?第3章　基因工程 第1節(jié)　重組DNA技術(shù)的基本工具
[基礎(chǔ)檢查]
1.下列不屬于質(zhì)粒作為載體的理由的是(　　)
A.能自我復(fù)制
B.有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)
C.具有標(biāo)記基因
D.它是環(huán)狀DNA
解析:質(zhì)粒是雙鏈環(huán)狀DNA分子,能進(jìn)行自我復(fù)制,A項(xiàng)不符合題意;基因工程的載體必須要有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn),便于與目的基因連接形成重組DNA分子,B項(xiàng)不符合題意;作為載體的質(zhì)粒應(yīng)帶有特殊的標(biāo)記基因,以便對(duì)重組DNA進(jìn)行篩選,C項(xiàng)不符合題意;基因工程的載體不一定是環(huán)狀形態(tài)的DNA分子,D項(xiàng)符合題意。
答案:D
2.下列關(guān)于下圖所示黏性末端的說法,錯(cuò)誤的是 (　　)

甲

乙

丙
A.甲、乙、丙黏性末端是由各自不同的限制酶催化產(chǎn)生的
B.甲、乙具有相同的黏性末端,可形成重組DNA分子,但甲、丙之間不能
C.DNA連接酶的作用位點(diǎn)在b處,催化磷酸基團(tuán)和脫氧核糖之間形成化學(xué)鍵
D.切割甲的限制酶不能識(shí)別由甲、乙片段形成的重組DNA分子
解析:三種限制酶識(shí)別的堿基序列不同,故限制酶種類也不同,A項(xiàng)正確;三個(gè)末端中甲、乙的堿基可互補(bǔ)配對(duì),故二者可形成重組DNA分子,該重組DNA分子不具有切割甲的限制酶識(shí)別的堿基序列,故不能被切割甲的限制酶識(shí)別切割,B、D兩項(xiàng)正確;b處表示氫鍵,而DNA連接酶的作用是使兩個(gè)DNA片段之間的磷酸二酯鍵連接起來形成一個(gè)DNA分子,C項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:C
3.下列敘述符合基因工程概念的是 (　　)
A.加熱致死的S型細(xì)菌和R型活細(xì)菌一起培養(yǎng),得到S型活細(xì)菌
B.將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌,獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株
C.用紫外線照射青霉菌,使其DNA發(fā)生改變,通過篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株
D.自然界中天然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA整合到細(xì)菌DNA上
解析:基因工程又叫重組DNA技術(shù),是一種人為的操作過程。A項(xiàng)所述內(nèi)容屬于基因重組,但由于S型細(xì)菌的基因不是人為導(dǎo)入R型細(xì)菌的,故不屬于基因工程的范疇,不符合題意;B項(xiàng)所述內(nèi)容符合基因工程的概念,符合題意;C項(xiàng)所述內(nèi)容屬于誘變育種,不符合題意;D項(xiàng)所述內(nèi)容外源基因?qū)爰?xì)菌不是人為操作的,不屬于基因工程的范疇,不符合題意。
答案:B
4.下列有關(guān)基因工程中限制酶的描述,正確的是(　　)
A.限制酶只能識(shí)別6個(gè)或8個(gè)脫氧核苷酸組成的序列
B.限制酶的活性受溫度的影響
C.限制酶能識(shí)別和切割RNA
D.限制酶只能從原核生物中提取
解析:限制酶能夠識(shí)別并切割雙鏈DNA上特定的核苷酸序列,大多數(shù)限制酶能夠識(shí)別6個(gè)核苷酸組成的序列,少數(shù)可以識(shí)別4個(gè)、8個(gè)或其他數(shù)量的核苷酸組成的序列;限制酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),其活性受溫度影響;限制酶只能識(shí)別和切割DNA;限制酶主要是從原核生物中分離純化出來的。
答案:B
5.下面是4種限制酶所識(shí)別的DNA分子序列和切割位點(diǎn)圖(↓表示切割位點(diǎn),切口為黏性末端),下列敘述正確的是 (　　)
限制酶1:
限制酶2:
限制酶3:
限制酶4:
A.限制酶1和3切出的黏性末端相同
B.限制酶1、2、4識(shí)別的序列都由4個(gè)脫氧核苷酸組成
C.在使用限制酶的同時(shí)還需要解旋酶
D.限制酶1和2切出的DNA片段可通過T4 DNA連接酶拼接
解析:限制酶1和3切出的黏性末端相同,都是—CTAG,A項(xiàng)正確;限制酶4識(shí)別的序列由6個(gè)脫氧核苷酸組成,B項(xiàng)錯(cuò)誤;限制酶切割雙鏈DNA分子時(shí),不需要解旋酶,C項(xiàng)錯(cuò)誤;限制酶1和2切出的DNA片段的黏性末端分別是—CTAG和—CATG,不能通過DNA連接酶拼接,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:A
6.下列關(guān)于幾種酶作用的敘述,錯(cuò)誤的是(　　)
A.DNA連接酶能使不同脫氧核苷酸的磷酸與脫氧核糖連接
B.RNA聚合酶能與基因的特定位點(diǎn)結(jié)合,催化遺傳信息的轉(zhuǎn)錄
C.一種限制酶能識(shí)別多種核苷酸序列,并切割出多種目的基因
D.DNA聚合酶能把單個(gè)脫氧核苷酸分子連接成一條DNA單鏈
解析:DNA連接酶能使不同脫氧核苷酸的磷酸與脫氧核糖連接,形成磷酸二酯鍵,A項(xiàng)正確;RNA聚合酶能與基因的特定位點(diǎn)(啟動(dòng)子)結(jié)合,催化遺傳信息的轉(zhuǎn)錄,B項(xiàng)正確;一種限制酶只能特異性的識(shí)別一種核苷酸序列,體現(xiàn)了酶的專一性,C項(xiàng)錯(cuò)誤;DNA分子復(fù)制時(shí),DNA聚合酶能把單個(gè)脫氧核苷酸分子連接成一條DNA單鏈,D項(xiàng)正確。
答案:C
7.質(zhì)粒是細(xì)菌中的有機(jī)分子,下列描述正確的是 (　　)
A.質(zhì)粒完全水解后最多可產(chǎn)生4種化合物
B.質(zhì)粒能夠自我復(fù)制
C.質(zhì)粒中含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)
D.質(zhì)粒是基因工程的工具酶
解析:質(zhì)粒是一種具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子,不含游離的磷酸基團(tuán),完全水解后最多可產(chǎn)生6種化合物,即脫氧核糖、磷酸、4種含氮堿基。質(zhì)粒是基因工程的載體,不是工具酶。
答案:B
8.下列有關(guān)DNA連接酶的說法,正確的是 (　　)
A.DNA連接酶和限制酶的作用恰好相反,DNA連接酶可以將限制酶切開的雙鏈DNA片段“縫合”起來
B.DNA連接酶和DNA聚合酶一樣能連接單鏈DNA片段
C.E.coli DNA連接酶可以連接有平末端的DNA片段,也能連接有黏性末端的DNA片段
D.T4 DNA連接酶只能連接有平末端的DNA片段
解析:DNA連接酶和限制酶的作用恰好相反,DNA連接酶可以將限制酶切開的雙鏈DNA片段“縫合”起來,A項(xiàng)正確;DNA連接酶不能連接單鏈DNA片段,DNA聚合酶是將單個(gè)脫氧核苷酸加到已有的核苷酸片段上,B項(xiàng)錯(cuò)誤;E.coli DNA連接酶只能連接有黏性末端的DNA片段,C項(xiàng)錯(cuò)誤;T4 DNA連接酶既可以連接有黏性末端的DNA片段,也可以連接有平末端的DNA片段,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:A
9.下圖表示DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化,圖中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是 (　　)

A.①②③④ B.①②④③
C.①④②③ D.①④③②
解析:限制酶能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂,因此①符合;DNA聚合酶用于DNA分子的復(fù)制,能在單鏈上將一個(gè)個(gè)脫氧核苷酸連接起來,因此④符合;DNA連接酶能在具有相同末端的兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵,即將其“縫合”起來,因此②符合;解旋酶能夠?qū)NA分子的雙螺旋解開,因此③符合。
答案:C
10.(2021·廣東)下列有關(guān)限制酶和DNA連接酶的敘述,正確的是 (　　)
A.用限制酶切割獲得一個(gè)目的基因時(shí)得到2個(gè)切口,有2個(gè)磷酸二酯鍵被斷開
B.限制酶識(shí)別序列越短,則該序列在DNA中出現(xiàn)的概率就越大
C.序列-CATG↓-和-G↓GATCC-被限制酶切出的黏性末端堿基數(shù)不同
D.T4 DNA連接酶和E.coli DNA連接酶都能催化平末端和黏性末端的連接
解析:用限制酶切割獲得一個(gè)目的基因時(shí)得到2個(gè)切口,有4個(gè)磷酸二酯鍵被水解;限制酶識(shí)別序列越短,則該序列在DNA中出現(xiàn)的概率就越大;序列-CATG↓-和-G↓GATCC-被限制酶切出的黏性末端堿基數(shù)相同,都是4個(gè);T4 DNA連接酶和E.coli DNA連接酶都能催化黏性末端的連接,只有T4 DNA連接酶還可以連接平末端。
答案:B
11.下圖為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖,請據(jù)圖回答下列問題。

(1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)都是　　　　,二者還具有其他共同點(diǎn),如①　　　　　　　　,②　　　　　　　　(寫出兩條即可)。?
(2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為,則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為　;可使用?　　　　　　把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。?
(3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為　　　　,其作用是　。?
(4)下列常在基因工程中用作載體的是　　　　?！?
A.蘇云金桿菌的抗蟲基因
B.土壤農(nóng)桿菌中的RNA分子
C.大腸桿菌的質(zhì)粒
D.動(dòng)物細(xì)胞的染色體
解析:(1)a代表的物質(zhì)是擬核DNA,質(zhì)粒是細(xì)胞質(zhì)中的DNA分子,二者都是環(huán)狀DNA分子,其共同點(diǎn)有能夠自我復(fù)制、具有遺傳效應(yīng)、具有雙螺旋結(jié)構(gòu)等。(2)根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,目的基因的切割末端應(yīng)為;將目的基因與質(zhì)粒連接在一起需要用到DNA連接酶。(3)質(zhì)粒上的氨芐青霉素抗性基因是標(biāo)記基因,可以用作重組DNA分子的鑒定和篩選。(4)大腸桿菌的質(zhì)粒是基因工程中常用的載體。
答案:(1)DNA　能夠自我復(fù)制　具有遺傳效應(yīng)
(2)　DNA連接酶
(3)標(biāo)記基因　供重組DNA分子的鑒定與篩選
(4)C
[拓展應(yīng)用]
12.下列關(guān)于圖示黏性末端的敘述,正確的是 (　　)

①

②

③

　　　 ④
A.①與③是由相同的限制酶切割產(chǎn)生的
B.DNA連接酶可催化①與③的連接
C.經(jīng)限制酶切割形成④需要脫去2分子水
D.DNA連接酶與DNA聚合酶均能作用于上述黏性末端
解析:①與③的黏性末端相同,但它們被識(shí)別的堿基序列不同,應(yīng)是由不同的限制酶切割產(chǎn)生的,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于①與③的黏性末端相同,所以DNA連接酶可催化①與③的連接,B項(xiàng)正確;限制酶切割獲得④需要消耗2分子水,C項(xiàng)錯(cuò)誤;DNA聚合酶作用于單個(gè)游離的脫氧核苷酸,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:B
13.限制酶MunⅠ和EcoRⅠ的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)分別是和。下圖表示目的基因和四種質(zhì)粒,其中,質(zhì)粒上箭頭所指部位為酶的識(shí)別位點(diǎn),陰影部分表示標(biāo)記基因。適于作為圖示目的基因載體的質(zhì)粒是 (　　)



A B

C D
解析:A項(xiàng)中用限制酶MunⅠ切割質(zhì)粒后,不會(huì)破壞標(biāo)記基因,而且還能產(chǎn)生與目的基因兩側(cè)黏性末端相同的末端,適于作為圖示目的基因的載體;B項(xiàng)中質(zhì)粒沒有標(biāo)記基因,不適于作為圖示目的基因的載體;C、D兩項(xiàng)中質(zhì)粒含有標(biāo)記基因,但用限制酶切割后,標(biāo)記基因會(huì)被破壞,因此不適于作為圖示目的基因的載體。
答案:A
14.(2021·佛山)限制酶是一種核酸切割酶,可識(shí)別并切割DNA分子上特定的脫氧核苷酸序列。下圖所示為四種限制酶BamH Ⅰ、EcoRⅠ、Hind Ⅲ以及BglⅡ的識(shí)別序列,箭頭表示每種限制酶的特定切割位點(diǎn),切割出來的DNA片段末端可以互補(bǔ)黏合的及其正確的末端互補(bǔ)序列應(yīng)該
為 (　　)

A.BamHⅠ和EcoRⅠ;末端互補(bǔ)序列為-AATT-　
B.BamHⅠ和HindⅢ;末端互補(bǔ)序列為-GATC-　
C.EcoRⅠ和HindⅢ;末端互補(bǔ)序列為-AATT-　
D.BamHⅠ和BglⅡ;末端互補(bǔ)序列為-GATC-　
解析:BamH Ⅰ切割出的末端序列為GATC-,EcoR Ⅰ切割出的末端序列為AATT-,HindⅢ切割出的末端序列為AGCT-,BglⅡ切割出的末端序列為GATC-,BamHⅠ與BglⅡ切割出的末端序列一致,故只有D項(xiàng)所示兩種限制酶所切割出來的DNA片段末端才能互補(bǔ)黏合,D項(xiàng)正確。
答案:D
15.(2021·珠海)CRISPR-Cas9是近年來生物學(xué)科研的熱門技術(shù),該技術(shù)源于細(xì)菌的一種防御機(jī)制。如圖所示,當(dāng)細(xì)菌感知到噬菌體侵入時(shí),會(huì)通過gRNA識(shí)別噬菌體DNA,并通過Cas9蛋白切斷目標(biāo)DNA,從而起到防御作用。下列關(guān)于該機(jī)制的敘述錯(cuò)誤的是 (　　)

A.gRNA與目標(biāo)DNA結(jié)合片段中最多含有8種核苷酸
B.噬菌體DNA與gRNA的結(jié)合遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
C.Cas9蛋白可破壞DNA分子的磷酸二酯鍵
D.光學(xué)顯微鏡下可觀察到圖中的現(xiàn)象
解析:gRNA為RNA,最多含有4種核糖核苷酸,DNA含有4種脫氧核苷酸,故gRNA與目標(biāo)DNA結(jié)合片段中最多含有8種核苷酸;噬菌體DNA與gRNA的結(jié)合具有特異性,在結(jié)合時(shí)遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則;“Cas9蛋白切斷目標(biāo)DNA”,其作用相當(dāng)于限制酶,故Cas9蛋白可破壞DNA分子的磷酸二酯鍵;該過程屬于分子水平的改變,光學(xué)顯微鏡下無法觀察到該現(xiàn)象。
答案:D
16.1型糖尿病是因免疫系統(tǒng)將自身胰島素作為抗原識(shí)別而引起的自身免疫病。小腸黏膜長期少量吸收胰島素抗原,能誘導(dǎo)免疫系統(tǒng)識(shí)別該抗原后應(yīng)答減弱,從而緩解癥狀?？蒲腥藛T利用1型糖尿病模型小鼠進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn),使乳酸菌在小鼠腸道內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生人胰島素抗原,為此構(gòu)建重組表達(dá)載體,技術(shù)路線如下圖所示。請據(jù)圖回答下列問題。

(1) 為使人胰島素在乳酸菌中高效表達(dá),需改造其編碼序列。下圖是改造前后人胰島素B鏈編碼序列的起始30個(gè)核苷酸序列。據(jù)圖分析,轉(zhuǎn)錄形成的mRNA中,該段序列所對(duì)應(yīng)的片段內(nèi)存在堿基替換的密碼子數(shù)有　　個(gè)。?

(2)在人胰島素A、B肽鏈編碼序列間引入一段短肽編碼序列,確保等比例表達(dá)A、B肽鏈。下列有關(guān)分析正確的是　　　　(不定項(xiàng))。?
A.引入的短肽編碼序列不能含終止子序列
B.引入的短肽編碼序列不能含終止密碼子編碼序列
C.引入的短肽不能改變A鏈氨基酸序列
D.引入的短肽不能改變原人胰島素抗原性
(3)在重組表達(dá)載體中,限制酶SacⅠ和XbaⅠ僅有圖示的切割位點(diǎn)。用這兩種限制酶充分切割重組表達(dá)載體,可形成　　　　種DNA片段。?
(4)檢測轉(zhuǎn)化的乳酸菌發(fā)現(xiàn),信號(hào)肽—重組人胰島素分布在細(xì)胞壁上。由此推測,信號(hào)肽的合成和運(yùn)輸所經(jīng)歷的細(xì)胞結(jié)構(gòu)依次是　。?
(5)用轉(zhuǎn)化的乳酸菌飼喂1型糖尿病模型小鼠一段時(shí)間后,小鼠體內(nèi)出現(xiàn)人胰島素抗原,能夠特異性識(shí)別它的免疫細(xì)胞有　　　　(不定項(xiàng))。?
A.B細(xì)胞　　　　　　B.T細(xì)胞
C.吞噬細(xì)胞 D.漿細(xì)胞
解析:(1)比較改造前后人胰島素B鏈編碼序列的起始30個(gè)核苷酸序列,其中有7個(gè)核苷酸發(fā)生了替換,則其轉(zhuǎn)錄形成的mRNA中,也會(huì)有7個(gè)核苷酸發(fā)生改變,1個(gè)密碼子由mRNA上3個(gè)連續(xù)的堿基組成,由此可知,該段序列所對(duì)應(yīng)的片段內(nèi)存在堿基替換的密碼子數(shù)有6個(gè)。(2)要確保等比例表達(dá)A、B肽鏈,則需A、B肽鏈一起合成,即啟動(dòng)子和終止子在人胰島素A、B鏈編碼序列兩端,在其中間加入一段短肽編碼序列后,序列中間不能出現(xiàn)終止子,所轉(zhuǎn)錄得到的mRNA中間也不能出現(xiàn)終止密碼子,同時(shí)不能改變肽鏈的氨基酸序列和它的功能。(3)在重組表達(dá)載體中,限制酶SacⅠ和XbaⅠ的切割位點(diǎn)分別有2個(gè)和1個(gè),當(dāng)將重組表達(dá)載體用限制酶SacⅠ和XbaⅠ充分切割后,會(huì)形成3個(gè)缺口,得到3種不同的DNA片段。(4)乳酸菌屬于原核生物,信號(hào)肽在核糖體上合成后,到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中加工,再將其運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜上,進(jìn)而轉(zhuǎn)移到細(xì)胞壁。(5)人胰島素抗原能引起小鼠的特異性免疫。在特異性免疫過程中,B細(xì)胞和T細(xì)胞能特異性識(shí)別抗原;吞噬細(xì)胞能識(shí)別抗原,但不是特異性識(shí)別;漿細(xì)胞不能識(shí)別抗原。
答案:(1)6　(2)ABCD　(3)3　(4)核糖體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、細(xì)胞膜、細(xì)胞壁　(5)AB

探究實(shí)踐課:DNA的粗提取與鑒定
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 1.了解DNA的物理和化學(xué)性質(zhì),理解DNA粗提取和鑒定的原理。
2.學(xué)會(huì)DNA粗提取的方法以及用二苯胺試劑對(duì)DNA進(jìn)行鑒定。
二、實(shí)驗(yàn)原理
1.DNA的粗提取。
利用DNA、RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面存在的差異,提取DNA,去除其他成分。
2.DNA與蛋白質(zhì)在物理、化學(xué)性質(zhì)方面的差異。

比較項(xiàng)目
DNA
蛋白質(zhì)
溶解性
濃度為2 mol/L的NaCl溶液中
①溶解
②部分析出
濃度為0.14 mol/L
的NaCl溶液中
析出
溶解
酒精溶液中
③析出
溶解
耐受性
蛋白酶
無影響
④水解
高溫
80 ℃以上
變性
不能耐受
60~80 ℃
的高溫
3.DNA的鑒定。
DNA+二苯胺藍(lán)色。
三、材料用具
1.材料。
新鮮洋蔥、研磨液、體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精、濃度為2 mol/L的NaCl溶液、二苯胺試劑和蒸餾水等。研磨液和二苯胺試劑的配制方法參見教科書附
錄2。
2.用具。
燒杯、量筒、玻璃棒、研缽、紗布、漏斗、試管、試管架、試管夾、酒精燈、陶土網(wǎng)、三腳架、火柴、刀片和天平等。
四、實(shí)驗(yàn)過程
破碎細(xì)胞—— 稱取洋蔥,切碎,放入研缽,倒入研磨液,充分研磨
在漏斗中墊上紗布過濾洋蔥研磨液,4 ℃冰箱中靜置后取上清液;或?qū)⒀笫[研磨液
倒入塑料離心管中離心,取上清液


去除雜質(zhì)—
在上清液中加入體積相等的、預(yù)冷的酒
精溶液,靜置2~3 min,溶液中出現(xiàn)的
白色絲狀物就是粗提取的DNA?


DNA的析出—
在溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯
胺試劑,混合均勻后,將試管置于沸水
中加熱5 min


DNA的鑒定—
五、實(shí)驗(yàn)操作
1.操作提醒。
(1)研磨液的作用為溶解并提取DNA;體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精的作用為析出DNA,使DNA與雜質(zhì)分開;濃度為2 mol/L的NaCl溶液的作用為溶解絲狀物用于DNA的鑒定。
(2)在將待鑒定的提取物加入濃度為2 mol/L的NaCl溶液中溶解時(shí),需要不斷攪拌以增加溶解的DNA的量,建議攪拌3 min以上。
(3)二苯胺試劑要現(xiàn)配現(xiàn)用,以保證實(shí)驗(yàn)效果。同時(shí),加入二苯胺試劑后沸水浴處理的時(shí)間要在5 min及以上,且要等到冷卻后再觀察效果,這樣才可以觀察到較為明顯的顏色反應(yīng)。
2.實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
實(shí)驗(yàn)時(shí)間
某年某月某日。
實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)室。
實(shí)驗(yàn)環(huán)境
常溫、常壓等。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
實(shí)驗(yàn)記錄
提取到白色絲狀的物質(zhì),用二苯胺試劑鑒定后呈現(xiàn)藍(lán)色。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
經(jīng)鑒定,提取到的白色絲狀物質(zhì)為DNA。
實(shí)驗(yàn)反思
成功之處
研磨充分,提取到的DNA量大,顯色明顯。
不足之處
體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精忘記預(yù)冷,導(dǎo)致加入酒精后未看到白色絲狀物,將混合后的燒杯放入4 ℃冰箱約2 h后,看見白色絮狀物。
3.實(shí)驗(yàn)拓展。
若利用雞血作為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行“DNA的粗提取”,請你概述相關(guān)實(shí)驗(yàn)過程。
提示:向雞血中加入一定量的蒸餾水,使血細(xì)胞破裂,釋放核物質(zhì),收集濾液→向?yàn)V液中加入濃度為2 mol/L的NaCl溶液,過濾去除不溶的雜質(zhì)→調(diào)節(jié)NaCl溶液的濃度為0.14 mol/L,析出DNA,過濾去除溶液中的雜質(zhì)→加入濃度為
2 mol/L的NaCl溶液溶解DNA→加入等體積預(yù)冷的酒精溶液(體積分?jǐn)?shù)為95%),靜置2~3 min,出現(xiàn)的白色絲狀物質(zhì)即為DNA。
實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)
1.玻璃棒攪拌出的較純凈的DNA的顏色以及DNA遇二苯胺試劑(沸水浴)顯現(xiàn)的顏色分別是 (　　)
A.黃色、紫色　　　　　
B.白色、磚紅色
C.白色、藍(lán)色
D.藍(lán)色、磚紅色
解析:DNA在體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精中析出時(shí)的顏色為白色,DNA遇二苯胺試劑(沸水浴)顯現(xiàn)的顏色為藍(lán)色。
答案:C
2.下列有關(guān)“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是 (　　)
A.利用DNA能溶于酒精溶液,而蛋白質(zhì)不溶于酒精溶液的特性,可將DNA與蛋白質(zhì)分離
B.利用高溫能使DNA變性,卻對(duì)蛋白質(zhì)沒有任何影響的特性,可將DNA與蛋白質(zhì)分離
C.利用DNA在濃度為0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最大的特點(diǎn),可將DNA與蛋白質(zhì)分離
D.在DNA濾液中加入嫩肉粉,通過木瓜蛋白酶的作用,可將DNA與蛋白質(zhì)分離
解析:DNA不溶于酒精,而某些蛋白質(zhì)溶于酒精,A項(xiàng)錯(cuò)誤;蛋白質(zhì)對(duì)溫度的耐受性比DNA更差,因此更容易變性,B項(xiàng)錯(cuò)誤;DNA在濃度為0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最小,而蛋白質(zhì)在該濃度的NaCl溶液中溶解度較大,因此可將DNA與蛋白質(zhì)分離,C項(xiàng)錯(cuò)誤;嫩肉粉中的木瓜蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解,而對(duì)DNA沒有影響,因此,可將DNA與蛋白質(zhì)分離,D項(xiàng)正確。
答案:D
3.下列關(guān)于“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的操作及原理的敘述,正確的是 (　　)
A.用蒸餾水使家兔的紅細(xì)胞漲破以獲取含DNA的濾液
B.向菜花組織中加入蒸餾水并攪拌可釋放核DNA
C.控制NaCl溶液的濃度可以實(shí)現(xiàn)去除雜質(zhì)的目的
D.DNA在酒精溶液中析出時(shí),用玻璃棒輕緩攪拌,會(huì)使析出的DNA量減少
解析:DNA主要存在于細(xì)胞核中,哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核,因此家兔的紅細(xì)胞不能作為提取DNA的材料。菜花細(xì)胞為植物細(xì)胞,有細(xì)胞壁保護(hù),加蒸餾水不會(huì)吸水漲破。由于DNA和蛋白質(zhì)等物質(zhì)在NaCl溶液中的溶解度不同,因此可以通過控制NaCl溶液的濃度來去除雜質(zhì)。DNA在酒精溶液中析出時(shí),用玻璃棒輕緩攪拌,以便獲得較完整的DNA。
答案:C
4.下列關(guān)于“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是 (　　)

選項(xiàng)
試劑
操作
作用
A
檸檬酸
鈉溶液
與雞血混合
防止血液凝固
B
蒸餾水
與雞血細(xì)胞液混合
保持細(xì)胞形狀
C
蒸餾水
加入溶有DNA的NaCl溶液中
析出蛋白質(zhì)
D
預(yù)冷的
酒精
加入過濾后含DNA的NaCl溶液中
產(chǎn)生特定的顏
色反應(yīng)

解析:檸檬酸鈉與雞血混合的作用是防止血液凝固,A項(xiàng)正確;蒸餾水與雞血細(xì)胞液混合的目的是使血細(xì)胞吸水漲破,釋放出核物質(zhì),B項(xiàng)錯(cuò)誤;將蒸餾水加入溶有DNA的NaCl溶液中,NaCl溶液的濃度降低,蛋白質(zhì)的溶解度增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;將預(yù)冷的酒精加入過濾后含DNA的NaCl溶液中,目的是進(jìn)一步析出DNA,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:A
5.研究人員比較了不同儲(chǔ)藏條件對(duì)棉葉DNA純度及提取率(提取率越高,獲得的DNA越多)的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下圖。下列有關(guān)敘述正確的是 (　　)


A.提純DNA時(shí),加入酒精可以去除不溶的蛋白質(zhì)、酚類等物質(zhì)
B.從新鮮棉葉中提取的DNA純度最高,提取的DNA的量也最多
C.木瓜蛋白酶和不同濃度的NaCl溶液均可用于提純DNA
D.用二苯胺試劑鑒定,顏色最深的是冷凍7 d 處理后提取的DNA
解析:提純DNA時(shí),加入酒精,可以去除可溶的蛋白質(zhì)、酚類等物質(zhì),A項(xiàng)錯(cuò)誤;據(jù)題圖可知,從新鮮棉葉中提取的DNA純度最高,但提取的DNA的量并不是最多,B項(xiàng)錯(cuò)誤;木瓜蛋白酶可去除蛋白質(zhì),DNA在濃度為0.14 mol/L 的NaCl溶液中溶解度最低,在濃度為2 mol/L 的NaCl溶液中溶解度高,因此木瓜蛋白酶和不同濃度的NaCl溶液均可用于提純DNA,C項(xiàng)正確;冷凍3 d處理后提取的DNA量最多,用二苯胺試劑鑒定時(shí)顏色最深,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:C
6.下圖為“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作。請分析并回答下列問題。

(1)圖中實(shí)驗(yàn)材料A可以是　　　　等,研磨前加入的B應(yīng)該是　　　　　　　　。?
(2)通過上述所示步驟得到濾液C后, 再向?yàn)V液中加入體積分?jǐn)?shù)為95%的預(yù)冷的酒精的目的是　　　　　　　　　。?
(3)在“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)中,將含有一定雜質(zhì)的DNA絲狀物分別放入體積為2 mL的4種溶液中,經(jīng)攪拌后過濾,獲得如下表所示的4種濾液,其中含DNA最少的是濾液　　　　。?
編號(hào)
溶液名稱
操作
獲得溶液
1
研磨液
攪拌研磨后過濾
濾液E
2
濃度為2 mol/L的NaCl溶液
攪拌后過濾
濾液F
3
濃度為0.14 mol/L的NaCl溶液
攪拌后過濾
濾液G
4
預(yù)冷的體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液
攪拌后過濾
濾液H
(4)DNA鑒定的原理是　。?
解析:(1)選用洋蔥、菜花等植物材料提取DNA時(shí),要在切碎的材料中加入一定的研磨液,充分地?cái)嚢韬脱心ァ?2)DNA不溶于酒精,但某些蛋白質(zhì)溶于酒精,利用這一原理,可以初步分離DNA和蛋白質(zhì)。(3)DNA不溶于冷酒精,因此在4種濾液中含DNA最少的是濾液H。(4)DNA鑒定的原理是在沸水浴加熱條件下,DNA遇二苯胺試劑會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色。
答案:(1)洋蔥(或菜花)　研磨液　(2)溶解蛋白質(zhì),初步分離DNA和蛋白質(zhì)　(3)H　(4)在沸水浴加熱條件下,DNA遇二苯胺試劑會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色
7.下圖是設(shè)計(jì)DNA鑒定實(shí)驗(yàn)的試管1(對(duì)照組)與試管2(實(shí)驗(yàn)組)示意圖,其中正確的是 (　　)
A.
B.
C.
D.
解析:DNA的鑒定實(shí)驗(yàn)組應(yīng)加入NaCl溶液、二苯胺、DNA,實(shí)驗(yàn)條件是沸水浴加熱,結(jié)果是溶液出現(xiàn)淺藍(lán)色;對(duì)照組應(yīng)加入NaCl溶液、二苯胺,實(shí)驗(yàn)條件是沸水浴加熱,結(jié)果是無淺藍(lán)色。
答案:B
8.下圖為“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)中涉及的兩個(gè)操作裝置。敘述正確的是 (　　)

甲

乙
A.圖甲的燒杯和圖乙的試管中所用溶劑都為NaCl溶液,但二者濃度不同
B.圖乙試管經(jīng)少許加熱后,即可觀察到一支試管中的溶液明顯變藍(lán),另一支試管中的溶液不變藍(lán)
C.圖甲操作需用玻璃棒迅速攪拌以使DNA成為絮狀沉淀,并纏繞在玻璃棒上
D.圖乙操作中所用的二苯胺試劑需現(xiàn)配現(xiàn)用,以達(dá)到較好的鑒定效果
解析:圖甲為在體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精中析出DNA,圖乙的試管中所用溶劑為NaCl溶液;DNA鑒定需要進(jìn)行沸水浴;圖甲操作需用玻璃棒緩慢攪拌,避免DNA斷裂;二苯胺容易被氧化,圖乙操作中所用的二苯胺試劑需現(xiàn)配現(xiàn)用,以達(dá)到較好的鑒定效果。
答案:D
9.下圖是某中學(xué)生物學(xué)興趣小組進(jìn)行的DNA粗提取實(shí)驗(yàn),其中SDS(一種表面活性劑)除了能瓦解細(xì)胞膜和核膜,還能與脂質(zhì)和蛋白質(zhì)結(jié)合。當(dāng)SDS遇到鉀離子時(shí),鉀離子可以置換SDS中的鈉離子,產(chǎn)生不溶于水的PDS沉淀。請分析回答下列問題。

(1)實(shí)驗(yàn)中,向剪碎的羊肝中加入食鹽的主要作用是　　　　。將羊肝勻漿放入65 ℃水浴鍋中水浴10 min可以去除部分雜質(zhì)的主要實(shí)驗(yàn)原理是　?　。?
(2)方法一的步驟①中加入洗滌劑的作用是　　　　　　　　　　　　　。方法三的步驟③中,離心后應(yīng)取　　　　?！?
(3)方法一、二獲得的絮狀物均帶黃色,從DNA在細(xì)胞中的存在形式分析,雜質(zhì)分子最可能是　,?
可用　　　　試劑鑒定。?
(4)要比較三種方法獲得的絮狀物中DNA的含量,請寫出實(shí)驗(yàn)思路:?　。?
解析:(1)在DNA粗提取實(shí)驗(yàn)中,向剪碎的羊肝中加入食鹽的主要作用是溶解DNA。蛋白質(zhì)和DNA對(duì)高溫的耐受性不同,即蛋白質(zhì)在65 ℃高溫下會(huì)變性,而DNA能耐受這一溫度,因此將羊肝勻漿放入65 ℃水浴鍋中水浴10 min可以去除蛋白質(zhì)類的雜質(zhì)。(2)方法一的步驟①中加入洗滌劑,可以瓦解細(xì)胞膜和核膜。方法三的步驟③中,SDS在氯化鉀溶液中形成不溶于水的PDS沉淀,又因?yàn)镾DS能瓦解細(xì)胞膜、核膜,并能與脂質(zhì)和蛋白質(zhì)結(jié)合,應(yīng)該將該沉淀物去除,因此離心后應(yīng)該取含有DNA的上清液。(3)細(xì)胞中的DNA主要存在于染色體上,染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì),因此該雜質(zhì)最可能是蛋白質(zhì),可以用雙縮脲試劑進(jìn)行鑒定。(4)比較三種方法獲得的絮狀物中DNA的含量,可以利用二苯胺試劑進(jìn)行鑒定。實(shí)驗(yàn)思路是分別取等量的三種絮狀物,并用等量的濃度為2 mol/L NaCl溶液溶解;再向各試管中加入等量的二苯胺試劑并置于沸水中加熱;比較三支試管中藍(lán)色的深淺。
答案:(1)溶解DNA　蛋白質(zhì)在65 ℃高溫下會(huì)變性,而DNA能耐受這一溫度　(2)瓦解細(xì)胞膜和核膜　上清液
(3)蛋白質(zhì)　雙縮脲　(4)分別取等量的三種絮狀物,并用等量的濃度為2 mol/L的NaCl溶液溶解;再向各試管中加入等量的二苯胺試劑并置于沸水中加熱;比較三支試管中藍(lán)色的深淺

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