高中生物 5 DNA和蛋白质技术达标测试 新人教版选修1

专题5DNA和蛋白质的技术

■题澹板蒯播

（本试卷满分100分，时间60分钟）

一、选择题（共15小题，每小题4分，共60分）

1.下列关于DNA和血红蛋白的提取与分离实验的叙述中，错误的有

A.提取动物细胞中的DNA和蛋白质可以采用蒸储水涨破细胞的方法

B.采用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA的方法可去除蛋白质等杂质

C.蛋白质纯化过程中采用透析法可去除溶液中的小分子杂质

D.血红蛋白只能采用凝胶色谱法纯化，DNA则可采用电泳、盐析等方法纯化

解析DNA和蛋白质存在于细胞内，用动物作材料提取DNA和蛋白质，都要用蒸储水处

理，使细胞吸水涨破，释放出其中的蛋白质或DNA,A正确；DNA在不同浓度的NaCl溶液中

的溶解度不同，因此可以采用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA的方法可去除蛋白

质等杂质，B正确；蛋白质纯化过程中，由于小分子杂质可以通过透析袋，大分子蛋白质不

能通过透析袋而留在袋内，因此可以采用透析法去除溶液中的小分子杂质，C正确；凝胶色

谱法纯化血红蛋白只是很多纯化方法中的一种，蛋白质的纯化也可以采用电泳、盐析等方法

纯化，D错误。

答案D

2.下列关于PCR引物的说法，不正确的是

A.引物是PCR过程中与模板DNA部分序列互补，并能引导模板DNA的互补链合成的核

甘酸

B.引物常根据需要扩增的目标DNA的碱基序列用化学合成的方法获得

C.PCR过程中需要一种引物或两种引物

D.引物的T端具有游离的一0H

解析由于DNA聚合酶不能从头合成DNA链，因此引物是PCR过程中与模板DNA部分序

列互补，并能引导模板DNA的互补链合成的核甘酸序列，A项正确。PCR扩增的DNA片段取

决定于两种引物的结合位点，因此所用的引物通常是根据需要扩增的目标DNA的碱基序列用

化学合成的方法获得，B项正确；C项不正确。引物的T端具有游离的一OH,D项正确。

答案C

3.固定化单宁酶应用于茶饮料加工，可消除其中的苦涩味。下列有关叙述正确的是

A.在单宁酶纯化时采用透析法去除蛋白

B.化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小

C.温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性

D.酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分

解析A错：透析法可除去相对分子质量较小的杂质，酶与杂蛋白都属于生物大分子，

用透析法无法分离，正确的分离方法是凝胶色谱法。B错：与吸附法相比，化学结合法对酶

的活性影响更大。C对：温度、pH和重金属离子等因素都会对酶活性产生影响。D错：酶的

专■性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分。

答案C

4.有关凝胶色谱法和电泳法的说法正确的是

A.它们都是分离蛋白质的重要方法

B.它们的原理相同

C.使用凝胶色谱法需要用缓冲溶液而电泳不需要

D.以上说法都正确

解析凝胶色谱法和电泳法都是分离蛋白质的重要方法，A正确；凝胶色谱法和电泳法

的原理不同，凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的，而电泳法是根据：待

分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、性状不同，使带电分子产生不同

的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离，B错误；凝胶色谱法和电泳法都要用缓冲溶

液来调节溶液的酸碱度，C错误；由A、B和C选项可知，B和C都错误，D错误。

答案A

5.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.防止血红蛋白被氧气氧化

B.血红蛋白是一种碱性物质，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

解析在血红蛋白的整个提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理，是为了维持PH相对稳

定，防止血红蛋白的结构发生改变。

答案D

6.关于凝胶色谱柱的装填，除哪项外均为正确解释

A.交联葡聚糖凝胶(G-75)“G”表示凝胶的交联程度，膨胀程度及分离范围，75表示

凝胶得水值

B.凝胶用自来水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液

C.用300ml的物质的量浓度为20mmol/L的磷酸缓冲液充分洗涤平衡凝胶12h

D.色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现有气泡，必须重装

解析凝胶需用磷酸缓冲液充分溶胀后，配成凝胶悬浮液，B错误。

答案B

7.使用凝胶色谱法分离蛋白质时，洗涤红细胞、释放血红蛋白和透析过程中，分别使

用下列哪些试剂

①蒸储水②生理盐水③20mmol/L的磷酸缓冲液④清水⑤柠檬酸钠

A.①③⑤B.①②③

C.④①③D.②①③

解析洗涤红细胞需使用生理盐水，释放血红蛋白时用到蒸储水，透析时则需用20

mmol/L的磷酸缓冲液，D正确。

答案D

8.PCR技术扩增DNA,需要的条件是①目的基因②引物③四种脱氧核甘酸④DNA聚合酶

⑤mRNA⑥核糖体

A.①②③④B.②③④⑤

C.①③④⑤D.①②③⑥

解析①PCR技术需含目的基因的DNA作为模板，①正确；②PCR技术需要引物以延伸

DNA链，②正确；③PCR技术需四种脱氧核昔酸作为原料，③正确；④PCR技术需耐高温的

DNA聚合酶来催化，④正确；⑤mRNA为翻译的模板，PCR技术不需要，⑤错误；⑥核糖体为

翻译的场所，PCR技术不需要，⑥错误，故本题答案为A。

答案A

9.在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，实验原理是利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中

的溶解度不同来进行提取，DNA的溶解度与下图所示曲线的对应点相符合的是

00-14NaCl溶液浓度(mobL-i)

A.a点浓度最适合析出DNA

B.b点浓度最适合析出DNA

C.c点浓度最适合析出DNA

D.d点浓度最适合析出DNA

解析如题图所示，DNA在物质的量浓度为0.14mol叱力的NaCl溶液中的溶解度最小,

这一浓度最适合析出DNA；随着NaCl溶液浓度的增大或减小，DNA溶解度均逐渐增大。

答案B

10.关于DNA的实验，叙述正确的是

A.用兔的成熟红细胞可提取DNA

B.PCR的每个循环一般依次经过变性一延伸一复性三步

C.DNA溶液与二苯胺试剂混合，沸水浴后生成蓝色产物

D.用甲基绿对人的口腔上皮细胞染色，细胞核呈绿色，细胞质呈红色

解析本题主要考查实验的原理、选材以及试剂的使用。兔为哺乳动物，其成熟的红细

胞中无细胞核，不能从中提取DNA,故A项错误；PCR每次循环都可以分为变性一复性一延

伸三步，故B项错误；在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺变成蓝色，故C项正确；甲基绿使

DNA呈现绿色，不论是细胞核还是细胞质，只要含有DNA,都会呈绿色，故D项错误。

答案C

11.提取DNA时，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

解析以植物细胞为实验材料，破碎细胞时加入洗涤剂的目的是瓦解细胞膜，使DNA

释放出来；而加入食盐的目的是溶解DNAo

答案A

12.PCR技术（多聚酶链式反应）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。下列说法错误的是

94%：55%：72%：

abc

DNA样品两个DNA分子

A.a过程高温使DNA变性解旋,该过程不需要解旋酶的作用

B.c过程要用到的酶在高温下失活，因此在PCR扩增时需要再添加

C.如果把模板DNA的两条链用球标记，游离的脱氧核昔酸不标记，控制“94℃~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25%

D.PCR中由碱基错配引起的变异属于基因突变

解析高温所起的作用类似于解旋酶，使双链DNA变为单链。c过程为PCR技术的延伸

阶段，当系统温度上升至72℃左右时，溶液中的四种脱氧核甘酸在DNA聚合酶的作用下合

成新的DNA链。TaqDNA聚合酶是耐热的，高温下不变性，所以一次性加入即可。PCR技术遵

循半保留复制的特点，经过3次循环，共产生于个DNA分子，其中有2个DNA分子含有项

标记。基因中的碱基对改变属于基因突变。

答案B

13.如图表示PCR技术扩增DNA分子的过程中，DNA聚合酶作用的底物，据图分析正确

的是

A.图中a为引物，是一种单链RNA分子

B.图中b为DNA模板链，f端为3'末端

C.PCR技术中通过控制温度来实现DNA双链的解旋和结合

D.DNA聚合酶无需引物也能将单个脱氧核甘酸连接成DNA片段

解析PCR技术中，DNA聚合酶需要引物，才能够将单个脱氧核甘酸连接成DNA片段，

该技术中引物通常为单链DNA,即题图中的a；图中b为DNA模板链，f端为5'末端；PCR

技术中通过高温和降温来实现DNA双链的解旋和结合。

答案C

14.如图所示，DNA扩增过程中，DNA片段经若干次扩增，与其数目的理论值变化相符

的是

解析PCR反应中DNA分子的扩增和生物体内DNA的复制是类似的，即1个DNA分子复

制1次产生2个DNA分子，复制2次产生4个DNA分子，呈指数扩增，开始以1个DNA分子

为模板，经过n次复制后得到的DNA分子的数目应为2",与曲线C相符合。

答案C

15.在PCR扩增的实验中，加入一种提取物（一种模板DNA片段），但实验得到的产物却

有2种DNA,其原因可能是

A.基因突变

B.看°DNA聚合酶发生变异

C.基因污染

D.温度过高

解析此现象属于PCR技术中的假阳性现象。其原因是基因污染造成的。因此，在PCR

实验中，一定要做到隔离操作区、分装试剂、简化操作程序、使用一次性吸头等。尽量避免

基因污染，故C项正确。若是基因突变，则可能得不到扩增产物或扩增产物仍为一种，A项

不正确。若后gDNA聚合酶发生变异则不会有扩增产物，B项不正确。若温度过高，亦不会

有扩增产物，D项不正确。

答案C

二、非选择题（共4小题，共40分）

16.（10分）下列是有关血红蛋白的提取与分离的问题，请回答：

（1）凝胶色谱法，是根据分离蛋白质的有效方法。所用的凝胶实际上是一些

⑵实验前取新鲜的血液，切记要预先加入柠檬酸钠，加入柠檬酸钠的目的是

-O蛋白质的提取和分离实验中，首先要用（填写溶液名称）洗涤红

细胞，其目的是去除O

（3）在________的作用下，红细胞破裂，释放出血红蛋白。用法可分离出血红

蛋白。

（4）取血红蛋白溶液装入透析袋，再将透析袋放入pH为7.0的中，透析12h,

透析的目的是o透析的原理是O

（5）人们用鸡的红细胞提取DNA,用人的红细胞提取血红蛋白，其原因是

解析（1）凝胶色谱法是根据相对分子质量大小分离蛋白质的有效方法。所用的凝胶实

际上是一些微小的多孔球体。相对分子质量较大的蛋白质经过凝胶颗粒的外部,移动距离短,

移动速度快，先洗脱下来。

（2）柠檬酸钠可以防止血液凝固；首先要用生理盐水洗涤红细胞，其目的是去除可能吸

附的血浆中的蛋白质。

（3）向红细胞中加入蒸储水和甲苯，蒸储水会使红细胞破裂，甲苯可以溶解细胞膜，经

高速离心后可分离出血红蛋白。

（4）透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内。取血红蛋白溶液装入透析袋,

再将透析袋放入pH为7.0的缓冲液中，以维持血红蛋白的结构和功能。

（5）鸡红细胞具有细胞核，含有DNA,适合用于提取DNA；人红细胞无细胞核，且血红蛋

白含量丰富，适合用于提取血红蛋白。

答案（1）相对分子质量大小微小的多孔球体（2）防止血液凝固生理盐水杂蛋

白（3）蒸储水和甲苯（高速）离心（4）（磷酸）缓冲液去除分子质量较小的杂质透析

袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内（合理得分）（5）鸡红细胞具有细胞核，含

有DNA,适合用于提取DNA；人红细胞无细胞核，且血红蛋白含量丰富，适合用于提取血红

蛋白

17.（10分）（2018•江苏卷）为生产具有特定性能的淀粉酶，研究人员从某种海洋细

菌中克隆了”淀粉酶基因（1656个碱基对），利用基因工程大量制备”淀粉酶，实验流程

见下图。请回答下列问题：

(1)利用PCR技术扩增”淀粉酶基因前，需先获得细菌的o

(2)为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需在引物的端加上限制性酶切

位点，且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点，主要目的是

(3)进行扩增时，反应的温度和时间需根据具体情况进行设定，下列选项中的

设定与引物有关，的设定与扩增片段的长度有关。(填序号)

①变性温度②退火温度③延伸温度④变性时间⑤退火时间⑥延伸时间

(4)下图表示筛选获得的工程菌中编码淀粉酶的mRNA的部分碱基序列：

5z^AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU........-3

।_____________________________________________________।

图中虚业框内mRNA片段包含个密码子，如虚线框后的序列未知，预测虚线框

后的第一个密码子最多有种。

(5)获得工程菌表达的”淀粉酶后，为探究影响酶活性的因素，以浓度为1%的可溶性

淀粉为底物测定酶活性，结果如下:

50mmol/L50mmol/L50mmol/L

缓冲液

Na2HP04-KH2P04Tris-HClGly-NaOH

pH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.510.010.5

酶相对活

25.440.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8

性外

根据上述实验结果，初步判断该人淀粉酶活性最高的条件为

解析（1）利用PCR技术扩增*淀粉酶基因前，需先获得细菌的基因组DNA作为模板，

并依据a-淀粉酶基因两端的部分核甘酸序列合成两条引物。

（2）利用PCR技术扩增DNA时，只能从3,端延伸DNA子链，为了便于扩增的DNA片段

与表达载体连接，需在引物的5,端加上限制性酶切位点，并且要注意在两条引物上设计加

入不同的限制性酶切位点，这样既能防止目的基因、载体的自身连接，又能确保目的基因与

表达载体的定向连接。

（3）PCR技术包括变性、退火（复性）和延伸三步，变性温度决定PCR反应中双链DNA的

解链，且时间很短；退火时引物结合到互补的DNA单链上，退火温度由引物复性温度决定，

其温度设定与引物的长度、碱基组成及浓度等有关；延伸时间与产物片段的长度有关，产物

在1kb以内的延伸时间为1min左右，3~4kb的延伸时间为3〜4min。

（4）图中虚线框内共含有24个碱基，mRNA上3个相邻的碱基编码1个氨基酸，故共包

含8个密码子。虚线框后的第1个密码子的第1个碱基是U,第2和第3个碱基各有4种可

能性，因此共有16种可能性。题干表明控制淀粉酶的基因1656个碱基对，说明图中虚

线框后的第一个密码子肯定不终止密码子（3种终止密码子为UAA、UAG、UGA）,故虚线后第

一个密码子实际最多有16-3=13种可能性。

（5）分析表格中的数据，酶相对活性最高为99.5%,对应的条件是pH为8.5,缓冲液为

50mmol/LTris-HClo

答案（1）基因组DNA（2）5，使DNA片段能定向插入表达载体，减少自连（3）②

⑥（4）813（5）pH为8.5,缓冲液为50mmol/LTris-HCl

18.（10分）下列为凝胶色谱法分离血红蛋白时样品的加入（甲图）和洗脱（乙图）示意图，

请据图回答下列问题。

①②③④

乙图

红褐色Fe(0H)3胶体

丙图

(1)装填凝胶色谱柱时需要一次性(填“缓慢”或“快速”)倒入，并轻轻敲打

使凝胶装填紧密而不具有气泡，否则必须重装。

(2)用吸管加样时须注意正确操作以避免破坏凝胶面，加样操作应如甲图所示吸管口沿

管壁环绕移动进行，形成(填“滴灌加样”或“贴壁加样”)。

(3)凝胶色谱法分离血红蛋白的基本过程：样品加入后进行洗脱，而后收集血红蛋白，

则该全过程中，共需要几次打开下端的流出口？o收集血红蛋白样品时须把握好时

机，即待________________________________________

时，用试管连续收集流出液。最后收集到的血红蛋白与刚洗脱时收集到的蛋白质相比，

后者相对分子质量较(填“大”或“小”)，原因是

(4)电泳是指带电颗粒在电场的作用下发生迁移的过程。某同学又利用电泳技术将得到

的蛋白质样品进行分离，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速度的因素包括蛋白质分子的

、以及分子的形状等。而在测定蛋白质相对分子质量时

通常使用的电泳方法为

(5)许多重要的生物大分子，如蛋白质、核酸等都具有可解离的基团，在■定的pH下，

这些基团会带上正电或负电。在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电

极移动。丙图表示模拟电泳现象的实验装置图，U型管左侧的颜色逐渐变深，原因最可能是

解析(3)凝胶色谱法分离血红蛋白的过程的操作为调节缓冲液面，打开下端流出口，

使缓冲液下降到与凝胶面平齐后关闭出口一加入蛋白质样品一打开下端出品，使样品渗入凝

胶床内，等样品完全进入凝胶层后，关闭下端出口一洗脱：色谱柱上端连接缓冲液洗脱瓶，

打开下端流出口一收集分装蛋白质，即可分离得到血红蛋白。(4)在测定蛋白质相对分子质

量时通常使用SDS一聚丙烯酰胺凝胶电泳。在凝胶中加入的SDS可与蛋白质形成“蛋白质

一SDS复合物”，使蛋白质迁移速率仅取决于分子大小。

(5)由题图分析可知Fe(OH)3胶体粒子带正电荷，在电场作用下向阴极移动。

答案(1)缓慢(2)贴壁加样

(3)3次