不同实验材料，在同一温度下DNA提取量不同(或从蒜黄提取的DNA量最多)；②低温下DNA水解酶的活性减弱，导致DNA降解速度慢，从而DNA提取量相对较高。(4)由于氯仿可使蛋白质变性沉淀，而DNA易溶解于其中，对DNA结构无影响，因此可将第三步获得的滤液与等量氯仿混合，静置一段时间，蛋白质变性沉淀，而DNA溶解于上清液中，从而可吸取上清液，从上清液中提取DNA。答案：(1)探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响(2)DNA断裂6\n(3)①等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄提取的DNA量最多 ②低温抑制了相关酶的活性，DNA降解速度慢(4)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液2．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)。(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3．(2022·高考海南卷)许多植物含有天然香料，如薄荷叶中含有薄荷油。现用薄荷叶提取薄荷油。回答问题：(1)薄荷油是挥发性物质，提取薄荷油时应选用________(鲜、干)薄荷叶作原料，其原因是________________________________________________________________________。(2)用萃取法提取薄荷油时，采用的溶剂是________，原理是________________________________________________________________________。6\n(3)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__________________________。常用于分离油层和水层的器皿是________。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是________，除去固体硫酸钠的常用方法是________。解析：本题考查有关提取薄荷油的知识。(1)因为薄荷油是挥发性物质，所以应选取鲜薄荷叶作为提取材料。(2)用萃取法提取薄荷油时，应选用有机溶剂，因为薄荷油易溶于有机溶剂。(3)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增加盐浓度，促进油水分层，常用于分离油层和水层的器皿是分液漏斗。分离出的油层中加入无水硫酸钠吸掉水分后再用过滤法除去固体硫酸钠。答案：(1)鲜 薄荷叶中薄荷油易挥发(2)有机溶剂 薄荷油易溶于有机溶剂(3)增加盐浓度，促进油水分层 分液漏斗 吸水 过滤1．PCR利用了DNA热变性的原理，PCR仪实际上也是一种能自动调控温度的仪器。对PCR过程中“温度的控制”的下列说法错误的是( )A．酶促反应需要高的温度，是为了确保模板是单链B．延伸的温度必须大于复性温度，而小于变性温度C．DNA聚合酶不能热变性，要用耐高温的聚合酶D．DNA解旋酶不能热变性，为了确保模板是单链解析：选D。PCR是一种体外DNA扩增技术。DNA双链的解开不需要解旋酶，靠高温使其变性，双螺旋结构解体，双链分开；复性前，在耐高温的DNA聚合酶的作用下根据碱基互补配对原则合成新的DNA，因此延伸的温度要大于复性温度，小于变性温度。2．红细胞中含有大量血红蛋白，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。下列对血红蛋白提取和分离的叙述，错误的是( )A．血红蛋白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B．纯化过程中要用生理盐水充分溶胀凝胶来配制凝胶悬浮液C．粗分离时透析的目的是去除相对分子质量较小的杂质D．可经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定解析：选B。蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定，提取和分离血红蛋白时，首先通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操作收集到血红蛋白溶液，即样品处理；再通过透析法除去相对分子质量较小的杂质，即样品的粗分离；然后通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂蛋白除去，即样品纯化，纯化过程中凝胶应用蒸馏水充分溶胀后，配制成凝胶悬浮液，而不是用生理盐水；最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。3．下列植物芳香油的提取所选取的原料、植物芳香油的名称及适宜的提取方法不正确的是( )A．玫瑰花、玫瑰精油、压榨法B．橘皮、橘皮精油、压榨法C．茉莉花、茉莉浸膏、萃取法D．薰衣草茎和叶、薰衣草油、蒸馏法解析：选A。蒸馏法一般适用于提取玫瑰精油、薄荷油、薰衣草油等挥发性强的芳香油；压榨法一般适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料芳香油的提取；萃取法适用范围较广。4．(原创题)下图为“DNA的粗提取与鉴定”的实验装置，请回答问题。6\n(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20mL的目的是________________，通过图B所示的步骤取得滤液，再在滤液中加入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，结果丝状物被染成绿色。(4)a试管为对照组，b试管为实验组。①a试管现象________________________________________________________________________；b试管现象________________________________________________________________________。②在沸水中加热的目的是____________________，同时说明DNA对高温有较强的________。③b试管中溶液颜色的变化程度主要与________________________有关。答案：(1)DNA (2)使血细胞吸水涨破，释放DNA 使滤液中的DNA溶于浓盐溶液 使DNA析出 (3)甲基绿(4)①溶液不变蓝 溶液变蓝 ②加快颜色反应速率 耐受性 ③加入DNA(丝状物)的多少5．(2022·宝鸡质检)多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，它能以极少量的DNA为模板，在几小时内复制出上百万份相同的DNA片段。请根据所学知识回答下列有关PCR技术的基本原理和应用的问题。(1)在80～100℃的温度范围内，DNA的双螺旋结构将解体，双链分开，这个过程称为变性。当温度缓慢降低后，两条彼此分离的DNA链又会重新结合成双链，称为________。PCR利用了DNA的________原理，通过控制________来控制双链的解聚与结合。(2)为了解决高温导致DNA聚合酶失活的问题，促成PCR技术的自动化，20世纪80年代，科学家从水生耐热细菌Taq中分离得到耐高温的__________________。实验室中微生物的筛选，是人为提供有利于目的菌株生长的条件，同时抑制或阻止其他微生物的生长，用于筛选目的菌株的培养基称为__________________。(3)PCR反应的条件：稳定的缓冲液环境、________、分别与两条模板链结合的两种________、四种______________、耐热的DNA聚合酶、能严格控制温度变化的温控设备。6\n(4)PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为________、________和________三步。从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为________参与反应。DNA聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增，如果在PCR反应中只有一个DNA片段，在6次循环后，反应体系中共有________个这样的DNA分子。(5)简述目前PCR技术的具体应用：(至少答两点)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)复性 热变性 温度 (2)TaqDNA聚合酶(或耐热性DNA聚合酶) 选择培养基 (3)DNA模板 引物 脱氧核糖核苷酸(4)变性 复性 延伸 模板 64 (5)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面(答对两点即可)6．下图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请回答下列问题：(1)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有____________功能。我们通常选用猪、牛、羊等动物的血液进行实验，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。加入柠檬酸钠的目的是______________。(2)甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是____________；乙装置中，C溶液的作用是____________。(3)甲装置用于____________，目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。用乙装置分离蛋白质的方法叫________，是根据____________________分离蛋白质的有效方法。在操作中加样(下图)的正确顺序是__________________。(4)最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行________________________________________________________________________。解析：(1)血红蛋白能携带氧气，体现了蛋白质具有运输功能。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，柠檬酸钠具有防止血液凝固的作用。(2)甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是磷酸缓冲液；乙装置中，C溶液的作用是洗脱血红蛋白。(3)甲装置用于透析(粗分离)，目的是去除样品中分子量较小的杂质。用乙装置分离蛋白质的方法叫凝胶色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。(4)经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。答案：(1)运输 防止血液凝固 (2)磷酸缓冲液 洗脱血红蛋白 (3)透析(粗分离) 去除样品中分子量较小的杂质 凝胶色谱法 相对分子质量的大小 ④、①、②、③ (4)纯度鉴定6\n1．在采用鸡血为材料对DNA进行粗提取的实验中，如果需要进一步提取杂质较少的DNA，可以依据的原理是( )A．在物质的量浓度为0.14mol/L的氯化钠溶液中DNA的溶解度最小B．DNA遇二苯胺在沸水浴的条件下会变成蓝色C．DNA不溶于酒精而细胞中的一些物质易溶于酒精D．质量浓度为0.1g/mL的柠檬酸钠溶液具有抗凝血作用解析：选C。由于DNA不溶于酒精，而混杂在DNA中的某些细胞中的物质易溶于酒精，所以向含有杂质的DNA中加入95%的冷酒精，可以进一步提纯DNA。2．如图是用除去DNA的滤液进行血红蛋白的提取和分离实验的装置，下列有关叙述不正确的是(多选)( )A．首先用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较大的杂质B．图乙装置的试管中收集到的液体中最先出现的是相对分子质量较小的蛋白质C．用图乙装置分离血红蛋白时，待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每管收集5mL，连续收集D．图丙装置中电泳法分离提纯血红蛋白的原理是血红蛋白带有一定量的电荷，在电场的作用下向一极移动解析：选AB。用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较小的杂质。图乙装置表示通过凝胶色谱法分离蛋白质的过程。蛋白质的相对分子质量较大，被排阻在凝胶颗粒的外面，在颗粒之间迅速通过。6
