高考生物科學探究系列6　電泳鑒定及應用（講解+練習含答案）

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6電泳鑒定及應用

1．核酸凝膠電泳

一般用瓊脂糖凝膠電泳分離、鑒定和純化DNA或RNA片段。電場強度越大、電泳分子所攜帶的凈電荷數(shù)量越多，其遷移速率也就越快，反之則較慢。在一定的電場強度下，電泳分子的遷移速率取決于核酸分子的大小和構象以及凝膠的濃度等。

在生理條件下，核酸分子的糖—磷酸骨架呈離子狀態(tài)，即DNA和RNA多核苷酸鏈稱為多聚陰離子。因此，當核酸分子被放置在電場中時，它們就會向正電極的方向遷移。由于糖—磷酸骨架結構上的重復性質(zhì)，相同數(shù)量的雙鏈DNA幾乎具有等量的凈電荷，因而它們能以同樣的速度向正電極方向遷移，從而分離出相應的DNA片段。

2．蛋白質(zhì)凝膠電泳

一般用十二烷基硫酸鈉(SDS)—聚丙烯酰胺凝膠電泳對蛋白質(zhì)進行分離、純度鑒定等。SDS是一種陰離子去污劑，可與蛋白質(zhì)結合，使蛋白質(zhì)變性并帶上負電荷。待分離蛋白質(zhì)樣品在電泳中的遷移速率與蛋白質(zhì)本身性質(zhì)、凝膠孔徑和電泳條件(如電流、電壓)等密切相關，蛋白質(zhì)結合大量的SDS后，各組分子間的形狀和電荷差異被抵消，此時蛋白質(zhì)在電場中遷移速率的快慢，僅與各自分子量的大小有關，從而分離出相應的蛋白質(zhì)。

1．科學家將海魚的抗凍蛋白基因用PCR方法擴增，圖1是擴增的目的基因的示意圖。為尋找合適的載體，科學家對某載體用EcoRⅠ和SmaⅠ兩種限制酶進行酶切后，再利用瓊脂糖凝膠電泳得到圖2所示圖譜(其中1號泳道是標準DNA樣品，2號、3號、4號分別是EcoRⅠ單獨處理、SmaⅠ單獨處理、兩種酶共同處理后的電泳結果)。下列說法錯誤的是()

圖1

圖2

A．應選用引物2和引物3對目的基因進行擴增

B．擴增5次后有22個等長的目的基因片段

C．DNA分子經(jīng)過染色可在自然光下觀察得到圖2所示圖譜

D．由圖2可知該載體DNA分子中兩種限制酶的酶切位點各有一個

C[DNA聚合酶只能從引物的3′端開始延伸DNA鏈，因此應選用引物2和引物3對目的基因進行擴增，A正確；DNA分子在PCR儀中經(jīng)過5次循環(huán)后會產(chǎn)生25＝32個，其中只有2個DNA分子含有最初的模板鏈，另僅含有第一次復制產(chǎn)生的單鏈參與形成的DNA分子有8個，因此經(jīng)過5次復制產(chǎn)生等長的目的基因片段32－10＝22個，B正確；瓊脂糖凝膠電泳染色劑自然光下很難看到，除非條帶很亮，一般在紫外光下觀察，C錯誤；當僅用一種限制酶切割載體時，圖中的2號3號僅產(chǎn)生一種長度的DNA片段，說明該DNA分子中兩種限制酶的酶切位點各有一個，D正確。故選C。]

2．(2022·河北選擇性考試)番茄灰霉病菌嚴重影響番茄生產(chǎn)，枯草芽孢桿菌可以產(chǎn)生對多種病原菌具有抑制作用的蛋白質(zhì)。為探究枯草芽孢桿菌能否用于番茄灰霉病的生物防治，研究者設計了相關實驗?；卮鹣铝袉栴}：

(1)檢測枯草芽孢桿菌對番茄灰霉病菌的抑制作用時，取適量菌液涂布于固體培養(yǎng)基上，將無菌濾紙片(直徑5mm)在菌液中浸泡后覆蓋于固體培養(yǎng)基中心，數(shù)秒后取出濾紙片，培養(yǎng)皿倒置培養(yǎng)后測量大小以判定抑菌效果。

(2)枯草芽孢桿菌為好氧微生物，液體培養(yǎng)時應采用(填“靜置”或“搖床震蕩”)培養(yǎng)。培養(yǎng)過程中抽樣檢測活菌數(shù)量時，應采用(填“稀釋涂布平板法”或“顯微鏡直接計數(shù)法”)，其原因是

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(3)電泳分離蛋白質(zhì)混合樣品的原理是

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利用SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳測定枯草芽孢桿菌的抗菌蛋白分子量時，SDS的作用是

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(4)枯草芽孢桿菌長期保藏時，常以其作為保藏對象。

[解析](1)分析題意，要檢測枯草芽孢桿菌對番茄灰霉病菌的抑制作用，先把適量的番茄灰霉病菌菌液涂布于固體培養(yǎng)基上，將無菌濾紙片在枯草芽孢桿菌菌液中浸泡后覆蓋于固體培養(yǎng)基中心，若對番茄灰霉病菌有抑制作用，被覆蓋的位置的番茄灰霉病菌就會被殺死，培養(yǎng)皿倒置培養(yǎng)后會出現(xiàn)透明圈，測量透明圈大小以判定抑菌效果強弱。

(2)枯草芽孢桿菌為好氧微生物，采用搖床震蕩培養(yǎng)可增大培養(yǎng)液的溶氧量，有利于枯草芽孢桿菌的生長繁殖。培養(yǎng)過程中要抽樣檢測活菌數(shù)量，應該采用稀釋涂布平板法，用稀釋涂布平板法在培養(yǎng)基上看到的每一個菌落都來自一個活細胞，而顯微鏡直接計數(shù)法會將死亡的枯草芽孢桿菌也計算在內(nèi)。

(3)電泳分離蛋白質(zhì)混合樣品的原理是：利用待分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)的差異及分子本身的大小、形狀的不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而實現(xiàn)樣品中各種分子的分離。SDS帶有大量的負電荷，且能使蛋白質(zhì)變性成為肽鏈，使蛋白質(zhì)的遷移速率只與蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量有關，而與所帶電荷性質(zhì)無關。

(4)長期保藏枯草芽孢桿菌，應該將培養(yǎng)的菌液轉移到滅菌好的甘油瓶中，與甘油充分混合，放在－20℃的冷凍箱中保存。

[答案](1)番茄灰霉病菌枯草芽孢桿菌透明圈

(2)搖床震蕩稀釋涂布平板法用稀釋涂布平板法在培養(yǎng)基上看到的每一個菌落都來自一個活細胞，而顯微鏡直接計數(shù)法會將死亡的枯草芽孢桿菌也計算在內(nèi)

(3)利用待分離樣品中