高中生物 专题5 DNA和蛋白质技术 课题1 DNA的粗提取与鉴定练习 新人教版选修1.docx
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高中生物专题5DNA和蛋白质技术课题1DNA的粗提取与鉴定练习新人教版选修1
课题1DNA的粗提取与鉴定
1．DNA在物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低。
2．DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精，可利用酒精将DNA和蛋白质分开。
3．DNA对蛋白酶、高温和洗涤剂有耐受性。
4．在加热条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。
5．哺乳动物成熟的红细胞不含细胞核，不能作为提取DNA的实验材料。
若选取肝脏细胞或植物细胞，则必须充分研磨。
6．实验中加入柠檬酸钠的作用：
作为抗凝剂，防止血液凝固。
DNA粗提取、分离与鉴定的原理
[自读教材·夯基础]
1．思路与方法
（1）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）方法：
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。
2．提取DNA的原理
（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不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质则溶于其中，利用这一原理可以将DNA与蛋白质进一步分离。
（2）DNA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℃的高温而发生变性，而DNA在80_℃以上才会变性。
③洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响。
3．DNA的鉴定
DNA＋二苯胺
蓝色
根据教材P54图51“DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线”，思考下列问题：
（1）描述DNA在NaCl溶液中溶解度的变化情况。
提示：
在物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液中，DNA的溶解度最小。
在NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的增加而逐渐降低；当NaCl溶液浓度继续增加时，DNA的溶解度又逐渐增大。
（2）如何通过控制NaCl溶液的浓度使DNA在盐溶液中溶解或析出？
提示：
用物质的量浓度高于或低于0.14mol/L的NaCl溶液可溶解DNA，用物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液可析出DNA。
[跟随名师·解疑难]
DNA的溶解度
溶解规律
2mol/L
NaCl溶液
0.14mol/L
NaCl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
总结
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。
在NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的增加而逐渐降低；在0.14mol/L时，DNA溶解度最小；当NaCl溶液浓度继续增加时，DNA的溶解度又逐渐增大
②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，以达到分离目的
实验设计
[自读教材·夯基础]
1．过程
2.操作提示
（1）以血液为实验材料时，每100mL血液中需要加入3g柠檬酸钠，防止血液凝固。
（2）加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤的操作。
加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂絮状，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。
（3）二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定效果。
1．可否选用哺乳动物成熟红细胞作实验材料？
为什么？
提示：
不可以。
因为哺乳动物成熟红细胞无细胞核。
2．提取洋葱的DNA时，需在切碎的洋葱中加入一定量的洗涤剂和食盐，并进行充分的搅拌和研磨。
请思考下列问题：
（1）加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么？
提示：
洗涤剂能溶解细胞膜，释放出DNA；食盐有利于DNA的溶解。
（2）如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？
提示：
提取的DNA量少，导致看不到丝状沉淀物，用二苯胺试剂鉴定结果不明显等。
3．提纯时，为什么要选用体积分数为95%的冷酒精？
提示：
冷酒精提纯效果更好。
[跟随名师·解疑难]
1．实验材料的选取
（1）鸡血适宜作为实验材料的两个原因：
一是因为鸡血细胞核中的DNA含量丰富，材料易得；二是因为鸡血细胞易吸水涨破。
（2）材料的处理（以鸡血为例）：
2．实验过程中的几点注意事项
（1）两次使用蒸馏水的作用：
第一次用蒸馏水是使鸡血细胞吸水涨破，提取核DNA；第二次用蒸馏水稀释NaCl溶液，使DNA析出。
（2）实验中三次过滤操作的比较：
次数
过滤液
过滤后
纱布上
滤液中
1
加蒸馏水的细胞滤液
细胞膜、核膜、糖类、蛋白质等
含杂质的DNA
2
浓度为2mol/L的NaCl溶液
不溶于2mol/LNaCl溶液的杂质
含杂质较少的DNA
3
浓度为0.14mol/L的NaCl溶液
DNA
溶于0.14mol/LNaCl溶液的杂质
（3）用玻璃棒搅拌时，动作要缓慢且沿同一方向进行，目的是防止DNA被破坏。
（4）实验过程中最好使用塑料烧杯和试管，可减少提取过程中DNA的损失。
3．结果分析及评价
（1）现象是否明显及可能原因：
若实验结果不明显，可能的原因是：
①材料中核物质没有充分释放出来，如研磨不充分或蒸馏水的量不够。
②加入酒精后摇动或搅拌时过猛，DNA被破坏。
③二苯胺最好现配现用，否则二苯胺变成浅蓝色，影响鉴定效果。
④析出含DNA的黏稠物时，蒸馏水要沿烧杯内壁慢慢地加入，不能一次快速加入，否则会影响实验结果。
⑤实验中有多次搅拌，但是其目的及操作方法是不同的，要注意区分，否则也会影响结果。
（2）分析DNA中的杂质：
本实验提取的DNA粗制品中有可能仍然含有核蛋白、多糖等杂质。
DNA粗提取与鉴定的原理
[例1]关于“DNA的粗提取与鉴定”的实验，该实验依据的实验原理不是（ ）
A．DNA在NaCl溶液中的溶解度，随着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
[解析] 本实验依据的原理是A、B、D项三个方面。
必须明确的是NaCl的浓度为0.14mol/L时，DNA的溶解度最小，具体操作时用2mol/L的NaCl溶液，再加水稀释至黏稠物（主要是DNA）不再增多时，此时该溶液浓度即为0.14mol/L。
C项是DNA的性质，不能作为该实验的原理。
[答案] C
归纳拓展
DNA鉴定的其他方法
（1）甲基绿染色法：
DNA＋甲基绿染液―→绿色。
（2）紫外灯照射法：
用蒸馏水配制质量分数为0.05%的溴化乙啶（EB）溶液，将玻璃棒上缠绕的白色絮状物抹到蜡纸上，再滴1滴EB溶液染色。
将蜡纸放在紫外灯（260nm）下照射（暗室中），可呈现橙红色的荧光（DNA的紫外吸收高峰在260nm处）。
（3）电泳法：
此方法适合鉴定纯度较高的DNA。
DNA粗提取的实验分析
[例2] 某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动，具体步骤如下：
材料处理：
称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10g。
剪碎后分成两组，一组置于20℃，另一组置于－20℃条件下保存24h。
DNA粗提取：
第一步：
将上述材料分别放入研钵中，各加入15mL研磨液，充分研磨。
用两层纱布过滤，取滤液备用。
第二步：
先向6只小烧杯中分别注入10mL滤液，再加入20mL体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。
第三步：
取6支试管，分别加入等量的2mol/LNaCl溶液溶解上述絮状物。
DNA检测：
在上述试管中各加入4mL二苯胺试剂，混合均匀后，置于沸水中加热5min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果如下表：
材料保存温度
花菜
辣椒
蒜黄
20℃
＋＋
＋
＋＋＋
－20℃
＋＋＋
＋＋
＋＋＋＋
注：
“＋”越多表示蓝色越深。
分析上述实验过程，回答下列问题：
（1）该探究性实验的课题名称是__________________________________________。
（2）第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少__________________。
（3）根据实验结果，得出结论并分析。
①结论1：
与20℃相比，相同实验材料在－20℃条件下保存，DNA的提取量较多。
结论2：
____________________________________________________________。
②针对结论1，请提出合理的解释：
________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。
为了进一步提高DNA纯度，依据氯仿的特性，在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是：
__________________________________________________________________，
然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。
[解析] 如果DNA断裂，就不容易被提取出来；温度主要是通过影响酶的活性来影响生理过程。
粗提取得到的DNA中含有少量的蛋白质，可以通过氯仿的特殊功能来去除蛋白质，提高DNA纯度。
[答案]
（1）探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响
（2）DNA断裂
（3）①等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄提取的DNA量最多
②低温抑制了相关酶的活性，DNA降解速度慢
（4）将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液
归纳拓展
实验过程中3次加氯化钠溶液的作用
第一次加氯化钠溶液后，必须充分晃动烧杯，使二者混合均匀，加速染色质中DNA与蛋白质分离，使DNA充分游离并溶解在氯化钠溶液中。
第二次加氯化钠溶液也是为了DNA的再溶解，这时溶液中的蛋白质含量已很少。
第三次加氯化钠溶液还是为溶解DNA。
[随堂基础巩固]
1．下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是（ ）
A．酵母和菜花均可作为提取DNA的材料
B．DNA既溶于2mol/LNaCl溶液也溶于蒸馏水
C．向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物
D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝
解析：
选C 原则上含DNA的生物材料都可用来提取DNA，只是选用DNA含量高的生物组织，成功的可能性更大；DNA在2mol/LNaCl溶液和蒸馏水中溶解度都较大；向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会吸水破裂，但在蒸馏水中不会析出DNA；DNA溶液加入二苯胺试剂后需沸水浴加热，待冷却后溶液变蓝。
2．在进行DNA的粗提取实验中，若选择的是植物细胞，在破碎细胞时，加入一定量的洗涤剂和食盐，则加入洗涤剂与食盐的目的分别是（ ）
①有利于DNA溶解 ②分离DNA和蛋白质
③溶解蛋白质 ④溶解细胞膜
A．①② B．④①
C．②③D．④②
解析：
选B 洗涤剂是一种离子去垢剂，可以溶解细胞膜，有利于细胞内含物（DNA）的释放；食盐的主要成分是NaCl，可以加速核蛋白解聚，游离出DNA分子，并使DNA分子充分溶解于NaCl溶液中。
3．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，用玻璃棒轻缓搅拌，以保证DNA分子完整
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
解析：
选C 向含有DNA的溶液中加入蒸馏水后，NaCl溶液的浓度会变小，当NaCl溶液的浓度为0.14mol/L时，DNA的溶解度最小而被析出，而蛋白质的溶解度是增大的，不会析出。
4．在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，操作正确的是（ ）
A．取制备好的鸡血细胞液5～10mL注入烧杯中，迅速加入浓度为0.14mol/L的NaCl溶液20mL，同时用玻璃棒沿同一方向快速搅拌5min，可使鸡血细胞破裂，释放出DNA
B．整个DNA提取过程中，两次加蒸馏水的目的都是为了降低溶液中NaCl的浓度，使DNA分子的溶解度达到最低，析出DNA分子
C．整个DNA提取操作中，两次加入2mol/L的NaCl溶液，目的都是使DNA尽可能多地溶解在NaCl溶液中
D．DNA鉴定操作中，只要向溶有DNA的NaCl溶液中加入4mL的二苯胺试剂，即可出现蓝色
解析：
选C 取制备好的鸡血细胞液注入烧杯中，迅速加入蒸馏水并用玻璃棒沿同一方向搅拌，使鸡血细胞破裂，将DNA释放出来；整个DNA提取过程中，两次使用蒸馏水，第一次是使鸡血细胞吸水涨破，释放DNA，第二次是用来稀释NaCl溶液，使DNA析出；在DNA鉴定操作中，DNA遇二苯胺试剂呈蓝色需在沸水浴条件下完成。
5．下面为“DNA的粗提取与鉴定”实验的一些重要操作示意图，据图回答下列有关该实验的问题：
（1）正确的操作顺序是__________________________________________________。
（2）上图C、E步骤都加入蒸馏水，但其目的不同，分别是__________________和________________________________________________________________________。
（3）上图A步骤中所用酒精必须是经过________才能使用，该步骤的目的是________________________________________________________________________。
（4）为鉴定A中所得到的丝状物的主要成分为DNA，可滴加________试剂，沸水浴，如果出现________，则该丝状物的主要成分为DNA。
解析：
熟记DNA提取和鉴定的步骤，并了解蒸馏水和酒精的作用是解答本题的关键。
两次加入蒸馏水的作用：
第一次是使鸡血细胞吸水涨破，DNA从细胞中释放出来进入滤液；第二次是使溶解于物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液中的DNA析出，与杂质分离。
本题还涉及DNA的鉴定，DNA可在沸水浴条件下与二苯胺试剂作用，被染成蓝色。
答案：
（1）C→B→E→D→A
（2）加速血细胞的破裂 降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出 （3）充分冷却 提取含杂质少的DNA （4）二苯胺 蓝色
[课时跟踪检测]
（满分50分 时间25分钟）
一、选择题（每小题3分，共24分）
1．在DNA的粗提取过程中，初步析出DNA和提取较纯净的DNA所用的药品分别是（ ）
①0.1g/mL的柠檬酸钠溶液 ②2.00mol/L的NaCl溶液 ③0.14mol/L的NaCl溶液 ④体积分数为95%的冷酒精溶液
A．①③ B．②③
C．②④D．③④
解析：
选D 在DNA的粗提取过程中，初步析出DNA时所用试剂为0.14mol/L的NaCl溶液，此浓度下DNA的溶解度最低；由于DNA不溶于酒精，而某些蛋白质可溶于酒精，因此可用体积分数为95%的冷酒精获取较纯净的DNA。
2．下列关于“DNA的粗提取和鉴定”实验依据原理的叙述，错误的是（ ）
A．利用DNA不溶于酒精溶液，而蛋白质能溶于酒精溶液，可将DNA与蛋白质分离
B．利用高温能使蛋白质变性，却对DNA没有影响的特性，可将DNA与蛋白质分离
C．利用DNA和蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，可将DNA与蛋白质分离
D．在DNA滤液中加入嫩肉粉，通过木瓜蛋白酶的作用，可将DNA与蛋白质分离
解析：
选B 高温能使蛋白质、DNA变性，蛋白质在60～80℃发生变性，而DNA在80℃以上才变性。
3．在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，下列相关叙述正确的是（ ）
A．用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14mol/L，滤去析出物
B．调节NaCl溶液浓度或加入木瓜酶，都可以去除部分杂质
C．将丝状物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色
D．用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同
解析：
选B 在0.14mol/L的NaCl溶液中DNA溶解度最低，DNA在析出物中，所以析出物不能丢弃；DNA鉴定时加入二苯胺试剂后还需经沸水浴才能出现蓝色；用菜花作为实验材料时需要先用洗涤剂溶解细胞膜。
4．若从植物细胞中提取DNA，发现实验效果不好，如看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定时不显示颜色反应等。
其可能的原因是（ ）
①植物细胞中DNA含量低 ②研磨不充分
③过滤不充分 ④95%冷酒精的量过大
A．①② B．③④
C．①④D．②③
解析：
选D 研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少；过滤不充分，也会导致提取的DNA量过少；若用于沉淀DNA的酒精量过少，也会导致DNA的沉淀量少，都会影响实验效果。
5．用过滤的方法得到含DNA的氯化钠溶液后，还要用酒精处理，才可以得到较纯的DNA，这是因为（ ）
A．DNA易溶于酒精，而滤液中某些杂质不易溶于酒精
B．DNA不易溶于酒精，而滤液中某些杂质易溶于酒精
C．DNA和滤液中其他成分更易溶于酒精
D．DNA和滤液中其他成分都不溶于酒精
解析：
选B DNA不易溶于酒精，而滤液中某些杂质易溶于酒精，利用这个特点可去除溶于酒精的杂质，得到较纯的DNA。
6．在DNA的粗提取实验过程中，对DNA提取量影响较小的是（ ）
A．使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，释放出DNA等核物质
B．搅拌时要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动
C．在析出DNA黏稠物时，要缓缓加入蒸馏水，直至黏稠物不再增多
D．要用冷酒精沉淀DNA，甚至可将混合液再放入冰箱中冷却
解析：
选B A项的做法是为了充分释放出核中的DNA分子，使进入滤液中的DNA尽量地多；C项是让DNA充分沉淀，保证DNA的提取量；D项的道理同C项。
而B项的操作并不能使DNA增多或减少，但是要注意它影响DNA的长度。
7．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%的酒精溶液中，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
解析：
选C 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%的酒精溶液，所以过滤后DNA在黏稠物r中，可以丢弃R。
8．下表是关于“DNA的粗提取与鉴定”实验中所使用的材料、操作及其作用的表述，正确的是（ ）
试剂
操作
作用
A
柠檬酸钠溶液
与鸡血混合
有利于血液凝固
B
蒸馏水
与鸡血混合
保持细胞形状
C
蒸馏水
加入到溶解有
DNA的NaCl
溶液中
析出DNA丝状物
D
冷却的酒精
加入到过滤后
含DNA的NaCl
溶液中
产生特定的颜色
反应
解析：
选C 在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，柠檬酸钠可以防止血液凝固；鸡血中加入蒸馏水可以使细胞膜和核膜破裂；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，有利于DNA析出；DNA不溶于酒精，可以获得较纯的DNA；DNA遇二苯胺（沸水浴加热）被染成蓝色。
二、非选择题（共26分）
9．（12分）实验中对DNA进行鉴定时，做如下操作：
（1）根据下图，完成表格空白处的实验内容。
试管
步骤
A
B
1
加入2mol/L的NaCl溶液5mL
加入2mol/L的NaCl溶液5mL
2
不加
加入提取的DNA丝状物并搅拌
3
加入4mL二苯胺试剂，混匀
加入4mL二苯胺试剂，混匀
4
沸水浴5min
沸水浴5min
实验现象
①____________
②__________
实验结论
③______________________
（2）对B试管，完成1、2、3的操作步骤后溶液颜色如何变化？
________________________________________________________________________。
（3）在沸水浴中加热的目的是______________，同时说明DNA对高温有较强的________。
（4）A试管在实验中的作用是______________。
（5）B试管中溶液颜色的变化程度主要与________________________________________________________________________
________________有关。
解析：
A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。
本实验强调反应条件是沸水浴加热5min，目的是加快颜色反应的速率；颜色的深浅程度主要取决于DNA的含量。
答案：
（1）①溶液不变蓝色 ②溶液逐渐变蓝色 ③DNA在沸水浴中遇二苯胺会显蓝色
（2）溶液颜色基本不变 （3）加快颜色反应速率 耐受性 （4）对照 （5）加入试管中的DNA（丝状物）的多少
10．（14分）真核生物细胞内，大量DNA和蛋白质以及一些RNA等混杂在一起，难以分离。
生物兴趣小组的同学为了获得纯度相对较高的DNA展开了实验探究。
（1）分离各种物质的基本思路是根据DNA和其他物质理化性质的不同而采取一定的方法，下图是从各种物质之间____________的差异角度开展研究：
①取鸡血细胞悬液10mL，加蒸馏水20mL，同时用玻璃棒__________（填“轻轻搅拌”或“快速搅拌”）。
过滤，取滤液，转移到塑料材质的大烧杯中。
②沿大烧杯内壁持续、缓慢地加入饱和硫酸铵溶液，用玻棒沿一个方向______________（填“轻轻搅拌”或“快速搅拌”），同时不断收集析出的物质。
下图是根据鸡血中几种物质的析出情况绘制的曲线，据图分析：
③如果只收集纤维蛋白，可采取的措施是________________________________________。
④DNA在饱和度约为________________的硫酸铵溶液中溶解度最小，与此同时析出的物质还有______________________。
（2）如果要进一步去掉其他杂质，尽可能提高获得的DNA纯度，可采取的两种办法有________________________________________________________________________
______________________________________________
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