- DNA和蛋白质技术
- 共447题
病毒是一类没有细胞结构的分子生物。近年世界上发现了能感染人类的高致病性禽流感病毒(简称禽流感),我国参与了抗击禽流感的国际性合作,并已研制出防治禽流感的疫苗。要研制禽流感疫苗,必须知道其大分子组成,请设计实验探究禽流感的物质组成。
(1)实验原理:RNA液在浓盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色。还需补充的两个实验原理是:
①.____________________________。②.____________________________。
(2)去掉病毒中大分子成分的简便方法是____________________。
(3)设计一个表格记录实验结果。
正确答案
(1)①.蛋白质遇双缩脲试剂显紫色 ②.DNA液与二苯胺试剂共热显蓝色
(2)酶处理或用酶水解
(3)设计表格如下:
关于“DNA的粗提取与鉴定”实验:
(1)实验过程中第一次所用NaCl溶液的浓度是______;第二次所用NaCl溶液的浓度是_______;第三次所用NaCl溶液的浓度是_______。所用酒精最好是_______,其体积分数为________。
(2)鉴定DNA的方法是,向溶有DNA丝状物的试管中加入________mL的_________试剂,混合均匀后,将试管置于沸水中加热5min,冷却后可观察到溶液呈_________;也可取少许DNA丝状物置于载玻片上,滴一滴_______溶液,片刻后用水冲洗,可见丝状物被染成__________。
正确答案
(1)2mol/L 2mol/L 0.015mol/L 冷酒精 95%
(2)4 二苯胺 浅蓝色 甲基绿 蓝绿色
(选做题)生物技术实践
(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乎板上产生______,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。活性测定可以以植酸钠作为底物,活性可用一定条件下单位时间的_______表示。
(2)利用上述所得菌株制备植酸酶的流程如下图:
Ⅰ中的主要成分为________;Ⅱ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。
(3)为构建基因工程菌,可用PCR等技术从上述菌株中克隆植酸酶基因。PCR反应包括多次循环,每次循环包括三步:_______。反应过程中打开模板DNA双链的方法是____________。
(4)除植酸酶外,微生物还能应用在哪些酶的生产中?(至少写两种)
正确答案
(1)透明圈 植酸钠的消耗量(减少量)或磷酸(肌醇)的生成量(产量)
(2)小分子杂质 凝胶色谱法:根据蛋白质之间的分子大小、吸附性质等差异进行纯化。(或电泳法:根据蛋白质之间的电荷、分子大小等差异进行纯化)
(3)变性、复性和延伸(长) 加热(或高温处理)
(4)蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶
铁皮石斛是中国特有的名贵药材,有关铁皮石斛的研究已成为国内外生命科学研究的热点和前沿,近几年来对铁皮石斛培植的研究已取得了很大的进展。根据材料回答下列问题:
(1)铁皮石斛有性生殖繁殖率很低,所以繁殖常用无性繁殖方式进行,如分株、扦插,也可用现代生物技术如____的方式进行繁殖。通过此方法利用茎尖繁殖的植株几乎无病毒,主要原因是____。若取同一株铁皮石斛不同部位的细胞进行培养获得的愈伤组织的基因型__________(填“相同”或“不一定相同”)。
(2)某小组为研究培养铁皮石斛的培养基中蔗糖和光的各自作用,进行了对照实验,结果如下:
根据以上实验结果,你得出的结论是______________。
(3)铁皮石斛也可作为提取DNA的实验材料,与从鸡血细胞中提取DNA相比,实验过程中通常要增加____________步骤。提取DNA的原理是____________________。
(4)用转基冈技术可获得抗虫害的铁皮石斛。在该技术中重要的一个环节是基因表达载体的构建,其结构一般包括_________、复制原点、(抗虫)目的基因和标记基因。
(5)药理学研究表明,铁皮石斛多糖具有抗氧化性、降糖、增强免疫和抗肿瘤等作用。又有研究表明,声波刺激可促进铁皮石斛多糖的合成,此种刺激属于_____________信息。
正确答案
(1)植物组织培养 茎尖几乎无病毒 不一定相同
(2)蔗糖为生长、分化提供能量,光促进细胞分化
(3)研磨 利用DNA在不同浓度NaCl溶液中的溶解度不同,选择适当浓度NaCl溶液可使DNA溶解或析出,从而能与其他物质分离(DNA不溶于冷酒精;DNA不会被蛋白酶水解等)
(4)启动子、终止子
(5)物理
自从世界上发现了能感染人类的高致病性禽流感病毒(简称禽流感病毒),我国就参与了抗击禽流感的国际性合作,并已经研制出预防禽流感的疫苗。根据所学知识回答下列问题:
(1)实验室中获得大量禽流感病毒,不是将病毒直接接种到无细胞的培养基上,而是以活鸡胚为培养基,其原因是_____________。
(2)利用特定的颜色反应来鉴定禽流感病毒的化学组分,原理是:
①.RNA在浓盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色;
②.____________________________________;
③.DNA与二苯胺试剂共热显蓝色。
(3)实验分析出禽流感病毒的物质组成为蛋白质和RNA,不含DNA,则证明禽流感病毒的遗传物质的最关键的实验设计思路是________________________。
(4)请你预测用禽流感病毒的蛋白质和RNA分别感染活鸡胚存在的几种可能性:
①.蛋白质与RNA都有遗传效应,说明蛋白质和RNA都是遗传物质。
②.________________,说明:_______________。
③.________________,说明:_______________。
④.________________,说明:_______________。
正确答案
(1)病毒的繁殖只能在宿主的活细胞中进行
(2)②.蛋白质与双缩脲试剂作用显紫色
(3)设法将禽流感病毒的蛋白质和RNA分开,单独地、直接地去观察它们各自的作用
(4)②.RNA有遗传效应,而蛋白质没有遗传效应 RNA是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质
③.RNA没有遗传效应,而蛋白质有遗传效应 RNA不是遗传物质,而蛋白质是遗传物质
④.RNA和蛋白质都没有遗传效应 RNA和蛋白质都不是遗传物质
A、B、C、D、E五个小组除下表中所列处理方法不同外,其他操作步骤均相同,而且正确,但实验结果却不同。
(1)实验材料选择错误的组别是__________,其原因是____________。
(2)实验步骤(不包括实验材料)均正确,但得不到DNA的组别是__________。
(3)沸水浴中试管中颜色变蓝的组别是________;蓝色较淡的是________,其中原因是_________。
(4)B组实验不成功的最主要原因是_______________。
正确答案
(1)C、D 人的血浆中没有细胞结构,成熟的红细胞中没有细胞核,选用这些材料得不到DNA或得到的DNA很少
(2)C
(3)A、E A 冷却的酒精对DNA的凝集效果较佳,该组使用的是25℃的酒精
(4)菜花细胞在蒸馏水中不能被破坏,得不到DNA(应采用研磨的方法)
以下是与高中生物实验有关的内容。请回答以下问题:
①观察细胞质流动 ②观察植物细胞有丝分裂 ③探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用 ④比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率 ⑤生物组织中还原糖的鉴定 ⑥蛋白质的鉴定 ⑦脂肪的鉴定 ⑧叶绿体中色素的提取与分离 ⑨观察植物细胞的质壁分离与复原 ⑩DNA的粗提取与鉴定
(1)在上述实验过程中需要水浴加热的是_________,需要做临时装片的是_______,需要用颜色反应确定的是_______,需要用酒精的实验有_________(以上均填标号)。
(2)由于实验材料用品或试剂所限,有时候需要设法替代。下列各项处理中正确的是_____。
A.做②实验时,可用蒜叶代替洋葱根尖
B.做⑨实验时,可用鸡血红细胞代替紫色洋葱表皮细胞
C.做⑧实验时,可用干净的细沙代替二氧化硅
D.做⑦实验时,可用龙胆紫代替苏丹Ⅲ染液
正确答案
(1)③⑤⑩ ①②⑦⑨ ③⑤⑥⑦⑩ ②⑦⑩(或②⑦⑧⑩)
(2)C
根据生物组织中的有机物与某些化学试剂相互作用能产生颜色反应的原理,可以鉴定生物组织中某些有机物的存在。
(1)填写上表中的空格。
(2)鉴定DNA时,一般先将被鉴定物加入物质的量浓度为0.015mol/LNaCl溶液的试管中搅拌后,再加入___________试剂,混合后将其置于沸水中加热5min。待试管冷却后,若其中溶液颜色为_____________,而对照组试管中溶液为无色,则可确定被鉴定物为DNA。
正确答案
(1)
(2)二苯胺 蓝色
在氮源为14N的培养基生长的大肠杆菌,其DNA分子均为14N-DNA(对照);在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N-DNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,再继续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),用某种离心方法分离得到结果如下图所示。请分析:
(1)由实验结果可推测第一代(Ⅰ)细菌DNA分子中一条链是____________,另一条链是____________。
(2)将第一代(Ⅰ)细菌转移到含15N的培养基上繁殖一代,将所得到细菌的DNA。用同样方法分离,将DNA分子可能出现在试管中的位置在下图中标出。
正确答案
(1)15N母链 14N新链
(2)
某同学使用下列装置或操作进行有关实验,请据图回答问题:
(1)制作果酒时可选用图甲的装置。为适当提高果酒生产速率,进气口应先打开后关闭,这是因为____________;排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连,这样做的原因是______________。为研究发酵中酵母菌的生长状况,常要通过_______进行取样统计分析并测定pH值,判断取样先后顺序的主要依据是_______________。
(2)乙图中加入蒸馏水的目的是____________,此时玻璃棒使用要点是_________,以保证DNA分子结构的完整性。
(3)丙、丁用于提取和分离血红蛋白,应先对样品进行处理用图_____装置进行_______;丁图中液体Ⅱ应为__________,底端试管中首先收集到的应是相对分子质量较____(大/小)的蛋白质。
正确答案
(1)因为酵母菌是兼性厌氧型生物,先打开充气口,保证酵母菌进行有氧呼吸,增加菌体的数量;后关闭充气口,保证酵母菌进行无氧发酵,产生更多的酒精 防止污染 出料口 pH值的大小,pH值越大,取样越早
(2)降低NaCl溶液的浓度,析出DNA 轻缓,并沿同一个方向
(3)丙 透析 20mmoL/L的磷酸缓冲液(pH为7.0) 大
关于DNA粗提取的实验材料的选择,也经过了多次实验效果的比较,最终选择鸡血的原因是什么?请据下图回答问题:
(1)由图可知三中的1与一、二中的1比较,最为突出的结构特点是_____,这种结构特点决定了_____(填标号)可以作为本实验的生物材料。
(2)在牧区采集牛、马和羊血比较方便,但不采用它们作实验材料的原因是其红细胞在结构上______,淋巴细胞在结构上_______,但其________。
(3)实验前可以通过_______或_______两种方法使鸡血细胞沉淀于试管底部,以便除去血浆。
正确答案
(1)无细胞核 一、1和二、1
(2)无细胞核 有细胞核 数量少
(3)静置 离心
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。
分析上述实验过程,回答下列问题:
(1)该探究性实验的课题名称是_____________________。
(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。
正确答案
(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
(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
下图示以鸡血为实验材料进行DNA的粗提取与鉴定的操作程序,请分析回答:
(1)步骤一中,向鸡血细胞液中加入_________并搅拌,可使鸡血细胞破裂。
(2)步骤二:过滤后收集含有DNA的___________。
(3)步骤三、四的操作原理是____________,步骤四通过向溶液中加入________调节NaCl溶液物质的量浓度为_______mol/L时,DNA将会析出,过滤去除溶液中的杂质。
(4)步骤七:向步骤六过滤后的______中,加入等体积的冷却的_______________,静置2~3min,溶液中会出现_______色丝状物,这就是粗提取的DNA。
(5)步骤七:DNA遇____________试剂,沸水浴5min,冷却后,溶液呈___________色。
正确答案
(1)蒸馏水
(2)滤液
(3)DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质 蒸馏水 0.14
(4)滤液 酒精 白
(5)二苯胺 蓝
以下是有关DNA粗提取实验的阅读材料:
A.核酸极不稳定,在较为剧烈的化学、物理因素和酶的作用下很容易降解。在制备DNA时要加入DNA酶(水解DNA的酶)的抑制剂——柠檬酸钠,以除去Mg,防止DNA酶的激活。
B.核酸中的DNA和RNA在生物体内均以核蛋白(由核酸和蛋白质组成)的形式存在,DNA核蛋白在2mol/L的NaCl溶液中溶解度很高,但在0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度很低;而RNA核蛋白易溶于0.14mol/L的NaCl溶液。
C.用苯酚处理,可使蛋白质变性,且留在苯酚层内;在DNA溶液中加入2.5倍体积分数为95%的酒精,可将DNA分离出来。此时DNA十分黏稠,可用玻璃棒搅成团取出。
D.DNA在强酸环境下,水解产生脱氧核糖等小分子物质,它与二苯胺酸性溶液反应,能生成蓝色化合物。
E.实验材料与仪器:柠檬酸钠溶液、石英砂、0.14mol/L的NaCl溶液、2mol/L的NaCl溶液、蒸馏水、苯酚、体积分数为95%的酒精、二苯胺试剂、浓硫酸、花椰菜、研钵、烧杯、漏斗、玻璃棒、量筒、石棉网、酒精灯、吸管、试管等。
F.实验步骤:研磨得匀浆→过滤得滤液→滤液稀释6倍→离心处理得沉淀物→沉淀物再溶解→加苯酚静置后去上层清液→提取出DNA→DNA鉴定。
请阅读以上材料完成下列问题:
(1)研磨时,取10g花椰菜,加适量的石英砂和___________、____________。
(2)将滤液稀释6倍,其目的是_______________。
(3)取沉淀物,置于2mL2mol/L的NaCl溶液中,使DNA核蛋白再次溶解,再加2mL苯酚充分振荡后静置,待其分层后,弃去上层的苯酚。该步骤的目的是除去______________。
(4)如何将剩余溶液中的DNA提取出来?
(5)如何证明提取的物质确实是DNA?
正确答案
(1)2mol/L的NaCl溶液 柠檬酸钠溶液
(2)使DNA的溶解度降低
(3)蛋白质
(4)向下层DNA溶液中加入2.5倍体积分数为95%的酒精,再用玻璃棒搅拌,在玻璃棒上的丝状物为DNA
(5)将提取物与二苯胺混合后水浴加热,若溶液呈蓝色则为DNA
香蕉原产于热带地区,是我国南方重要的经济作物之一。广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响,对香蕉生长发育影响很大。由香蕉束顶病毒(BBTV,单链环状DNA病毒)引起的香蕉束顶病,对香蕉产生的危害十分严重。当前香蕉栽培品种多为三倍体,由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式,缺少遗传变异性,因此利用基因工程等现代科技手段提高其种质水平,具有重要意义。请根据上述材料,回答下列问题。
(1)简述香蕉大规模快速繁殖技术的过程。_____________________________。
(2)脱毒香蕉苗的获得,可采用__________的方法,此方法的依据是___________和___________。
(3)建立可靠的BBTV检测方法可以监控脱毒香蕉苗的质量,请问可用哪些方法检测病毒的存在?_________________(列举两种方法)。
(4)在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值,该基因可以从这些鱼的DNA中扩增得到。试述在提取和纯化DNA时影响提纯效果的因素及其依据。___________________(列举两点)。
(5)如何利用afp基因,通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株?在运用转基因香蕉的过程中,在生态安全方面可能会出现什么问题?________________(列举两点)。
(6)从细胞工程的角度出发,简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及其依据。__________________。另外,抑制果胶裂解酶的活性可以延长香蕉果实储藏期,请描述采用蛋白质工程技术降低该酶活性的一般过程。__________________。
正确答案
(1)选取香蕉外植体,通过诱导脱分化产生愈伤组织,然后通过调整植物激素比例,使其再分化形成芽和根,获得大量试管苗(或通过诱导形成大量胚状体,制成人工种子,适宜条件下萌发长成幼苗)。
(2)茎尖(分生组织)组织培养 茎尖不带病毒(或病毒在植物体内分布不均匀) 植物细胞全能性
(3)①.BBTV病毒基因的检测(DNA分子杂交技术);
②.BBTV病毒蛋白的检测(获得抗血清,利用抗原一抗体的杂交反应,判断病毒是否存在)。
(4)(答出两点即可)
①.选择NaCl溶液的合适浓度,利用DNA和其他杂质在不同NaCl溶液中溶解度不同的特性,达到分离目的;
②.加入一定量酒精,使部分蛋白质杂质溶解于酒精,与DNA分离;
③.加入蛋白酶,除去蛋白质杂质的干扰;
④.控制DNA提取的温度,使大多数蛋白质杂质变性。
(5)(答出两点即可)
将afp基因插入土壤农杆菌的质粒,构建表达载体,通过农杆菌的转化导入香蕉受体细胞,成功转化的香蕉细胞通过组织培养形成植株。生态安全问题包括:
①.外源基因扩散到其他物种(外源基因漂移);
②.转基因植株扩散影响生态系统的结构和功能;
③.转基因植株扩散对生物多样性的影响;
④.转基因植物残体或分泌物对环境的影响。
(6)体细胞杂交育种,其依据是将不同品种的香蕉体细胞利用细胞融合技术融合成杂种细胞后培育出抗寒香蕉品种(或体细胞诱变育种,其依据是利用诱变剂等方法使香蕉离体培养细胞发生基因突变,然后筛选培育出抗寒品种)。
蛋白质工程方法的步骤为:
①.果胶裂解酶蛋白的功能分析;
②.果胶裂解酶蛋白的结构预测和设计;
③.果胶裂解酶基因的改造。
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