高三生物一轮复习 51 NDA的粗提取与鉴定.docx
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高三生物一轮复习51NDA的粗提取与鉴定
课题1 DNA的粗提取与鉴定
【目标导航】 1.理解DNA的理化性质及进行DNA的粗提取和鉴定的原理。
2.初步掌握DNA的粗提取和鉴定的方法。
一、提取DNA的方法
1．提取生物大分子的基本思路
选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。
2．提取DNA的思路：
利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。
3．原理
（1）DNA的溶解性：
①DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同。
利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离的目的。
②DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些蛋白质则溶于此溶液。
（2）DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性：
①蛋白酶能水解蛋白质，但对DNA没有影响。
②大多数蛋白质不能忍受60～80_℃的高温，而DNA在80_℃以上才会变性。
③洗涤剂能瓦解细胞膜，但对DNA没有影响。
4．DNA的鉴定
在沸水浴的条件下，DNA与二苯胺反应呈现蓝色。
注意二苯胺试剂要现配现用。
二、DNA粗提取实验流程
1．实验材料的选取
选用DNA含量相对较高的生物组织。
2．破碎细胞，获取含DNA的滤液
（1）动物细胞的破碎——以鸡血为例
在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水，同时用玻璃棒搅拌，过滤后收集滤液即可。
（2）植物细胞的破碎——以洋葱为例
先将洋葱切碎，然后加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。
3．去除滤液中的杂质
（1）方案一：
通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质。
（2）方案二：
直接向滤液中加入嫩肉粉，反应10～15min，嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能够分解蛋白质。
（3）方案三：
将滤液放在60～75____℃的恒温水浴箱中保温10～15min，注意严格控制温度范围，使蛋白质沉淀析出而DNA分子还未发生变性，可以将DNA与蛋白质分离。
4．DNA的进一步提纯
利用DNA不溶于冷却的酒精溶液这一原理，可从溶液中析出较纯净的DNA，此时DNA的状态为白色丝状物。
5．DNA的鉴定
将呈丝状物的DNA溶解于5mL物质的量浓度为2__mol/L的NaCl溶液中，再加入4mL的二苯胺试剂，沸水中加热5min，冷却后观察溶液的颜色。
注意要同时设置对照实验。
判断正误：
（1）随着NaCl溶液浓度的升高，DNA在其中的溶解度先升高后降低（ ）
（2）DNA不溶于酒精，而某些蛋白质可以溶解于酒精（ ）
（3）蛋白质和DNA都能忍受80℃以上的高温（ ）
（4）可以用哺乳动物的成熟红细胞代替鸡的红细胞（ ）
（5）将制备的含有DNA的滤液加入60～75℃的恒温水浴箱中保温10～15min，可以将蛋白质沉淀析出（ ）
答案
（1）×
（2）√ （3）× （4）× （5）√
一、DNA粗提取与鉴定的原理
1．利用DNA的溶解特性粗提取DNA
（1）DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同。
项目
溶解特性
物质的量浓度为
2mol/L的NaCl溶液
物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液
DNA
在物质的量浓度为
0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最小，如图所示：
溶解
析出
蛋白质
NaCl的物质的量浓度从
2mol/L降低过程中，溶解度逐渐增大
部分发生盐析
溶解
（2）DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。
利用这一原理，可将DNA与蛋白质进一步分离。
2．利用DNA对酶、高温及洗涤剂的耐受性提取DNA
项目
DNA
蛋白质
蛋白酶
没影响
水解
高温
80℃以上才会变性
60～80℃会变性
洗涤剂
没影响
瓦解细胞膜
1．溶解DNA和析出DNA时，要将NaCl溶液浓度控制在什么数值？
答案 溶解DNA时要将NaCl溶液浓度控制在2mol/L，析出DNA时要将NaCl溶液浓度控制在0.14mol/L。
2．在利用对高温的耐受性不同将DNA和蛋白质分离时，是不是温度越高越好？
为什么？
答案 不是，因为DNA在80℃以上也会发生变性。
3．鉴定DNA使用的是哪种试剂？
该试剂配制后能否长期使用？
答案 鉴定DNA使用的是二苯胺；该试剂要现用现配。
1．下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述中，正确的是（ ）
A．用鸡血作为材料，原因是鸡血红细胞有细胞核，其他动物红细胞没有细胞核
B．用不同浓度的NaCl溶液进行DNA粗提取，原因是DNA在其中溶解度不同
C．用酒精进行提纯，原因是DNA溶于酒精，蛋白质不溶于酒精
D．用二苯胺试剂进行鉴定，原因是DNA溶液中加入二苯胺试剂即呈蓝色
【问题导析】
（1）提取DNA所用的材料，其细胞中应含有丰富的DNA。
高等动物中，只有哺乳动物的成熟红细胞中因为没有细胞核而没有DNA。
（2）随着NaCl溶液浓度的改变，DNA在NaCl溶液中的溶解度也发生变化。
（3）鉴定DNA和鉴定还原糖一样，加入试剂后需要水浴加热。
答案 B
解析 只有哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核，A选项错误；DNA不溶于酒精，蛋白质溶于酒精，所以可用冷却的酒精来对DNA进行提纯，C选项错误；DNA溶液中加入二苯胺试剂后要在沸水浴的情况下才能出现蓝色，D选项错误。
【一题多变】
（1）哺乳动物的成熟红细胞为什么适合用于制备细胞膜？
答案 因为哺乳动物的成熟红细胞中无细胞核和其他细胞器，只有细胞膜一种生物膜，所以适合用于制备细胞膜。
（2）DNA的溶解和析出分别与下图所示曲线中哪个点对应？
答案 a点或d点对应的浓度适合溶解DNA，b点对应的浓度适合析出DNA。
（3）将NaCl溶液控制在0.14mol/L、将滤液溶解于冷却的酒精中，以上两种处理方法的目的是什么？
答案 析出DNA。
二、DNA粗提取和鉴定的实验设计
1．实验材料的选取
本实验用鸡血细胞作实验材料有两个原因：
一是因为鸡血细胞中的核DNA含量丰富，材料易得；二是鸡血细胞极易吸水涨破，而用动物肝脏细胞等作实验材料常常需要匀浆和离心，对设备要求较高，操作繁琐，历时较长。
2．提取DNA的具体步骤
↓
（2）溶解核内DNA：
滤液＋物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液
↓
（3）过滤：
除去不溶的杂质，得滤液
↓
（4）析出含DNA的黏稠物：
向滤液中缓缓加入蒸馏水，并用玻璃棒轻轻沿一个方向不停地搅拌，直到丝状物不再增加时，停止加水（此时NaCl溶液物质的量浓度约为0.14mol/L）
↓
（5）过滤：
用多层纱布过滤，含DNA的黏稠物被留在纱布上
↓
（6）DNA的黏稠物再溶解：
将其溶解在物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液中
↓
（7）过滤：
用两层纱布滤得含DNA的滤液
↓
（8）对DNA进一步提纯：
向滤液中加入与滤液体积相等的、冷却的体积分数为95%的酒精溶液，静置2～3min，溶液中会出现白色丝状物，即粗提取的DNA
↓
（9）DNA的鉴定
比较
加入物质
结果
图示
实验组
均加入：
①4mL二苯胺试剂
②物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液5mL
丝状物（DNA）
溶液逐渐变蓝
对照组
不变蓝
1．本实验操作中，哪两个步骤用到蒸馏水？
加入蒸馏水的目的分别是什么？
答案 在破碎细胞获取含DNA滤液时需要加入蒸馏水，目的是让细胞吸水涨破；在滤液中加入2mol/L的NaCl溶液后需要加入蒸馏水，目的是稀释氯化钠溶液，使其浓度降至物质的量浓度为0.14mol/L，最终使大量DNA析出。
2．本实验操作中进行了三次过滤处理，请简述三次过滤的目的和纱布层数。
答案 第一次过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液，是为了得到含DNA的滤液，使用的纱布为1～2层。
第二次过滤含有黏稠物的NaCl溶液，是为了得到从低浓度的NaCl溶液中析出的附着在纱布上的含DNA的黏稠物，所用的纱布为多层。
第三次过滤溶解有DNA的NaCl溶液，目的是为了使DNA再溶解，所以只要用两层纱布即可。
3．本实验操作中四次使用了NaCl溶液，请简述每次使用的浓度及其目的。
答案
（1）第一次加入2mol/L的NaCl溶液，目的是溶解提取的细胞核物质；
（2）第二次使用0.14mol/L的NaCl溶液，目的是析出DNA；（3）第三次加入2mol/L的NaCl溶液，目的是溶解滤取的DNA黏稠物；（4）第四次加入2mol/L的NaCl溶液，目的是溶解DNA便于鉴定。
2．下图所示为DNA的粗提取与鉴定实验的实验步骤，请据图回答下列问题。
（1）请写出①②③④的实验步骤名称
①__________________________________________________________________；
②__________________________________________________________________；
③__________________________________________________________________；
④__________________________________________________________________。
（2）A、B两支试管中，________试管中含有DNA，______试管起对照作用。
【问题导析】
（1）步骤①中属于提取细胞核物质中的最后一个环节——过滤；步骤②之前是“溶解细胞核内DNA”，之后是“滤取含DNA的黏稠物”，所以步骤②是析出DNA黏稠物；步骤③中加入的是体积分数为95%的酒精，DNA不溶于体积分数为95%的酒精，而某些蛋白质可以溶于体积分数为95%的酒精。
步骤④中设置了对照组，所以为DNA的鉴定。
（2）步骤④中的两只试管中，可以看出B显示了一定的颜色，而A没有显示颜色。
答案
（1）①提取细胞核物质 ②析出DNA的黏稠物 ③用冷却的酒精析出DNA ④DNA的鉴定
（2）B A
解析 在解答本题时，一定要先将图中的每一步操作都看清楚，然后根据图中的有关文字提示判断每一步实验操作的名称。
【一题多变】
（1）步骤②是如何操作的？
为什么能将DNA析出？
答案 在滤液中加入2mol/L的NaCl溶液，然后再加入蒸馏水，直到黏稠物不再增加为止。
能将DNA析出的原因是，DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl溶液浓度的改变而改变，在0.14mol/L时溶解度最低。
（2）步骤③的实验原理是什么？
答案 步骤③是根据DNA和某些蛋白质在酒精中的溶解度不同而进行操作的，DNA不溶于酒精，但某些蛋白质能溶于酒精，据此可以溶解一些杂质，析出含杂质较少的DNA。
1．蛋白酶能将蛋白质水解而使染色质中的DNA分离出来。
下列药品可达到上述同一目的的是（ ）
A．蒸馏水B．NaCl溶液
C．NaOH溶液D．盐酸
答案 B
解析 蛋白酶是利用酶的专一性将DNA和蛋白质分离，而NaCl溶液则是利用DNA和蛋白质在该溶液中的溶解度不同将其分离。
2．在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，不是其依据原理的是（ ）
A．DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl溶液浓度的不同而不同
B．利用DNA不溶于酒精的性质，可除去细胞中溶于酒精的物质而得到较纯的DNA
C．DNA是大分子有机物，不溶于水而易溶于某些有机溶剂
D．在沸水中DNA遇二苯胺会出现蓝色反应
答案 C
解析 利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度的不同可以提取DNA；DNA不溶于酒精，而其他杂质往往溶于酒精，所以可用酒精提纯DNA；DNA遇二苯胺沸水浴5min呈蓝色，故可用二苯胺对DNA进行鉴定。
3．下表关于DNA粗提取与鉴定实验中所使用的材料、操作及其作用的表述，错误的是（ ）
选项
试剂
操作
作用
A
柠檬酸钠溶液
与鸡血混合
防止血液凝固
B
蒸馏水
与鸡血细胞混合
促使血细胞吸水涨破
C
蒸馏水
加入溶解有DNA的NaCl溶液中
析出DNA丝状物
D
冷却的酒精
加入过滤后含DNA的NaCl溶液中
产生特定的颜色反应
答案 D
解析 柠檬酸钠溶液是抗凝剂，与鸡血混合后可防止血液凝固；蒸馏水与鸡血细胞混合的作用是让血细胞吸水膨胀，加速血细胞破裂；冷却的酒精对DNA的凝集效果最佳，加入过滤后含DNA的NaCl溶液中的作用是让DNA分子凝集。
4．如图为“DNA的粗提取与鉴定”的实验装置，请回答下列相关问题：
（1）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，再在滤液中加入NaCl，并使NaCl溶液的物质的量浓度为2moL/L，目的是____________________________________________
____________________________________________________________________。
（2）图C所示实验步骤中加蒸馏水的目的是_________________________________
____________________________________________________________________。
答案
（1）使血细胞破裂 使滤液中的DNA溶于高浓度的NaCl溶液
（2）使DNA析出
解析 题图A、B、C所示为DNA的粗提取与鉴定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低渗的环境之中，细胞因大量吸水而最终破裂，并释放出DNA。
图B通过纱布过滤使血细胞释放出的DNA滤入收集的滤液中，再在滤液中加入NaCl，并使NaCl溶液的物质的量浓度为2mol/L，使DNA溶于高浓度的NaCl溶液中。
图C在DNA浓盐溶液中加入蒸馏水（大量），可使溶液的NaCl浓度降低（DNA在物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低），使DNA低渗析出，经过滤等手段可以收集到DNA。
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