DNA和蛋白质技术
章节概述
DNA和蛋白质技术，包括DNA的提取、蛋白质的提取、DNA片段的扩增等，是开展分子生物学研究的基本技术。本专题将从基础入手，学习DNA的粗提取、PCR技术和血红蛋白的提纯。学习这些技术，不仅能够帮助学生初步了解分子生物学的基本实验方法，而且能够巩固必修课中学习的有关DNA和蛋白质的理论知识。
本专题的3个课题相对独立，没有严格的先后顺序。课题1的操作难度不高，学生比较容易获得结果。课题2的操作难度也不高，但PCR技术的原理是难点，学生要充分利用教材的图文资料，并且在教师的引导下进行实验操作。课题3的操作难度比较大，所以学生一定要在教师的精心指导下完成操作。
目标认知
学习目标
1．DNA的粗提取和鉴定。
2．PCR技术。
3．血红蛋白的提取和分离技术。
重点
1．DNA的粗提取和鉴定方法。
2．PCR的原理和PCR的基本操作。
3．凝胶色谱法的原理和方法。
难点
1．DNA的粗提取和鉴定方法。
2．PCR的原理。
3．样品的预处理；色谱柱填料的处理和色谱柱的装填。
知识精讲
重点知识讲解
制备鸡血细胞液时，要在新鲜的鸡血中加入柠檬酸钠的原因
制备鸡血细胞液时，要在新鲜的鸡血中加入抗凝剂——柠檬酸钠，防止血液凝固。其原理是柠檬酸钠能与血浆中Ca2+发生反应，生成柠檬酸钙络合物，血浆中游离的Ca2+大大减少，血液便不会凝固，因为鸡血红细胞、白细胞都有细胞核，DNA主要存在于细胞核中，所以在离心或静置沉淀后，要弃出上层清液——血浆。
提取DNA时要注意的问题
提取DNA的第一步是材料的选取，其目的是一定要选取DNA含量较高的生物材料，否则会由于实验过程中或多或少的损失而造成检测的困难；第二步是DNA的释放和溶解，这一步是实验成功与否的关键，要尽可能使细胞内的DNA全部溶解；第三步是DNA的纯化，即根据DNA的溶解特性、对酶及高温的耐受性的不同等特性，最大限度地将DNA与杂质分开；最后一步是对DNA进行鉴定，这是对整个实验的结果的检测。在DNA的析出的步骤中用到玻璃棒搅拌时，注意动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。盛放鸡血细胞液的容器，最好是塑料容器。鸡血细胞破碎以后释放出的DNA，容易被玻璃容器吸附，由于细胞内DNA的含量本来就比较少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取到的DNA
就会更少。因此，实验过程中最好使用塑料的烧杯和试管，这样可以减少提取过程的DNA 的损失。
PCR技术
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的DNA拷贝。这项技术有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题，被广泛的应用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等各方面。PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性（当温度上升到90o C以上时，双链DNA解聚为单链）、复性（温度下降到50o C左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合）和延伸（温度上升到72o C左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链）三步。从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，并且由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链会与引物Ⅱ结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能特异的复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列成指数扩增。PCR反应是通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。PCR 反应的实质就是DNA复制，所以有关PCR反应的题目与DNA复制的原理相同，计算方法也大体相同。例如：PCR反应中的目的片段一般以2n的方式积累，其中n为反应循环次数。一个DNA片段在30次循环后反应物中大约有10亿个这样的片段。（230）
细胞内参与DNA复制的各种组成成分及其作用
①解旋酶：打开DNA双链②DNA母链：提供DNA复制的模板③4种脱氧核苷酸：合成子链的原料④DNA聚合酶：催化合成DNA子链⑤引物：使DNA聚合酶能够从引物的3，端开始连接脱氧核苷酸（引物是一小段DNA或RNA，它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。用于PCR的引物长度通常为20—30个核苷酸）
DNA的合成方向
DNA的两条链是反向平行的，通常将DNA的羟基末端称为3，端，而磷酸基团的末端称为5，端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3，端延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3，连接脱氧核苷酸，进而延伸合成互补的DNA子链。
凝胶色谱法分离蛋白质的原理
凝胶色谱法也称为分配色谱法，它是根据分子量的大小分离蛋白质的方法之一。所用的凝胶实际上是一些微小的多孔球体，这些小球体大多数是由多糖类化合物构成，小球体内部有许多贯穿的通道，当一个含有各种分子的样品溶液缓慢流经时，各分子在色谱柱内进行两种不同的运动，即垂直向下的运动和无规则的扩散运动，相对分子质量较大的蛋白质分子不能进入凝胶颗粒内部，只能分布在颗粒之间，通过的路程较短，移动速度较快；相对分子质量较小的蛋白质分子比较容易进入凝胶内的通道，通过的路程较长，移动速度较慢。因此，样品中相对分子质量较大的蛋白质先流出，相对分子质量中等的分子后流出，相对分子质量最小的分子最后流出，这种现象又叫分子筛现象。此外，凝胶本身具有三维网状结构，相对分子质量大的分子通过这种网状结构上的空袭时阻力大，而相对分子质量小的分子通过时阻力小，因此不同分子量的蛋白质分子可以获得分离。
电泳的作用及其原理
电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。许多重要的生物大分子，如氨基酸、
多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等都具有可解离基团，它们在某个特定的pH下会带上正电或负电；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方向移动。电泳技术就是在电场的作用下，利用待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而达到对样品进行分离、鉴定或提纯的目的。
聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血红蛋白纯度
1．试剂的配制：⑴丙烯酰胺和N, N-甲叉双丙烯酰胺用去离子水配制29%（29 g/100 mL，下同）的丙烯酰胺和1%的N, N-甲叉双丙烯酰胺的贮存液。由于丙烯酰胺和双丙烯酰胺在贮存过程中会分别缓慢转变为丙烯酸和双丙烯酸，这一反应是由光或碱催化的。因此在每次使用前，应核实溶液的pH不超过7.0；并且应将配制好的溶液置于棕色瓶中，室温贮存，每隔几个月须重新配制。⑵十二烷基硫酸钠（SDS）用去离子水配成10%的贮存液，于室温保存。⑶用于制备分离胶和浓缩胶的Tris缓冲液 1.5 mol/L、pH8.8的Tris缓冲液（分离胶缓冲液）；1 mol/L、pH6.8的Tris缓冲液（浓缩胶缓冲液）。⑷TEMED(N,N,N′,N′-四甲基乙二胺) TEMED通过催化过硫酸铵形成自由基而加速丙烯酰胺与双丙烯酰胺的聚合。⑸过硫酸铵用去离子水配制10%的过硫酸铵溶液。过硫酸铵提供驱动丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚合所必需的自由基。此溶液须配制新鲜液。⑹Tris—甘氨酸电泳缓冲液 25 mmol/L Tris，250 mmol/L 甘氨酸 (pH 8.3)，0.1%的SDS。⑺样品处理液 50 mmol/L Tris—HCl(pH 6.8)，100 mmol/L DTT(巯基苏糖醇)或用5%的巯基乙醇，2%的SDS，0.1%的溴酚蓝，10%的甘油。
⑻染色液 0.1%的考马斯亮蓝R250，40%的甲醇，10%的冰醋酸。⑼脱色液 10%的甲醇和10%的冰醋酸。由于制备凝胶的丙烯酰胺和双丙烯酰胺具有很强的神经毒性，并且容易被皮肤吸收，因此操作必须在通风橱内或通风处进行。TEMED和过硫酸胺对黏膜和上呼吸道组织、眼睛、皮肤等有很大的破坏作用，吞服可致命。因此在进行电泳操作时一定按照实验要求和步骤，在老师的指导下完成。操作时要戴好一次性手套。
2．电泳：⑴根据厂家说明书安装电泳用的玻璃板。⑵配制SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离胶溶液。用去离子水4.6 mL，30%的丙烯酰胺2.7 mL，1.5mol、pH 8.8的Tris缓冲液2.5 mL，10%的SDS 0.1 mL，10%的过硫酸胺0.1 mL，TEMED 0.006mL，混合均匀，迅速灌注在两玻璃板的间隙中间，要留出灌注浓缩胶所需空间(梳子的齿长再加0.5 cm)，再在胶液面上小心注入一层水（约高2～3 mm），以阻止氧气进入凝胶溶液。⑶分离胶聚合完全后（约30 min），倾出覆盖水层，再用滤纸吸净残留水。⑷配制SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳浓缩胶溶液。用去离子水2.7 mL，30%的丙烯酰胺0.67 mL，1.0 mol、pH 6.8的Tris缓冲液0.5 mL，10%的SDS0.041 mL，10%的过硫酸胺0.04 mL，TEMED 0.004 mL，混合均匀，直接灌注在聚合的分离胶上，并立即在浓缩胶溶液中插入干净的梳子。整个操作过程应注意避免气泡的产生。然后再补加浓缩胶溶液，使其充满梳子之间的空隙，将凝胶垂直放置于室温下聚合。
⑸在等待浓缩胶聚合时，可对样品进行处理。在电泳样品中按1∶1体积比加入样品处理液，在100 ℃温度下加热3 min，以使蛋白质变性。⑹浓缩胶聚合完全后（30 min），小心移出梳子。把凝胶固定于电泳装置上，上下槽各加入Tris—甘氨酸电泳缓冲液。必须设法排出凝胶底部两玻璃板之间的气泡。⑺按顺序加样，加样量通常为10～25 μL。样品可以多加几个，例如，血浆样品红细胞破碎后(即进行凝胶色谱分离之前)的样品和凝胶色谱分离之后的样品。⑻将电泳装置与电源相接，凝胶上所加电压为8 V/cm。当染料前沿进入分离胶后，把电压提高到15 V/cm，继续电泳直至溴酚蓝到达分离胶底部上方约1cm处，关闭电源。⑼从电泳装置上卸下玻璃板，用刮刀撬开玻璃板。将紧靠最左边一孔（第一槽）凝胶下部切去一角，以标注凝胶的方位。⑽将电泳凝胶片放在考马斯亮蓝染色液中染色1～2 h。换脱色液脱色3～10 h，其间需多次更换脱色液至背景清楚。脱色后，可将凝胶浸于水中，长期封装在塑料袋内使其不会降低染色强度。为保存永久性记录，可对凝胶进行拍照，或将凝胶干
燥成胶片。通过本实验的电泳图谱，可以看见提取的血红蛋白的纯度并不是很高。
知识拓展
二苯胺鉴定DNA的化学原理
DNA中嘌呤核苷酸上的脱氧核糖遇酸生成ω-羟基-γ酮基戊醛，它再和二苯胺作用而呈现蓝色(溶液呈浅蓝色)。鉴定时溶液蓝色的深浅，与溶液中DNA含量的多少有关。
研磨液中几种药品的作用
Tris/HCl:提供缓冲体系，DNA在这一体系中呈稳定态（Tris为三羟甲基氨基甲烷）。
EDTA（乙二胺四乙酸二钠）：是DNA酶的抑制剂，可以防止细胞破碎后DNA酶降解DNA。
SDS（十二烷基磺酸钠）：可以使蛋白质变性，与DNA分离。
琼脂糖凝胶浓度与DNA分离范围的关系
凝胶浓度要依据DNA分子的大小来确定。编码双歧杆菌16SrRNA的DNA片段大小约为1 500个核苷酸的长度，因此根据表4-1选用1％（1g/100 mL，下同）的凝胶浓度。
表4-1琼脂糖凝胶浓度与DNA分离范围的关系琼脂糖凝胶浓度(%) 线型DNA分子的分离范围(千碱基对，kb)
0.3 5～60
0.6 1～20
0.7 0.8～10
0.9 0.5～7
1.2 0.9～6
1.5 0.2～3
12.0 0.1～2
核酸电泳缓冲液
核酸电泳缓冲液有三种，分别是Tris—硼酸(TBE)、Tris—乙酸(TAE)和Tris—磷酸(TPE)。在上述三种缓冲液中：TBE与TPE缓冲液容量高，对DNA的分离效果好，但TPE液中含磷酸盐的浓度偏高，容易使DNA沉淀。TAE液的缓冲容量低，价格较便宜。本实验选用的是TBE缓冲液。缓冲液中的EDTA可螯合正价阳离子，从而抑制DNA酶的活性，防止PCR 产物被降解。
10倍浓缩的TBE缓冲液配方如下。
Tris 108 g EDTA 9.3 g 硼酸55 g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容至1000 mL，调节pH为8.0～8.2备用，使用时需稀释10倍。
核酸电泳的指示剂与染色剂
核酸电泳常用的指示剂是溴酚蓝，溴酚蓝在碱性条件下呈蓝紫色。指示剂一般与蔗糖、甘油或聚蔗糖400组成载样缓冲液。载样缓冲液的作用是：能够增加样品密度，确保DNA 均匀沉入加样孔内；能够在电泳中形成肉眼可见的蓝紫色指示带，从而帮助预测核酸电泳的速度和位置；能够使样品呈现蓝紫色，使加样操作更方便。
核酸电泳后，需要染色才能在紫外线下观察到带型。最常用的染色方法是溴化乙锭染色
法。溴化乙锭(EB)是一种荧光染料，有剧毒，因此操作时要非常小心。EB可嵌入DNA双链的碱基对之间，在紫外线激发下，能发出红色荧光。染色的方法有两种。一种是在凝胶电泳液中加入EB，使其终浓度为0.5μg/mL；一种是在电泳后，将凝胶浸入0.5μg/mL的EB溶液中，染色10～15 min。当凝胶染色过深时，可以将凝胶放入蒸馏水中浸泡30 min后再观察。
PCR的常见问题
PCR实验很容易出现假阳性或假阴性的结果。出现假阴性结果的常见原因有：Taq DNA 聚合酶活力不够或其活性受到抑制；引物设计不合理；提取的模板质量或数量不过关以及PCR系统的建立欠妥当；循环次数不够；等等。当实验中出现假阴性的情况时，应首先在原来扩增的产物中再加入Taq DNA聚合酶，并增加5～10次循环。为了防止假阴性结果的出现，在选用Taq DNA聚合酶时，要注意用活力高、质量好的酶。同时，在提取DNA模板时，应特别注意避免提取物中含有抑制酶活性的污染物，如酚、氯仿等的存在。尽管Taq DNA聚合酶对模板纯度的要求不高，但也不允许有机试剂的污染。PCR扩增的先决条件以及特异性的高低，很大程度上取决于引物与靶DNA的互补情况，尤其需要保证引物的3′端与靶基因互补。
PCR技术高度灵敏，极其微量的靶基因污染都会造成非目标DNA片段的大量扩增，因此模板DNA的污染是PCR假阳性结果的主要原因。此外，样品中存在靶基因的同源序列也可能造成假阳性结果。为了避免因污染而造成的假阳性结果，PCR操作时要注意做到：隔离操作区，分装试剂，简化操作程序，使用一次性吸头等。
经典例题透析
1．《DNA粗提取与鉴定》实验中有三次过滤：⑴过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液⑵过滤含粘稠物的0.14mol/LNaCl溶液⑶过滤溶解有DNA的2mol/LNaCl溶液，以上三次过滤分别为了获得( )
A．含核物质的滤液、纱布上的粘稠物、含DNA的滤液
B．含核物质的滤液、滤液中DNA粘稠物、含DNA的滤液
C．含核物质的滤液、滤液中DNA粘稠物、纱布上的DNA
D．含较纯的DNA滤液、纱布上的粘稠物、含DNA的滤液
考点定位：本题考查DNA提取实验过程中过滤的作用。
指点迷津：用蒸馏水稀释鸡血细胞液，使血细胞的细胞膜、核膜破裂，释放出核物质，此时过滤只能得到含DNA和其他物质如蛋白质的滤液，这种滤液必须经过实验中其他步骤的相继处理，方能得到较纯的DNA。DNA在0.13mol/LNaCl溶液中溶解度最低，成丝状粘稠物，可经过滤留在纱布上。
参考答案：A
2．（多选）（2009江苏）下列关于DNA和蛋白质提取与分离实验的叙述，正确的有（）
A．提取细胞中的DNA和蛋白质都需用蒸馏水涨破细胞
B．用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质
C．蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNA
D．蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化
考点定位：DNA的PCR技术。
指点迷津：PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性（当温度上升到90o C 以上时，双链DNA解聚为单链）、复性（温度下降到50o C左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合）和延伸（温度上升到72o C左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链）三步。从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，并且由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链会与引物Ⅱ结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能特异的复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列成指数扩增。PCR反应是通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。PCR反应的实质就是DNA复制，所以有关PCR反应的题目与DNA复制的原理相同，计算方法也大体相同。例如：PCR反应中的目的片段一般以2n的方式积累，其中n为反应循环次数。一个DNA片段参考答案：BD
3．用凝胶色谱法分离蛋白质时，分子量大的蛋白质( )
A．路程较长，移动速度较慢 B．路程较长，移动速度较快
C．路程较短，移动速度较慢 D．路程较短，移动速度较快
考点定位：本题考查蛋白质的分离。
指点迷津：在小球体内部有许多贯穿的通道，当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢；而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。
参考答案：D
4．在DNA分子的粗提取实验中，第二次向烧杯中加入蒸馏水的作用是( ) A．稀释血液，冲洗样品
B．使血细胞破裂，降低NaCl浓度使DNA析出
C．使血细胞破裂，增大DNA溶解度
D．使血细胞破裂，提取含杂质较少的DNA
考点定位：本题考查DNA粗提取的过程。
指点迷津：在该实验过程中，第一次加入蒸馏水的目的是使血细胞过度吸水而破裂，以便核物质溶解。第二次加入蒸馏水是为了降低NaCl浓度至0.14mol/l，因为此时的DNA溶解度最小，可使DNA析出。
参考答案：B
5．在制备鸡血细胞液的过程中，加入柠檬酸钠的目的是( )
A．防止凝血B．加快DNA析出 C．加快DNA溶解D．加速凝血考点定位：本题考查柠檬酸钠的作用。
指点迷津：柠檬酸钠的作用是利用柠檬酸根离子与血浆中Ca2+离子结合成柠檬酸钠，降低Ca2+离子浓度，使有关凝血酶活性降低。因此柠檬酸钠是抗凝血物质，防止凝血，有利于鸡血细胞液的制备。
参考答案：A
6．去除DNA杂质时，可直接在滤液中加入( )，反应10－15min。
A．嫩肉粉B．蒸馏水C．2mol/lNaCl D．酒精
考点定位：本题考查DNA的提纯方法。
指点迷津：嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能够分解蛋白质
参考答案：A
学习成果检测
基础达标
1．关于DNA在NaCl溶液中的溶解度，下面叙述中正确的时( )
A．随着NaCl溶液浓度的增大，DNA在NaCl溶液中的溶解度也增大
B．随着NaCl溶液浓度的减少，DNA在NaCl溶液中的溶解度也减少
C．DNA在NaCl溶液中的溶解度与NaCl溶液的浓度无关
D．当NaCl溶液的浓度为0.14mol/l时，DNA的溶解度最低
考点定位：本题考查DNA在NaCl溶液中的溶解度。
指点迷津：当NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时，随浓度的升高，DNA的溶解度降低；当NaCl溶液浓度高于0.14mol/L时，随浓度升高，DNA的溶解度升高。
参考答案：D
2．在( )的温度范围内，DNA的双螺旋结构解开。
A．10－20℃ B．80－100℃ C．20－30℃ D．40－60℃
考点定位：本题考查DNA的热稳定性。
指点迷津：蛋白质大多不能忍受60－80℃的高温，而DNA在80℃以上才会变性。
参考答案：B
3．关于DNA的复制，下列叙述正确的是( )
A．DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从5’端延伸DNA链
B．DNA复制不需要引物
C．引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合
D．DNA的合成方向总是从子链的3’端向5’端延伸
考点定位：本题考查DNA的复制。
指点迷津：由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3’端即复制方向由3’端向5’端延伸；由于DNA分子是反向平行的，子链是依据碱基互补配对原则，在DNA 聚合酶作用下合成的，其合成方向是从子链5’端向3’端延伸。
参考答案：C
4．下列有关PCR描述，不正确的是( )
A．是一种酶促反应
B．引物决定了扩增的特异性
C．扩增产量按y＝（1＋X）n
D．扩增对象是氨基酸序列
E．扩增对象是DNA序列
考点定位：本题考查PCR技术。
指点迷津：PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，它以极少量的DNA为模板，以四
种脱氧核苷酸为原理，在引物的作用下使DNA聚合酶从引物的3’端连接脱氧核苷酸，短时间内迅速复制上百万份的DNA拷贝，其扩增产量为y＝（1＋X）n，y代表DNA片段扩增后的拷贝数，x表示平均每次的扩增效率，n代表循环次数，因此答案选D。
参考答案：D
5．利用凝胶色谱法，什么样的蛋白质先洗脱出来( )
A．相对分子质量大的
B．溶解度高的
C．相对分子量小的
D．所代电荷多的
考点定位：本题考查凝胶色谱法分离蛋白质。
指点迷津：凝集色谱法使根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。相对分子质量较小的蛋白质能进入凝胶内部通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量大的蛋白质，路程较短，移动速度较快，首先洗脱出来。
参考答案：A
6．蛋白质提取和分离分为哪几步( )
A．样品处理、凝胶色谱操作、SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳
B．样品处理、凝胶色谱操作、纯化
C．样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定
D．样品处理、纯化、粗分离、纯度鉴定
考点定位：本题考查蛋白质提取和分离。
指点迷津：蛋白质的提取和分离分为样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定四步。A中凝胶色谱操作及SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳为实验操作过程中的技术。
参考答案：C
7．在电场作用下，带电分子会如何移动？
考点定位：本题考查电泳的知识。
指点迷津：生物大分子中有些可解离的基因，在一定pH作用下，这些基因会带上正电或负电，在电场作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。
参考答案：这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。
能力提升
1．在“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，将提取获得的含有DNA的粘稠物（还含有较多杂质）分别处理如下：
第一，放入0.14mol/l的NaCl溶液，搅拌后过滤，得滤液A和粘稠物a
第二，放入2mol/l的NaCl溶液，搅拌后过滤，得滤液B和粘稠物b
第三，放入冷却的95%的酒精溶液中，搅拌后过滤，得滤液C和粘稠物c
以上过程获得的滤液和粘稠物中因含DNA少而可以放弃的是_____。
考点定位：本题考查DNA的粗提取与鉴定。
指点迷津：在不同浓度的NaCl溶液中DNA的溶解度是不同的。在0.14mol/l的NaCl 溶液中DNA的溶解度最小，呈丝状物析出。在2mol/l的NaCl溶液中DNA的溶解度最大，所以DNA呈溶解状态，过滤后存在于滤液中。酒精溶液可使DNA分子凝集，呈丝状物，过滤后存在于粘稠物中。
参考答案：A、b、C
2．DNA在NaCl溶液中溶解度有二重性，随着NaCl溶液的变化而变化。
⑴请在下列NaCl溶液中选出溶解度能使DNA析出最彻底的一种( )和溶解度最高的一种( )
A. 0.14mol/l
B. 2mol/l
C. 0.15mol/l
D. 0.3mol/l
⑵DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些物质却可以溶于酒精溶液，利用这一原理可以____________，
可以推测溶于酒精中的物质可能有____________。
⑶利用DNA与_____变蓝色的特性，将该物质作为鉴定______的试剂。其实验过程要点是向放有_____的
试管中加热4mL的____。混合均匀后，将试管置于___5min，待试管______，观察试管中溶液颜色的变
化，这个实验也说明DNA耐___温。
考点定位：本题考查DNA的粗提取。
指点迷津：根据实验原理可知DNA在0.14mol/l的NaCl溶液中溶解度最低，在高浓度2mol/l中，溶解度最高。DNA存在于染色体上，为了把DNA和其他物质分开，采取DNA不溶于酒精的方法，目的是除去杂质；利用DNA与二苯胺（沸水浴）成蓝色的特性，可以鉴定提取的DNA。
参考答案：
⑴A；B
⑵除去杂质；某些脂类、蛋白质、糖类或其他大分子物质
⑶二苯胺；DNA；DNA；二苯胺试剂；沸水中水浴加热；冷却后；高
（一）有关蛋白质和核酸计算： [注：肽链数（m）；氨基酸总数（n）；氨基酸平均分子量（a）；氨基酸平均分子量（b）；核苷酸总数（c）；核苷酸平均分子量（d）]。 1．蛋白质（和多肽）：氨基酸经脱水缩合形成多肽，各种元素的质量守恒，其中H、O参与脱水。每个氨基酸至少1个氨基和1个羧基，多余的氨基和羧基来自R基。 ①氨基酸各原子数计算：C原子数＝R基上C原子数＋2；H原子数＝R基上H原子数＋4；O原子数＝R 基上O原子数＋2；N原子数＝R基上N原子数＋1。 ②每条肽链游离氨基和羧基至少：各1个；m条肽链蛋白质游离氨基和羧基至少：各m个； ③肽键数＝脱水数（得失水数）＝氨基酸数－肽链数＝n—m ； ④蛋白质由m条多肽链组成：N原子总数＝肽键总数＋m个氨基数（端）＋R基上氨基数； ＝肽键总数＋氨基总数≥肽键总数＋m个氨基数（端）； O原子总数＝肽键总数＋2（m个羧基数（端）＋R基上羧基数）； ＝肽键总数＋2×羧基总数≥肽键总数＋2m个羧基数（端）； ⑤蛋白质分子量＝氨基酸总分子量—脱水总分子量（—脱氢总原子量）＝na—18（n—m）； 2．蛋白质中氨基酸数目与双链DNA（基因）、mRNA碱基数的计算： ①DNA基因的碱基数（至少）：mRNA的碱基数（至少）：蛋白质中氨基酸的数目＝6：3：1； ②肽键数（得失水数）＋肽链数＝氨基酸数＝mRNA碱基数/3＝（DNA）基因碱基数/6； ③DNA脱水数＝核苷酸总数—DNA双链数＝c—2； mRNA脱水数＝核苷酸总数—mRNA单链数＝c—1； ④DNA分子量＝核苷酸总分子量—DNA脱水总分子量＝（6n）d—18（c—2）。 mRNA分子量＝核苷酸总分子量—mRNA脱水总分子量＝（3n）d—18（c—1）。 ⑤真核细胞基因：外显子碱基对占整个基因中比例＝编码的氨基酸数×3÷该基因总碱基数×100%；编码的氨基酸数×6≤真核细胞基因中外显子碱基数≤（编码的氨基酸数＋1）×6。 3．有关双链DNA（1、2链）与mRNA（3链）的碱基计算： ①DNA单、双链配对碱基关系：A1＝T2，T1＝A2；A＝T＝A1＋A2＝T1＋T2，C＝G＝C1＋C2＝G1＋G2。A＋C＝G＋T＝A＋G＝C＋T＝1/2（A＋G＋C＋T）；（A＋G）%＝（C＋T）%＝（A＋C）%＝（G＋T）%＝50%；（双链DNA两个特征：嘌呤碱基总数＝嘧啶碱基总数） DNA单、双链碱基含量计算：（A＋T）%＋（C＋G）%＝1；（C＋G）%＝1―（A＋T）%＝2C%＝2G%＝1―2A%＝1―2T%；（A1＋T1）%＝1―（C1＋G1）%；（A2＋T2）% ＝1―（C2＋G2）%。 ②DNA单链之间碱基数目关系：A1＋T1＋C1＋G1＝T2＋A2＋G2＋C2＝1/2（A＋G＋C＋T）； A1＋T1＝A2＋T2＝A3＋U3＝1/2（A＋T）；C1＋G1＝C2＋G2＝C3＋G3＝1/2（G＋C）；
第一章基因工程和蛋白质工程 第一节基因工程的原理 1．简述基因工程的诞生。 2．简述基因工程的原理及技术。(重点) 3．尝试DNA的提取与鉴定。(难点) 1．诞生历程 2. (1)核酸限制性内切酶——“基因手术刀” (2)DNA连接酶——“基因缝纫针” ①作用：将两个DNA片段连接起来，修复被限制性内切酶切开的切口，拼接成新的DNA 分子。 ②种类：T4DNA连接酶(把限制性内切酶切开的黏性末端的缝隙“缝合”起来)。 (3)载体——“分子运输车” ①载体的特点 ⅰ.外源DNA的插入不影响载体在宿主细胞内的自我复制。 ⅱ.有适宜的限制性内切酶酶切位点，最好是对多种限制性内切酶有单一切点。 ⅲ.具有某些标记基因。 ⅳ.载体应对受体细胞无害。
②载体的种类： ⅰ.质粒：它是细菌中独立于细菌DNA之外的小型环状DNA分子。 ⅱ.噬菌体或其他一些病毒。 [合作探讨] 探讨1：下图表示限制性内切酶切割某DNA分子的过程，从下图中可知，该限制性内切酶能识别的碱基序列及其切割位点是什么？ 提示：GAATTC，切点在G和A之间。 探讨2：结合DNA复制的过程分析，限制性内切酶和DNA解旋酶的作用部位有何不同？ 提示：限制性内切酶作用于磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于两个碱基之间的氢键。 探讨3：如图，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生了下述变化，则X酶是什么？ 提示：DNA连接酶。 [思维升华] 1．核酸限制性内切酶 (1)来源和种类 切割DNA的工具是核酸限制性内切酶，又叫限制酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。迄今已分离出的约有4 000种。 (2)作用 限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 (3)识别序列的组成 一般由6个核苷酸组成，少数由4、5或8个核苷酸组成。 (4)作用结果 当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端；而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。
2017年高考试题《生物技术实践》专题汇总练习 1．（2017?江苏卷.10）下列关于“腐乳的制作”的实验，叙述正确的是（ ） A ．控制发酵温度的主要目的是腐乳调味 B ．腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用 C ．毛霉的主要作用是分解脂肪和淀粉 D ．成品腐乳表面的粘性物质主要由细菌产生 2．（2017?江苏卷.12）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 ．在单宁酶纯化时可采用透析法去除杂蛋白 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 3．（2017?江苏卷.17）为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如下图。由图中实验结果能直接得出的结论是（ ） A ．碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强 B ．不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力 C ．碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同 D ．加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力 4．（2017?江苏卷.20）下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是（ ） A ．活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状 B ．配制CaCl 2 溶液时，需要边小火加热边搅拌 C ．将海藻酸钠溶液滴加到CaCl 2 溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出 D ．海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状 5．下图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述正确的是（ ）【多选】 A ．改变通入气体种类，可以研究呼吸作用类型对发酵的影响 B ．果酒发酵中期通入氮气，酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸 C ．果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关 D ．气体入口与气体出口可以交换使用 18．（2017?海南卷.30）绿藻A 是某种单细胞绿藻，能够合成物质 W 。某小组为探究氮营养缺乏对绿藻A 增殖及物质W 累计的影响，将等量的绿藻A 分别接种在氮营养缺乏（实验组）和氮营养正常（对照组）的两瓶培养液中，并在适宜温度和一定光强下培养。定时取样并检测细胞浓度和物质W 的含量，结果如图。 （1）从图甲可知，在氮营养正常培养液的瓶中，绿藻A 的种群增长曲线呈___________型。 （2）综合图甲和图乙的信息可知，在生产上，若要用少量的绿藻A 获得尽可能多的物质W ，可以采取的措施是________。 （3）若物质W 是类胡萝卜素，根据类胡萝卜素不易挥发和易于溶于有机溶剂的特点，应选择的提取方法是_________。用纸层析法可以将类胡萝卜素与叶绿素分开，纸层析法分离的原理是__________________。 （4）在以上研究的基础上，某人拟设计实验进一步研究氮营养缺乏程度对物质W 积累的影响，则该实验的自变量是_____________。 （5）与在光照条件下相比，若要使绿藻A 在黑暗条件下增殖，需要为其提供_________________（填“葡萄糖”或“纤维素”）作为营养物质，原因是___________________。 19．（2017?新课标Ⅰ卷.37）某些土壤细菌可将尿素分解成CO 2和NH3，供植物吸收和利用。
人体细胞中的核酸有两种：DNA和RNA DNA碱基：A、T、C、G，五碳糖：脱氧核糖 RNA碱基：A、U、C、G，五碳糖：核糖 所以碱基有5种：A、T、C、G、U 五碳糖有两种：核糖、脱氧核糖 核苷酸有8种：腺嘌呤核糖核苷酸（A）、鸟嘌呤核糖核苷酸（G）、胞嘧啶核糖核苷酸（C)、尿嘧啶核糖核苷酸（U）、腺嘌呤脱氧核糖核苷酸（A）、鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸（G）、胞嘧啶脱氧核糖核苷酸（C)、胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸（T） 在R基上无N元素存在的情况下，N原子的数目与氨基酸的数目相等。 .肽链中氨基酸数目、肽键数目和肽链数目之间的关系：若有n个氨基酸分子缩合成m 条肽链，则可形成(n-m)个肽键，脱去(n-m)个水分子，至少有－NH2和－COOH各m个。游离氨基或羧基数＝肽链条数＋R基中含有的氨基或羧基数 例1.谷胱甘肽(分子式C10H17O6N3S)是存在于动植物和微生物细胞中的一种重要的三肽，它是由谷氨酸（C5H9NO4）、甘氨酸（C2H5O2）和半胱氨酸缩合而成，则半胱氨酸可能的分子式为( ) A.C3H3NS B. C3H5NS C. C3H7O2NS D. C3H3O2NS 解析: 谷胱甘肽是由3个氨基酸通过脱去2分子水缩合而成的三肽。因此，这3个氨基酸分子式之和应等于谷胱甘肽分子式再加上2个水分子，即C10H17O6N3S+2H2O=C10H21O8N3S 。故C10H21O8N3S - C5H9NO4 -C2H5NO2 =C3H7O2NS(半胱氨酸)。 参考答案：C 点拨：掌握氨基酸分子的结构通式以及脱水缩合反应的过程是解决此类计算题的关键。 二、有关蛋白质中肽键数及脱下水分子数的计算例2. 人体内的抗体IgG是一种重要的免疫球蛋白，由4条肽链构成，共有m个氨基酸，则该蛋白质分子有肽键数( ) A.m 个B. (m+1)个 C.(m-2)个 D.(m-4)个 参考答案：D 点拨：m个氨基酸分子脱水缩合成n条多肽链时,要脱下(m-n)个水分子,同时形成(m-n)
基因工程的发展现状及前景 摘要： 从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术，经过30多年来的进步与发展，已成为生物技术的核心内容。许多科学家预言，生物学将成为21世纪最重要的学科，基因工程及相关领域的产业将成为21世纪的主导产业之一近年来随着生物工程技术的发展，许多基因工程抗体陆续问世。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。 关键字： 基因工程；基因工程抗体；前景；现状；发展 一、基因工程介绍 1、基本定义 生物学家于20世纪50年代发现了DNA的双螺旋结构，从微观层面更进一步认识了人类及其他生物遗传的物质载体，这是人类在生物研究方面的一次重大突破。60年代以后，科学家开始破译生物遗传基因的遗传密码，简单地说，就是将控制生物遗传特征的每一种基因的核苷酸排列顺序弄清楚。在搞清楚某些单个基因的核苷酸排列顺序基础上，进而进行有计划、大规模地对人类、水稻等重要生物体的全部基因图谱进行测序和诠释。美国从1991年起，准备用15年时间完成人体基因组测序计划。[5] 基因工程（Genetic engineering）原称遗传工程。从狭义上讲，基因工程是指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大要素，其中相对于受体而言，来自供体的基因属于外源基因。除了少数RNA病毒外，几乎所有生物的基因都存在于DNA 结构中，而用于外源基因重组拼接的载体也都是DNA分子，因此基因工程亦称为重组DNA技术（DNA recombination）。另外，DNA重组分子大都需在受体细胞中
《基因组学与蛋白质组学》课程教学大纲 学时： 40 学分：2.5 理论学时： 40 实验学时：0 面向专业：生物科学、生物技 术课程代码：B7700005先开课程：生物化学、分子生物 学课程性质：必修/选修执笔人：朱新 产审定人： 第一部分：理论教学部分 一、课程的性质、目的和任务 《基因组学与蛋白质组学》是随着生物化学、分子生物学、结构生物学、晶体学和计算机技术等的迅猛发展而诞生的，是融合了生物信息学、计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。是当今生命科学研究的热点与前沿领域。由于基因组学与蛋白质组学学科的边缘性，所以本课程在介绍基因组学与蛋白质组学基本基本技术和原理的同时，兼顾学科发展动向，讲授基因组与蛋白组学中的热点和最新进展，旨在使学生了解现代基因组学与蛋白质组学理论的新进展并为相关学科提供知识和技术。 二、课程的目的与教学要求 通过本课程的学习，使学生掌握基因组学与蛋白质组学的基本理论、基础知识、主要研究方法和技术以及生物信息学和现代生物技术在基因组学与蛋白质组学上的应用及典型研究实例，熟悉从事基因组学与蛋白质组学的重要方法和途
径。努力培养学生具有科学思维方式、启发学生科学思维能力和勇于探索，善于思考、分析问题的能力，激发学生的学习热情，并通过学习提高自学能力、独立思考能力以及科研实践能力，为将来从事蛋白质的研究奠定坚实的理论和实践基础。 三、教学内容与课时分配 第一篇基因组学
第一章绪论（1学时） 第一节基因组学的研究对象与任务； 第二节基因组学发展的历程； 第三节基因组学的分子基础； 第四节基因组学的应用前景。 本章重点： 1. 基因组学的概念及主要任务； 2. 基因组学的研究对象。 本章难点： 1.基因组学的应用及发展趋势； 2.基因组学与生物的遗传改良、人类健康及生物进化。建议教学方法：课堂讲授和讨论 思考题： 查阅有关资料，了解基因组学的应用发展。 第二章人类基因组计划（1学时） 第一节人类基因组计划的诞生； 第二节人类基因组研究的竞赛； 第三节人类基因组测序存在的缺口； 第四节人类基因组中的非编码成分； 第五节人类基因组的概观； 第六节人类基因组多样性计划。 本章重点： 1. 人类基因组的研究； 2. 人类基因组多样性。 本章难点： 人类基因组序列的诠释。 建议教学方法：课堂讲授和讨论 思考题：
专题十一生物技术实践 专题突破练 1．白色污染属于全球性的环境问题，为了治理白色污染，我国科学院研究团队首次发现了能够高效降解聚氨酯(PU)塑料的新菌种，并把该菌种命名为塔宾曲霉菌，在塔宾曲霉菌的作用下，两周就可见塑料生物降解过程，两个月后其培养基上的塑料聚合物基本消失。这项成果为土壤污染处理和生态修复提供了新的线索，也为处理塑料垃圾开辟了新途径。请回答下列问题： (1)在进行微生物的培养时需要用到培养基，若要对该菌种进行扩大培养，需要使用________培养基；若要分离、纯化该菌种，需要使用__________培养基；若要筛选该菌种，则需要使用以________________为唯一碳源的选择培养基。 (2)若要测定样品溶液中该菌种的数目，可将100 mL含该菌种的样品溶液稀释104倍后，取0.1 mL稀释液均匀涂布在选择培养基表面，测得菌落数的平均值为240个，且空白对照组平板上未出现菌落，则100 mL原菌液中含有塔宾曲霉菌________个。与血细胞计数板计数法相比，试分析该方法的优缺点：___________________________________________ ___________________________________________________________(优缺点各答一个)。(3)请你结合该菌株的特性对处理塑料垃圾给出一条合理建议：_______________。 答案(1)液体固体聚氨酯(PU)塑料(2)2.4×109优点：能够只计数活菌数目；缺点：统计的活菌数目往往比实际数目低(3)在垃圾填埋场喷洒塔宾曲霉菌菌液 解析(1)液体培养基具有可以进行通气培养、振荡培养等优点。在通气或在振荡的条件下可增加供氧量，增加微生物对营养物质的吸收，有利于细胞生长，提高微生物数量。因此若要对该菌种进行扩大培养，需要使用液体培养基；分离纯化微生物需要使用固体培养基；若要筛选该菌种，则需要使用以聚氨酯(PU)塑料为唯一碳源的选择培养基。 (2)每毫升(mL)样品中的菌株数＝(C÷V)×M，其中，C表示某稀释度下的平板上生长的平均菌落数，V表示涂布平板时所用的稀释液的体积，M表示稀释倍数。把数据代入此公式可求出每毫升样品中的菌株数，即每毫升样品中的菌株数＝(C÷V)×M＝240÷0.1×104＝2.4×107，因此100 mL原菌液中含有塔宾曲霉菌2.4×107×100＝2.4×109个。与血细胞计数板计数法相比，其优点是能够只计数活菌数目；缺点是统计的活菌数目往往比实际数目低。
“蛋白质计算”专题讲练 在高中生物学中，涉及蛋白质各种因素之间的数量关系比较复杂，是学生学习中的重点和难点，也是高考的考点与热点。因此，在复习时牢牢掌握氨基酸分子的结构通式以及脱水缩合反应的过程，恰当的运用相关公式是解决问题的关键。现将与蛋白质相关的计算公式及典型例题归析如下，以便复习参考。 一、有关蛋白质计算的公式汇总 ★★规律1：有关氨基数和羧基数的计算 ⑴蛋白质中氨基数=肽链数+R基上的氨基数=各氨基酸中氨基的总数-肽键数； ⑵蛋白质中羧基数=肽链数+R基上的羧基数=各氨基酸中羧基的总数-肽键数； ⑶在不考虑R基上的氨基数时，氨基酸脱水缩合形成的一条多肽链中，至少含有的氨基数为1，蛋白质分子由多条肽链构成，则至少含有的氨基数等于肽链数； ⑷在不考虑R基上的羧基数时，氨基酸脱水缩合形成的一条多肽链中，至少含有的羧基数为1，蛋白质分子由多条肽链构成，则至少含有的羧基数等于肽链数。 ★★规律2：蛋白质中肽键数及相对分子质量的计算 ⑴蛋白质中的肽键数=脱去的水分子数=水解消耗水分子数=氨基酸分子个数-肽链数； ⑵蛋白质的相对分子质量=氨基酸总质量（氨基酸分子个数×氨基酸平均相对分子质量）-失水量（18×脱去的水分子数）。 注意：有时还要考虑其他化学变化过程，如：二硫键（—S—S—）的形成等，在肽链上出现二硫键时，与二硫键结合的部位要脱去两个H，谨防疏漏。 ★★规律3：有关蛋白质中各原子数的计算 ⑴C原子数=（肽链数+肽键数）×2+R基上的C原子数； ⑵H原子数=（氨基酸分子个数+肽链数）×2+R基上的H原子数=各氨基酸中H原子的总数-脱去的水分子数×2； ⑶O原子数=肽链数×2+肽键数+R基上的O原子数=各氨基酸中O原子的总数-脱去的水分子数； ⑷N原子数=肽链数+肽键数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子的总数。
高中生物选修3第一章基因工程习题 一．单选题：每小题只有一个选项最符合题意。 1．下列有关基因工程的叙述，正确的是：（） A．DNA连接酶的作用是将两个黏性末端的碱基连接起来 B．目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变 C．目的基因与运载体结合的过程发生在细胞外 D．常使用的运载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等 2．下列关于基因工程的叙述，正确的是：（） A．基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因 B．细菌质粒是基因工程常用的运载体 C．通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA D．为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体 3．限制性内切酶的作用实际上就是把DNA上某些化学键打断，一种能对GAATTC专一识别的限制酶，打断的化学键是：（） A．G与A之间的键 B．G与C之间的键 C．A与T之间的键 D．磷酸与脱氧核糖之间的键 4．下面图中a、b、c、d代表的结构正确的是：（） A．a—质粒RNA B．b—限制性外切酶 C．c—RNA聚合酶D．d—外源基因 5．苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞是否已表达，其检测方法是：（）A．是否有抗生素抗性 B．是否能检测到标记基因 C．是否有相应的性状 D．是否能分离到目的基因 6．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是 ①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体A．①②③④ B．①③④Ｃ．②③④Ｄ．①②④ 7．随着转基因技术的发展,基因污染也逐渐产生。下列有关基因污染的说法不正确的是：（）A．转基因作物可通过花粉扩散到它的近亲作物上，从而污染生物基因库 B．杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性 C．基因污染是一种不能增殖的污染 D．基因污染较难清除 8．美国农业部指导农民在种植转基因农作物时，要求农民在转基因农作物的行间种植一些普通的非转基因农作物，供害虫取食，这种做法的主要目的是：（） A．保护物种多样性 B．保护害虫的天敌
通过校园网进入数据库例如维普期刊数据库、CNKI、超星电子图书等。完成 A、任选一题，检索相关资料，截取检索过程图片，做成一个ppt文件（50分）。 B、写综述形式的学术论文(学术论文格式，字数不限，正文字体小四)，做成word文件（50分）。要求：按照自己的思路组织成文件，严禁抄袭。 写明班级学号，打印纸质版交给老师。 1、对检索课题“磷酸对草莓生长和开花的影响”检索中文信息。提示：磷酸的化学物质名称是“Phosphonic acid ”普通商业名称是“ethephon”， 2、基因组学和蛋白质组学对新药研发的影响 3、红霉素衍生物的设计、合成与抗菌活性研究 4、HPLC法测定复方谷氨酰胺肠溶胶囊中L-谷氨酰胺的释放度 姓名：朱艳红 班级： 11生科师范 学号： 11223074 学科教师：张来军
基因组学和蛋白质组学对新药研发的影响琼州学院生物科学与技术学院 11生科师范2班朱艳红 11223074 摘要 20世纪末伴随着人类基因组计划的实施，相继产生了基因组学和蛋白质组学，基因组学和蛋白质组学的迅速发展，对药学科学产生着深远的影响。文章在简介蛋白质组学基本概念、核心技术的基础上，综述了基因组学和蛋白质组学对新药研发带来的影响。 关键词：基因组学；蛋白质组学；药物研发 The impact of genomics and proteomics on the research and development of innovative drug abstract With the implementation of the 20th century,Genomics and proteomics had emerged one after the other. Driven by Soaring development of the omits，pharmaceutical industry presents a new vision，all human life faces a promising future. On the basis of proteomics Introduction to basic concepts, core technology, reviewed the genomics and proteomics research on the impact of new drugs. Keywords:Genomics; proteomics; drug development
1.1果酒和果醋的制作 基础知识 一果酒制作的原理 酵母菌：兼性厌氧菌，有氧条件下，有氧呼吸大量繁殖 方程式：C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O 无氧条件下，进行酒精发酵 方程式：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2 1.酵母菌最适的繁殖温度是20℃，最适的酒精发酵温度控制在18~25℃。自然发酵过程中，起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。 2.葡萄酒出现红色的原因是：红葡萄皮的色素进入发酵液。使葡萄酒呈现深红色。 3.在缺氧、酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，绝大多数其他微生物无法适应这一环境受到抑制 二果醋的制作原理 醋酸菌：好氧异养型。最适温度30~35℃。在变酸的酒的表面观察到的白膜就是醋酸菌在液面大量繁殖形成的。醋酸菌对氧气含量敏感，需要持续不断鼓入空气。（若只是打开发酵瓶的充气口不行）当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解为醋酸；当缺少糖源时，先将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 反应式：2C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O 实验设计 挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒（→醋酸发酵→果醋） 注：1.应该先冲洗，再除去枝梗，避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会2.避免过度冲洗，否则会冲走葡萄皮上的野生型酵母菌 操作提示 1葡萄汁装入发酵瓶中时，要留有1/3的空间 2葡萄酒制作温度控制在18~25℃，葡萄醋制作温度温度控制在30~35℃ 3.要用体积分数为70%的酒精对发酵瓶消毒 酒精检验：酸性重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色 1.2 腐乳的制作 基础知识 一、实验原理 1．参与豆腐发酵的微生物有青霉、酵母、曲霉、毛霉等多种，其中起主要作用的是毛霉。2．毛霉是一种丝状真菌，代谢类型为异养需氧型，最适生长温度为15-18℃，有白色菌丝。3.毛酶等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。 实验设计： 1.长满毛霉的豆腐块摆放在瓶中，分层加盐，并随层加高而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，以防止杂菌从瓶口进入，约腌制8 d。 注：1.加盐的作用：①可以析出豆腐中的水分②能够抑制微生物的生长③可以调味 2.注意盐都用量：①盐的浓度过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败变质 ②盐的浓度过高，会影响腐乳的口味。 3.卤汤酒精含量控制在12％左右为宜。 4.酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。
蛋白质、核酸的计算 题型精讲 题型1、蛋白质的相关计算 1．某直链多肽的分子式为C22H34O13N6，其彻底水解后共产生了以下3种氨基酸，相关叙述正确的是 A．该直链多肽含一个游离氨基和一个游离羧基 B．该多肽没有经过折叠加工，所以不能与双缩脲试剂反应 C．合成1分子该物质将产生6个水分子 D．每个该多肽分子水解后可以产生3个谷氨酸 【答案】D 2．现有氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次为 A．798、2和2 B．799、11和9 C．799、1和1 D．798、12和10 【答案】D 题型2、核酸的相关计算 1．某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例为a，其中一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为b，则互补链中鸟嘌呤占整个DNA分子碱基的比例为 A．（a/2）—（b/2） B．a—b C．（a—b）/（1—a） D．b—（a/2） 【答案】A 2．已知1个DNA分子中有4000个碱基对，其中胞嘧啶有2200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是 A．4 000和900个
B．4 000和1 800个 C．8 000和1800个 D．8 000和3 600个 【答案】C 同步练习 1．一条肽链的分子式为C22H34O13N6，其水解产物中只含有下列3种氨基酸。下列叙述错误的是 A．合成1个C22H34O13N6分子将产生5个水分子 B．在细胞中合成1个C22H34O13N6分子要形成5个肽键 C．1个C22H34O13N6分子完全水解后可以产生3个谷氨酸 D．1个C22H34O13N6分子中存在1个游离的氨基和3个游离的羧基 【答案】D 2．N个氨基酸组成了M个肽，其中有Z个是环状肽，据此分析下列表述错误的是A．M个肽一定含有的元素是C、H、O、N，还可能含有S B．M个至少含有的游离氨基数和游离羧基数均为M-Z C．将这M个肽完全水解为氨基酸，至少需要N-M+Z个水分子 D．这M个肽至少含有N-M+Z个O原子 【答案】D 3．有一种“十五肽”的化学式为C x H y N z O d S e(z＞15，d＞16)。已知其彻底水解后得到下列几种氨基酸：下列有关说法中不正确的是 A．水解可得e个半胱氨酸 B．水解可得(d－16)/2个天门冬氨酸 C．水解可得z－15个赖氨酸 D．水解时消耗15个水分子 【答案】D 4．某一DNA分子含有800个碱基对，其中含A为600个。该DNA分子含G的脱氧核苷酸的个数是 A．600 B．800
基因工程与微生物 基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。 一、基因工程的概况 基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。所谓基因工程（genetic engineering)是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。 1974年，波兰遗传学家斯吉巴尔斯基（Waclaw Szybalski）称基因重组技术为合成生物学概念，1978年，诺贝尔生医奖颁给发现DNA 限制酶的纳森斯（Daniel Nathans）、亚伯（Werner Arber）与史密斯（Hamilton Smith）时，斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。2000年，国际上重新提出合成生物学概念，并定义为基于系统生物学原理的基因工程 二、基因工程的基本步骤 （1）提取目的基因 获取目的基因是实施基因工程的第一步。如植物的抗病（抗病毒抗细菌）基因，种子的贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因干扰素基因等，都是目的基因。 要从浩瀚的“基因海洋”中获得特定的目的基因，是十分不易的。科学家们经过不懈地探索，想出了许多办法，其中主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。 直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。鸟枪法的具体做法是：用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞提供的DNA（即外源DNA）的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制（在遗传学中叫做扩增），从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。如许多抗虫抗病毒的基因都可以用上述方法获得。 用鸟枪法获得目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性。又由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，一般使用人工合成的方法。 目前人工合成基因的方法主要有两条。一条途径是以目的基因转录成的信使RNA 为模版，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对的原则，推测出它的基因的核苷酸序列，再通过化学方法，
高中生物选修一《生物技术实践》历年高考试题选 一、全国卷 1．（2017?新课标Ⅰ卷.37）（15分） 某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。回答下列问题：（1）有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生________________________。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是________________________，但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是________________________（答出两点即可）。（2）为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择____________________（填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”）作为氮源，不选择其他两组的原因是________________________。 （3）用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2 HPO4，其作用有________________________（答出两点即可）。 【答案】（1）脲酶分解尿素的细菌是异养型生物，不能利用CO2来合成有机物为细胞生物生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料 （2）尿素其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用 （3）为细菌生长提供无机营养，作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定2．（2017?新课标Ⅱ卷.37）（15分）
豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题： （1）该实验的自变量是____________________、__________________________。（2）如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是______________________。 （3）如果在实验后，发现32 h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是__________________________。 （4）从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为__________________________，脂肪转变为__________________________。【答案】（1）菌种发酵时间（2）好氧菌 （3）延长发酵时间，观测发酵效果，最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间 （4）氨基酸和肽脂肪酸和甘油 3．（2017?新课标Ⅲ卷.37）（15分） 绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为：植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收
问:基因组学、转录组学、蛋白质组学、结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学研究有哪些特点? 答:人类基因组计划完成后生物科学进入了人类后基因组时代,即大规模开展基因组生物学功能研究和应用研究的时代。在这个时代,生命科学的主要研究对象是功能基因组学,包括结构基因组研究和蛋白质组研究等。以功能基因组学为代表的后基因组时代主要为利用基因组学提供的信息。 基因组研究应该包括两方面的内容:以全基因组测序为目标的结构基因组学(struc tural genomics和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学(functional genomics。结构基因组学代表基因组分析的早期阶段,以建立生物体高分辨率遗传、物理和转录图谱为主。功能基因组学代表基因分析的新阶段,是利用结构基因组学提供的信息系统地研究基因功能,它以高通量、大规模实验方法以及统计与计算机分析为特征。 功能基因组学(functional genomics又往往被称为后基因组学(postgenomics,它利用结构基因组所提供的信息和产物,发展和应用新的实验手段,通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能,使得生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。这是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入基因组动态的生物学功能学研究。研究内容包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。 基因的功能包括:生物学功能,如作为蛋白质激酶对特异蛋白质进行磷酸化修饰;细胞学功能,如参与细胞间和细胞内信号传递途径;发育上功能,如参与形态建成等采用的手段包括经典的减法杂交,差示筛选,cDNA代表差异分析以及mRNA差异显示等,但这些技术不能对基因进行全面系统的分析。新的技术应运而生,包括基因表达的系统分析,cDNA微阵列,DNA芯片等。鉴定基因功能最有效的方法是观察基因表达被阻断或增加后在细胞和整体水平所产生的表型变异,因此需要建立模式生物体。 功能基因组学
（生物科技行业）生物技术 实践
2010年高考生物试题各地高考试题分章汇总 微生物的培养和应用 酶的研究和应用 （10江苏卷）25．右图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图．下列叙述正确的是 A．剐溶化的海藻酸钠应迅速和活化的酵母菌混合制备混合液- B．图1中X溶液为溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠 C．图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液和酵母菌充分接触 D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中 【答案】BCD 【解析】本题考查了固定化细胞技术的操作过程。熔化的海藻酸钠应冷却后和活化的酵母细胞混合，A项错误；图1中氯化钙溶液可使海藻酸钠形成凝胶珠，B项正确；图2中要进行搅拌以使培养液和细胞充分接触，C项正确；图1中制备的凝胶珠要以过洗涤再移到图2装置中，D项正确。 生物技术在食品加工及其他方面的应用 （10新课标）37．【生物——选修模块1：生物技术实践】(15分) 下列是和芳香油提取相关的问题，请回答： （1）玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有的性质。蒸馏时收集的蒸馏液(是、不是)纯的玫瑰精油，原因是。 （2）当蒸馏瓶中的水和原料量壹定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和。当原料量等其他条件壹定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是。 （3）如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会，原因是。 （4）密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度的地方，目的是。
（5）某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为天左右。 (6)从薄荷叶中提取薄荷油时(能、不能)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是。 【答案】⑴易挥发、难溶于水、化学性质稳定；不是；玫瑰精油随水蒸气壹起蒸馏出来，所得到的是油水混合物；（2）蒸馏温度在壹定时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，壹定时间后提取量不再增加；（3）下降部分精油会随水蒸气挥发而流失；（4）较低减少挥发；（5）a；（6）能薄荷油和玫瑰精油的化学性质相似 【解析】植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等，具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定。而水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取的常用方法，它的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层。玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气壹同蒸馏，所以次用水蒸气蒸馏法提取。 【评析】选修I没有考微生物的培养部分的内容，有点意外，也有点情理之中的事情，在和壹些老师交流的时候，很多老师都把重点放在了微生物部分上，而高考就是这样的让你抓不住，越是认为能考的，就越可能不考。精油的提取是我的老本行，大学的毕业论文写的就是杜香馏液制取和利用，而对于学生来说，选修I的内容考的可不简单。 （10新课标）38．[生物——选修模块3：现代生物科技专题](15分) 请回答： （1）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术能够保持品种的，繁殖种苗的速度。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部。
高中生物必修一蛋白质的计算题归析（灵璧中学） 1.有关蛋白质相对分子质量的计算 例1组成生物体某蛋白质的20种氨基酸的平均相对分子质量为128，一条含有100个肽键的多肽链的分子量为多少？ 解析：在解答这类问题时，必须明确的基本关系式是： 蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量?脱水数×18（水的相对分子质量） 本题中含有100个肽键的多肽链中氨基酸数为：100＋1＝101，肽键数为100，脱水数也为100，则依上述关系式，蛋白质分子量＝101×128?100×18＝11128。 变式1：组成生物体某蛋白质的20种氨基酸的平均相对分子质量为128，则由100个氨基酸构成的含2条多肽链的蛋白质，其分子量为（） A.12800 B.11018 C.11036 D.8800 解析：对照关系式，要求蛋白质分子量，还应知道脱水数。由于题中蛋白质包含2条多肽链，所以，脱水数＝100?2＝98，所以，蛋白质的分子量＝128×100?18×98＝11036，答案为C。 变式2：全世界每年有成千上万人由于吃毒蘑菇而身亡，其中鹅膏草碱就是一种毒菇的毒素，它是一种环状八肽。若20种氨基酸的平均分子量为128，则鹅膏草碱的分子量约为( ) A．1024 B.898 C．880 D.862 解析：所谓环肽即指由首尾相接的氨基酸组成的环状的多肽，其特点是肽键数与氨基酸数相同。所以，鹅膏草碱的分子量=8 ×128?8 ×18=880，答案为C。 2.有关蛋白质中氨基酸数、肽链数、肽键数、脱水数的计算 在解答这类问题时，必须明确的基本知识是蛋白质中氨基酸数、肽链数、肽键数、脱水数的数量关系。基本关系式有： ｎ个氨基酸脱水缩合形成一条多肽链，则肽键数＝(ｎ?1)个； ｎ个氨基酸脱水缩合形成ｍ条多肽链，则肽键数＝(ｎ?ｍ)个； 无论蛋白质中有多少条肽链，始终有： 脱水数＝肽键数＝氨基酸数?肽链数 例2氨基酸分子缩合形成含2条肽链的蛋白质分子时，相对分子量减少了900，由此可知，此蛋白质分子中含有的氨基酸数和肽键数分别是（） A.52、52 B.50、50 C.52、50 D.50、49 解析：氨基酸分子形成蛋白质时相对分子质量减少的原因是在此过程中脱去了水，据此可知，肽键数＝脱水数＝900÷18＝50，依上述关系式，氨基酸数＝肽键数＋肽链数＝50＋2＝52，答案为C。 变式1：若某蛋白质的分子量为11935，在合成这个蛋白质分子的过程中脱水量为1908，假设氨基酸的平均分子量为127，则组成该蛋白质分子的肽链有（） A.1条 B.2条 C.3条 D.4条 解析：据脱水量，可求出脱水数＝1908÷18＝106，形成某蛋白质的氨基酸的分子质量之和＝11935＋1908＝13843，则氨基酸总数＝13843÷127＝109，所以肽链数＝氨基酸数?脱水数=109?106＝3，答案为C。