苏教版必修2同步讲义及练习第四章 9.docx
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苏教版必修2同步讲义及练习第四章9
第2课时 DNA是主要的遗传物质、DNA的粗提取和鉴定
[学习目标] 1.理解DNA是主要的遗传物质的含义。
2.尝试DNA的粗提取和鉴定。
一、DNA是主要的遗传物质
1.RNA是遗传物质的证据
（1）烟草花叶病毒（TMV）的实验
①烟草花叶病毒结构：
②实验过程
③结论：
控制烟草花叶病毒性状的物质是RNA，而不是蛋白质。
（2）TMV（烟草花叶病毒）与HRV（车前草病毒）的病毒重建实验
①实验过程
―→重建病毒烟草―→HRV的病斑HRV。
―→重建病毒烟草―→TMV的病斑TMV。
②结论：
控制TMV、HRV性状的物质是RNA，而不是蛋白质。
2.绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA。
因此，DNA是主要的遗传物质。
归纳提升
不同生物的遗传物质
项目
细胞生物
非细胞生物
真核生物
原核生物
多数病毒
少数病毒
核酸种类
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA
RNA
遗传物质
DNA
DNA
DNA
RNA
例1
（2018·滨州高一检测）下图表示科研人员探究“烟草花叶病毒（TMV）遗传物质”的实验过程，由此可以判断（ ）
A.水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA
B.TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中
C.TMV的RNA对烟草不具有侵染作用
D.RNA是TMV的主要遗传物质
答案 A
解析 水和苯酚的作用是将TMV的RNA与蛋白质分离开，A正确；能将TMV的蛋白质接种到正常烟草花叶细胞内，即TMV的蛋白质能进入烟草细胞中，B错误；TMV的RNA对烟草叶片具有侵染作用，C错误；本实验表明RNA是TMV的遗传物质，而不能表明RNA是TMV的主要遗传物质，D错误。
例2
下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是（ ）
A.豌豆的遗传物质主要是DNA
B.酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
答案 B
解析 豌豆的遗传物质只有DNA；酵母菌的遗传物质DNA主要分布在染色体上，少量分布在细胞质中；T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素；HIV的遗传物质是RNA，初步水解后产生4种核糖核苷酸。
二、DNA的粗提取和鉴定
1.实验目的
初步掌握DNA的粗提取和鉴定的方法。
2.实验原理
（1）DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同。
（2）DNA不溶于乙醇溶液，但是细胞中的某些物质则溶于乙醇溶液，利用这一原理可以进一步提取含杂质较少的DNA。
（3）DNA＋二苯胺蓝色。
3.实验材料：
鸡血细胞液。
4.DNA粗提取的实验步骤
1制备鸡血细胞液
（2）提取鸡血细胞核
（3）溶解DNA：
取物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液40mL加入滤液中，用玻璃棒沿同一方向轻轻搅拌。
（4）析出含DNA的丝状物：
加入适量蒸馏水，边加边搅拌。
（5）DNA的纯化
①将粗提取出的DNA黏稠物在2mol/L的NaCl溶液中再溶解、再过滤。
②向滤液中，加入冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液50mL，并用玻璃棒搅拌，溶液中会出现丝状物，用玻璃棒将丝状物挑起，并用滤纸吸取上面的水分，即得到含杂质较少的DNA。
5.DNA鉴定的实验步骤
（1）取两支20mL的试管，各加入物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液5mL。
（2）取提取到的丝状物少许，将其放入一支试管中，并用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌，使其溶解，另一支试管不加任何物质，作为对照。
（3）再向两支试管中各加入4mL二苯胺试剂，并将其混合均匀。
（4）将试管置于沸水浴中加热5min，待试管冷却后，观察两支试管中溶液颜色的变化。
归纳提升
（1）纯化DNA的方法
①反复溶解和析出，起到纯化作用
项目
溶解规律
2mol/LNaCl溶液
0.14mol/LNaCl溶液
DNA
溶解
析出
蛋白质
NaCl溶液浓度从2mol/L降低的过程中，蛋白质溶解度逐渐增大
部分发生盐析沉淀
溶解
②将含有杂质的DNA溶解于2mol/L的NaCl溶液中，然后缓缓加入冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液，DNA因溶解度降低而析出，DNA中的部分杂质溶解于乙醇中，从而进一步提纯DNA。
（2）实验中五次搅拌的目的
次数
目的
第一次
搅拌新鲜鸡血和柠檬酸钠溶液，使鸡血细胞液混合均匀
第二次
搅拌加入蒸馏水的鸡血细胞液，加速细胞破裂
第三次
搅拌含DNA的高浓度NaCl溶液，加速DNA的溶解
第四次
搅拌加入蒸馏水的NaCl溶液，均匀稀释以析出更多的DNA
第五次
搅拌含DNA的乙醇溶液，提取含杂质较少的DNA
例3
在DNA的粗提取与鉴定实验中，有两次DNA的沉淀析出，其依据的原理是（ ）
①DNA在物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低
②DNA在冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液中能沉淀析出
A.两次都是①B.第一次是①，第二次是②
C.两次都是②D.第一次是②，第二次是①
答案 B
解析 第一次利用DNA、蛋白质在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度不同，可将DNA析出；冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液能使DNA沉淀析出，而杂质溶解，故可利用此方法进一步提纯DNA。
例4
下列关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是（ ）
A.洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度
B.将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
C.常温下菜花匀浆中有些酶类会影响DNA的提取
D.用玻璃棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少
答案 C
解析 洗涤剂可瓦解植物细胞膜，有利于释放DNA，但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度，A项错误；含DNA的丝状物应先溶解在物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液中，再用二苯胺试剂在沸水浴条件下检测，冷却后变成蓝色，B项错误；常温下菜花匀浆中某些酶如DNA水解酶，其活性较高，会影响DNA的提取，C项正确；用玻璃棒缓慢搅拌滤液可防止DNA分子断裂，不会影响DNA的提取量，D项错误。
1.判断正误
（1）一切细胞生物的遗传物质都是DNA（ ）
（2）果蝇的遗传物质主要是DNA（ ）
（3）可选用新鲜的羊血提取DNA（ ）
（4）在碱性条件下，DNA与二苯胺会发生反应，最终产生蓝色物质（ ）
答案
（1）√
（2）× （3）× （4）×
2.下列有关核酸与遗传物质关系的叙述，不正确的是（ ）
A.DNA是绝大多数生物的遗传物质
B.有些生物的遗传物质是RNA
C.在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
D.核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
答案 C
解析 具有细胞结构的生物含有DNA和RNA两种核酸，但DNA是遗传物质；病毒只含有DNA或RNA一种核酸，其含有的这种核酸就是该病毒的遗传物质。
总之，大多数生物的遗传物质是DNA，即DNA是主要的遗传物质。
3.用甲种病毒的RNA和乙种病毒的蛋白质外壳组成一种杂种病毒丙，以病毒丙侵染宿主细胞，在宿主细胞中产生大量子代病毒，子代病毒具有的特征是（ ）
A.甲种病毒的特征B.乙种病毒的特征
C.丙种病毒的特征D.子代病毒特有的特征
答案 A
解析 子代病毒的特征只与其遗传物质有关，由于该子代病毒的RNA是由甲种病毒提供的，因此，子代病毒表现为甲种病毒的性状特征。
4.在采用鸡血为材料对DNA进行粗提取的实验中，若需进一步提取含杂质较少的DNA，可以依据的原理是（ ）
A.在物质的量浓度为0.14mol/L的氯化钠溶液中DNA的溶解度最小
B.DNA遇二苯胺在沸水浴的条件下会呈现蓝色
C.DNA不溶于乙醇溶液而细胞中的一些物质易溶于乙醇溶液
D.质量浓度为0.1g·mL－1的柠檬酸钠溶液具有抗凝血作用
答案 C
解析 由于DNA不溶于乙醇溶液，而混杂在DNA中的某些物质易溶于乙醇溶液，因此向含有杂质的DNA中加入95%的冷乙醇溶液能进一步提纯DNA。
5.DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl溶液浓度的变化而改变。
请回答下列问题：
（1）在下列NaCl溶液的浓度中选出能使DNA析出最彻底的一种物质的量浓度为_____。
A.0.14mol/L B.2mol/L C.0.3mol/L
（2）DNA不溶于冷乙醇，但细胞中的某些物质却可以溶于冷乙醇，利用这一原理可以___________，可以推测溶于冷乙醇中的物质可能有_____________________________。
（3）利用DNA遇________变蓝色的特性，将该物质作为鉴定________的试剂。
鉴定过程：
向放有________的试管中加入4mL的________试剂，混合均匀后，将试管置于________中加热5min，待试管________后，观察试管中溶液颜色的变化。
答案
（1）A
（2）除去杂质 某些脂质、蛋白质、糖类或其他大分子物质 （3）二苯胺 DNA DNA 二苯胺 沸水浴 冷却
解析 DNA在物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低。
利用DNA不溶于冷乙醇的特点，可以除去杂质。
利用DNA与二苯胺（沸水浴）会发生蓝色反应的特性，可以鉴定提取的DNA。
[对点训练]
题组一 DNA是主要的遗传物质
1.（2018·青岛高一检测）下列关于遗传物质的说法，错误的是（ ）
①真核生物的遗传物质是DNA
②原核生物的遗传物质是RNA
③细胞核的遗传物质是DNA
④细胞质的遗传物质是RNA
⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A.①②③B.②③④C.②④⑤D.③④⑤
答案 C
解析 细胞生物，无论是真核生物还是原核生物，遗传物质都是DNA；凡是有细胞结构的生物，无论是细胞核中还是细胞质中，遗传物质都是DNA；流感病毒是RNA病毒，遗传物质是RNA。
2.能证明RNA是遗传物质的实验是（ ）
A.烟草花叶病毒侵染实验
B.噬菌体侵染细菌实验
C.豌豆杂交实验
D.肺炎双球菌的转化实验
答案 A
解析 烟草花叶病毒的核酸是RNA，通过侵染实验证明RNA起遗传物质的作用；噬菌体是由蛋白质和DNA组成的病毒，故噬菌体侵染细菌实验不能证明RNA是遗传物质；豌豆杂交实验研究的是真核生物核内基因的传递规律；肺炎双球菌的转化实验证明DNA是遗传物质。
3.如图甲、乙表示两种不同的植物病毒，经重建形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是（ ）
答案 D
解析 图中重建的“杂种病毒丙”的核酸来自病毒乙，而蛋白质外壳来自病毒甲。
由于病毒丙侵染植物细胞的是乙病毒核酸，所以在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒的核酸和蛋白质外壳均与乙病毒相同。
4.下列关于遗传物质的说法中，正确的是（ ）
A.肺炎双球菌的体外转化实验证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质
B.在噬菌体侵染细菌的实验中，最关键的设计思路是让DNA和蛋白质混合作用于细菌
C.真核生物的遗传物质都是DNA，原核生物的遗传物质是DNA或RNA中的一种
D.在小肠内，食物中的DNA主要是以核糖核苷酸形式通过主动运输被吸收进入血液的
答案 A
解析 噬菌体侵染细菌实验，最关键的设计思路是用35S、32P分别标记蛋白质和DNA，单独研究二者的作用。
原核生物和真核生物的遗传物质均为DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。
构成DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸而不是核糖核苷酸。
5.2013年4月，禽流感卷土重来，这次的病毒是甲型H7N9，研究发现，甲型H7N9流感病毒是一种RNA病毒。
有关患者体内甲型H7N9流感病毒的遗传物质，下列说法正确的是（ ）
A.人体细胞中的DNAB.甲型H7N9流感病毒中的DNA
C.人体细胞中的RNAD.甲型H7N9流感病毒中的RNA
答案 D
解析 甲型H7N9流感病毒是一种RNA病毒，说明其遗传物质为RNA。
该病毒虽寄生在患者的细胞中，但其遗传物质是病毒的RNA。
6.科学家从烟草花叶病毒（TMV）中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。
下列4组实验结果（见下表）中，不可能出现的是（ ）
实验编号
实验过程
实验结果
病斑类型
病斑中分离出的病毒类型
①
a型TMV感染植物
a型
a型
②
b型TMV感染植物
b型
b型
③
组合病毒（a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA）→感染植物
b型
a型
④
组合病毒（b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA）→感染植物
a型
a型
A.实验①B.实验②C.实验③D.实验④
答案 C
解析 因为烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以决定病毒类型和病斑类型的是RNA，而不是蛋白质。
③中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型就应该是b型。
题组二 DNA的粗提取和鉴定
7.图1、2分别为“DNA的粗提取与鉴定”实验中部分操作步骤示意图，下列叙述不正确的是（ ）
A.图1、2中加入蒸馏水稀释的目的相同
B.图1中完成过滤之后保留滤液
C.图2中完成过滤之后弃去滤液
D.在图1鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质
答案 A
解析 A项错，图1、2中加入蒸馏水稀释的目的分别是破碎细胞获取含DNA的滤液，稀释NaCl溶液，析出DNA；B项对，图1过滤之后保留滤液，因滤液中含DNA；C项对，图2过滤之后弃去滤液，因DNA已析出；D项对，嫩肉粉中的蛋白酶可对蛋白质进行水解。
8.DNA溶液遇二苯胺（沸水浴）会变成（ ）
A.砖红色B.橘黄色 C.紫色D.蓝色
答案 D
解析 DNA溶液遇二苯胺（沸水浴）会变成蓝色，D正确。
9.将粗提取的DNA丝状物分别加入0.14mol/LNaCl溶液、2mol/LNaCl溶液、体积分数为95%的乙醇溶液中，然后用放有纱布的漏斗过滤，分别得到滤液P、Q、R以及存留在纱布上的黏稠物p、q、r，其中由于含DNA少可以丢弃的是（ ）
A.P、Q、RB.p、q、r
C.P、q、RD.p、Q、r
答案 C
解析 DNA在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最小，过滤后DNA在黏稠物p中，可以丢弃P；DNA在2mol/LNaCl溶液中溶解过滤后，DNA在滤液中，可以丢弃q；DNA不溶于体积分数为95%的乙醇溶液，所以过滤后DNA在黏稠物r中，可以丢弃R。
10.下图中能反映DNA溶解度与NaCl溶液浓度之间关系的是（ ）
答案 C
解析 依据DNA粗提取的原理，在NaCl的物质的量浓度为0.14mol/L时DNA分子溶解度最小，利于DNA分子的析出，浓度过大或过小，DNA分子的溶解度都会增大。
11.下列与析出DNA黏稠物有关的叙述，错误的是（ ）
A.操作时缓缓滴加蒸馏水，降低DNA的溶解度
B.在操作时，用玻璃棒轻轻搅拌，以保证DNA分子的完整性
C.加蒸馏水可同时降低DNA和蛋白质的溶解度，两者均可析出
D.当丝状黏稠物不再增加时，此时NaCl溶液的浓度相当于0.14mol/L
答案 C
解析 操作时要缓缓滴加蒸馏水，以便于控制NaCl溶液的浓度到0.14mol/L，以析出DNA，选项A正确；在操作时，用玻璃棒沿同一方向轻轻搅拌，以保证DNA分子的完整性，选项B正确；加蒸馏水降低了NaCl溶液的浓度，DNA的溶解度降低，DNA析出，然而蛋白质不能析出，选项C错误；当丝状黏稠物不再增加时，表明此时DNA的溶解度最低，此时NaCl溶液的浓度相当于0.14mol/L，选项D正确。
12.在DNA的粗提取实验中，两次向烧杯中加蒸馏水的作用分别是（ ）
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，提取杂质较少的DNA
答案 B
解析 第一次加蒸馏水是使血细胞吸水破裂，过滤可得到含有DNA的滤液；第二次加入蒸馏水，并轻轻地沿同一方向搅拌，出现丝状物，当丝状物不再增加时，停止加水（此时NaCl溶液相当于稀释到0.14mol/L），蒸馏水起稀释NaCl溶液的作用，使DNA析出。
[综合强化]
13.烟草花叶病毒（TMV）和车前草病毒（HRV）都能感染烟草叶，但二者致病病斑不同（如下图A），试分析图B中a、b、c三个实验并回答问题：
（1）a表示用______________________________感染烟草叶，结果________。
（2）b表示用________________________感染烟草叶，结果_______________________。
（3）c表示用__________________________________________________________感染烟草叶，结果_____________________________________________________________________。
（4）d表示由人工合成的新病毒，其产生的后代是________型。
（5）整个实验说明____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）TMV的蛋白质外壳 无病斑
（2）HRV的RNA 出现HRV感染烟草叶的病斑 （3）TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA合成的新病毒 出现HRV感染烟草叶的病斑 （4）HRV （5）RNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质
14.下图为“DNA的粗提取”的实验装置。
（1）实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中有较高含量的____________。
（2）在图A所示的实验步骤中加蒸馏水的目的是__________________，通过图B所示的步骤取得滤液，再在溶液中加入2mol/L的NaCl溶液的目的是_________________；图C所示实验步骤中加蒸馏水的目的是________________。
答案
（1）DNA
（2）使血细胞破裂 使滤液中的DNA溶解于浓NaCl溶液 使DNA析出
解析 题图A、B、C所示为本实验的三个关键步骤。
图A通过添加蒸馏水，血细胞与蒸馏水相混合而使血细胞处于极度低渗的环境之中，细胞因大量吸水而最终破裂，并释放出内容物。
图B通过纱布过滤使血细胞释放出的DNA收集到滤液中（将大量胶状物滤出），再在滤液中加入2mol/L的NaCl溶液使DNA的溶解度增加。
DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，如在0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度只有水中的1%，而在1mol/L的NaCl溶液中的溶解度为水中的2倍。
图C中，在DNA的浓NaCl溶液中加入蒸馏水（大量），可使溶液的NaCl浓度降至较低，由于DNA在较低浓度的NaCl溶液中溶解度很低（在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，浓度再变小，则DNA溶解度将增大），使DNA低渗析出，经过过滤等手段可以收集到DNA。
15.研究发现少数病毒（如烟草花叶病毒，简称TMV）体内仅有蛋白质和RNA两种化学成分，这类生物的性状（如TMV能感染正常烟草的叶片，使之出现相应的病斑）的遗传是受RNA还是蛋白质控制？
请设计实验探究TMV的遗传物质。
（1）实验原理
①利用水—苯酚溶液可以将TMV分离，获得TMV的蛋白质和RNA。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
（2）实验材料：
烟草花叶病毒、正常生长的烟草、苯酚、试管、玻璃棒等必需的实验器材。
（3）主要实验步骤：
①获得TMV的RNA和蛋白质：
_______________________________________________
__________________________________________________________________________。
②选择材料并分组：
取正常生长的烟草植株，选取________________________的三张叶片，分别编号A、B、C。
③实验处理
A
B
C
用_________________感染
用_________________感染
用_________________感染
④正常培养烟草植株，并注意观察___________________________________________。
（4）结果预测与结论：
①A、B叶出现病斑，C叶正常，并且用B叶病斑组织感染正常叶片，仍出现相同病斑，说明________________________________________________________________________。
②___________________________________________，说明TMV中RNA是遗传物质。
答案
（1）②TMV能感染正常烟草使之出现相应病斑 ③遗传物质能使生物性状保持相对稳定
（3）①水—苯酚溶液分离TMV，获得纯净的TMV蛋白质和RNA ②生长状况基本相同 ③完整的TMV TMV的蛋白质 TMV的RNA ④相应叶片的表现症状
（4）①TMV中蛋白质是遗传物质 ②A、C叶出现病斑，B叶正常，并且用C叶病斑组织感染正常烟草叶，仍出现相同病斑
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