物質(zhì)分離原理及應(yīng)用沖刺高考二輪微專題——離心、透析、紙層析和電泳色素的分離紙層析透析袋半透透

析分子大小形狀、帶電電

泳目錄013種離心方法離心類020304一般離心離心類01P96練習(xí)與應(yīng)用噬菌體與大腸桿菌分離酵母菌細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞器分離差速離心離心類02密度梯度離心離心類03蔗糖、氯化銫等高密度介質(zhì)，因離心力的作用，在離心管中能形成自上而下密度逐漸增加的連續(xù)密度梯度。優(yōu)勢(shì)：靈敏度高，甚至可以區(qū)分同位素。密度梯度離心離心類032018浙江22．某研究小組進(jìn)行“探究DNA的復(fù)制過(guò)程”的活動(dòng)，結(jié)果如圖所示。其中培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示離心管編號(hào)，條帶表示大腸桿菌DNA離心后在離心管中的分布位置。下列敘述錯(cuò)誤的是A．本活動(dòng)運(yùn)用了同位素示蹤和密度梯度離心技術(shù)B．a(chǎn)管的結(jié)果表明該管中的大腸桿菌是在含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)的C．b管的結(jié)果表明該管中的大腸桿菌的DNA都是14N–15N-DNAD．實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制的離心類03普通離心、差速離心和密度梯度離心的適用對(duì)象取決于分離的成分種類和精度要求。粗分離可以直接使用普通離心，將固體物和溶液分開(kāi)；對(duì)多種成分進(jìn)行逐一分離時(shí)采用差速離心；利用介質(zhì)區(qū)分相對(duì)分子質(zhì)量差異很小的物質(zhì)時(shí)，如14N的DNA和15N的DNA，采用密度梯度離心。透析透析是指使用透析袋將大分子和小分子物質(zhì)進(jìn)行分離的方法。透析袋是一種半透膜，可以允許小分子自由進(jìn)出，而大分子不能進(jìn)出。例：現(xiàn)有一種由人工膜制成的膜袋，為檢測(cè)淀粉和碘能否透過(guò)該膜，現(xiàn)提供試劑和用品如下：鐵架臺(tái)、燒杯和人工膜袋各一個(gè)，1%的淀粉溶液、稀碘溶液和棉線。請(qǐng)用上述試劑和用品，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通過(guò)該膜，請(qǐng)用示意圖表示(加圖注)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)及分析：______________________。紙層析法與雙向紙層析法紙層析法：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。該方法應(yīng)用的難點(diǎn)是如何根據(jù)分離對(duì)象選擇合適的層析液。例如：葉綠體中的色素為脂溶性物質(zhì)，選擇石油醚、丙酮和苯(或92號(hào)汽油)的混合物作為層析液；同為脂溶性的胡蘿卜素，可選擇石油醚作為層析液；而花青素為水溶性物質(zhì)，應(yīng)選擇水作為分離的層析液。紙層析法與雙向紙層析法此外，還有一種物質(zhì)分離方法是雙向紙層析法，其原理與紙層析法相同，但該法在層析時(shí)要完成兩次不同方向的層析分離，以使樣品進(jìn)一步分離。操作時(shí)，一般是在第一次層析分離后，將實(shí)驗(yàn)對(duì)象轉(zhuǎn)換90°后用不同的層析液進(jìn)行第二次層析。若樣品中有多種成分，采用該方法能獲得更好的分離效果。紙層析法與雙向紙層析法（節(jié)選）科學(xué)家曾經(jīng)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：向小球藻懸浮液中通入14CO2→用14CO2同化處理不同的時(shí)間→用沸騰的酒精處理→蒸發(fā)濃縮→雙向紙層析→放射自顯影。結(jié)果如下：①用沸騰的酒精處理的目的是______________________；雙向紙層析是第一次層析后，將濾紙旋轉(zhuǎn)90°進(jìn)行第二次層析的方法，紙層析法分離不同物質(zhì)的原理是___________。詳細(xì)見(jiàn)學(xué)案電泳帶電顆粒在電場(chǎng)的作用下，向著與其電性相反的電極移動(dòng)的現(xiàn)象，稱為電泳。一般而言，帶電顆粒所帶凈電荷量越多、顆粒越小、形狀越接近球形，在電場(chǎng)中的泳動(dòng)速度就越快，反之則越慢。如等位基因A與a，經(jīng)限制酶切開(kāi)后，由于相關(guān)片段分子量等差異，在電場(chǎng)中移動(dòng)距離不同，從而使兩種基因得以分離。按支持物不同，電泳可分為紙上電泳、凝膠電泳、薄膜電泳等類型。聚丙烯酰胺凝膠電泳常用于蛋白質(zhì)的分離和分析，瓊脂糖凝膠電泳則常用于DNA的分離與分析。電泳核酸電泳原理01中性至堿性pH值范圍內(nèi)，核酸中核苷酸骨架上的磷酸基團(tuán)帶負(fù)電，當(dāng)受到電場(chǎng)作用時(shí)，核酸從負(fù)極(陰極)向正極(陽(yáng)極)遷移，不同的碎片移動(dòng)速度不同，導(dǎo)致核酸不同片段分離，相同核酸片段移動(dòng)速度相同。電泳核酸電泳原理01中性至堿性pH值范圍內(nèi)，核酸中核苷酸骨架上的磷酸基團(tuán)帶負(fù)電，當(dāng)受到電場(chǎng)作用時(shí)，核酸從負(fù)極(陰極)向正極(陽(yáng)極)遷移，不同的碎片移動(dòng)速度不同，導(dǎo)致核酸不同片段分離，相同核酸片段移動(dòng)速度相同。電泳核酸電泳原理012020山東17、下圖表示甲、乙兩種單基因遺傳病的家系圖和各家庭成員基因檢測(cè)的結(jié)果。檢測(cè)過(guò)程中用限制酶處理相關(guān)基因得到大小不同的片段后進(jìn)行電泳，電泳結(jié)果中的條帶表示檢出的特定長(zhǎng)度的酶切片段，數(shù)字表示堿基對(duì)的數(shù)目。下列說(shuō)法正確的是（

）A.甲病的致病基因位于常染色體上，乙病的致病基因位于X染色體上B.甲病可能由正常基因發(fā)生堿基對(duì)的替換導(dǎo)致，替換后的序列可被MstⅡ識(shí)別C.乙病可能由正?；蛏系膬蓚€(gè)BamHI識(shí)別序列之間發(fā)生堿基對(duì)的缺失導(dǎo)致D.Ⅱ4不攜帶致病基因、Ⅱ8攜帶致病基因，兩者均不患待測(cè)遺傳病電泳核酸電泳原理01變式訓(xùn)練：家族性高膽固醇血癥(FH)是一種單基因遺傳病，純合子患者在人群中出現(xiàn)的頻率約1/1000000。下圖表示該病的家系圖和各家庭成員基因檢測(cè)的結(jié)果。檢測(cè)過(guò)程中用某種限制酶處理相關(guān)基因得到大小不同的片段后進(jìn)行電泳，電泳結(jié)果中的條帶表示檢出的特定長(zhǎng)度的酶切片段，數(shù)字表示堿基對(duì)的數(shù)目。下列說(shuō)法不正確的是（

）A.FH為常染色體顯性遺傳病B.FH可能由正?；虬l(fā)生堿基對(duì)的替換導(dǎo)致C.雜合子患者在人群中出現(xiàn)的頻率約為1/500D.Ⅱ?的患病基因由父母雙方共同提供電泳核酸電泳原理01(2)2018北京卷5題：用XhoI和SalI兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別處理同一DNA片段，酶切位點(diǎn)及酶切產(chǎn)物分離結(jié)果如圖。以下敘述不正確的是A.如圖中兩種酶識(shí)別的核苷酸序列不同B.如圖中酶切產(chǎn)物可用于構(gòu)建重組DNAC.泳道①中是用SalI處理得到的酶切產(chǎn)物D.圖中被酶切的DNA片段是單鏈DNA解析：不同的限制酶能識(shí)別不同的核苷酸序列，由電泳圖可知XhoI和SalI兩種酶分別切割時(shí)，識(shí)別的序列不同，A正確;同種限制酶切割出的DNA片段，具有相同的黏性末端，再用DNA連接酶進(jìn)行連接，可以構(gòu)成重組DNA，B正確;SalⅠ酶將DNA片段切成4段，XhoⅠ酶將DNA片段切成3段，從電泳結(jié)果可知泳道①為SalⅠ，泳道②為XhoⅠ，C正確;限制酶切割后的DNA片段仍然是雙鏈DNA，D錯(cuò)誤。電泳蛋白質(zhì)電泳原理02蛋白質(zhì)電泳常用方法是SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳。SDS是一種陰離子表面活性劑，能打斷蛋白質(zhì)的氫鍵和疏水鍵，并按一定的比例和蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成密度相同的復(fù)合物，其長(zhǎng)度與蛋白質(zhì)分子量呈正相關(guān)，使蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其本身原有的電荷，掩蓋了蛋白分子間的電荷差異。因此，蛋白質(zhì)SDS復(fù)合物在電泳時(shí)的遷移率，不再受原有電荷和分子形狀的影響。如果被鑒定的蛋白質(zhì)樣品很純，電泳后，就只出現(xiàn)一條蛋白質(zhì)區(qū)帶。反之，不純蛋白質(zhì)電泳后會(huì)出現(xiàn)若干條區(qū)帶。電泳蛋白質(zhì)電泳原理02(1)2020年全國(guó)統(tǒng)一高考生物試卷(新課標(biāo)Ⅱ)37題：研究人員從海底微生物中分離到一種在低溫下有催化活性的α-淀粉酶A3，并對(duì)其進(jìn)行了研究?；卮鹣铝袉?wèn)題：第二問(wèn)：在A3的分離過(guò)程中可采用聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測(cè)其純度，通常會(huì)在凝膠中添加SDS，SDS的作用是_________和_________。解析：該問(wèn)考查SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳原理中SDS的作用。依據(jù)蛋白質(zhì)電泳原理，SDS的作用是消除蛋白質(zhì)所帶凈電荷對(duì)遷移率的影響和使蛋白質(zhì)發(fā)生變性。電泳蛋白質(zhì)電泳原理