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(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)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(guān)，蛋白質(zhì)結(jié)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(guān)，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(jié)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(guān)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(guān)，而與所帶電荷性質(zhì)無關(guān)。

(4)長期保藏枯草芽孢桿菌，應該將培養(yǎng)的菌液轉(zhuǎn)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