-2021學年高二生物人教版選修1學案：專題5　課題1　DNA粗提取與鑒定

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯-2021學年高二生物人教版選修1學案：專題5課題1DNA粗提取與鑒定 題 專題 5 DNA 和蛋白質技術 題 課題 1 DNA 的粗提取與鑒定 學問點一 DNA 的粗提取與鑒定原理 1 DNA 粗提取的概念與原理 (1) 概念：利用 DNA 與 與 RNA 、蛋白質和脂質等在物理和化學性質取 方面的差異，提取 DNA ，去除其他成分。 (2) 提取 DNA 的原理 DNA 和蛋白質等其他成分在不同濃度的 NaCl 溶液中溶解度不。 同。2 mol/L 的 的 NaCl 溶液使 DNA ； 充分溶解，而使雜質析出；0.14 mol/L的 的 NaCl 溶液使

2、 DNA 析出，而雜質溶解。 DNA 不溶于酒精溶液，但細胞中的某些蛋白質則溶于酒精，利將 用這一原理可以將 DNA 與蛋白質進一步分別。 DNA 與其他成分對酶、高溫柔洗滌劑的耐受性不同。蛋白酶能對 水解蛋白質，但是對 DNA 沒有影響；大多數蛋白質不能忍受 60 80 而 的高溫，而 DNA 在 在 80 以上才會變性；洗滌劑能夠瓦解細胞膜，但對 對 DNA 沒有影響。 2 定 鑒定 DNA 的原理 DNA 二苯胺 沸水浴 藍色。 說明： 二苯胺試劑要現配現用，否則二苯胺會變成淺藍色，影響鑒定效果。 3 試驗材料選取的原則 (1) 組織中 DNA 的含量比較豐富，適合大量提取。 (2) 組

3、織中所含化合物種類應比較單一，避開由于其他物質的理化與 性質與 DNA 相近而對試驗現象產生干擾。 (3) 試驗材料的價格廉價 ，以降低試驗成本。 (4) 試驗材料在試驗過程中的可操作性較強，在相對簡潔的條件下出 能大量提取出 DNA ，便于進行試驗操作。 提取思路及選材留意事項 1 提取生物大分子的基本思路是選用肯定的物理或化學方法分別具有不同的物理或化學性質的生物大分子。 2 不同生物的組織中 DNA 的含量不同。在選取材料時，應依據" "DNA 含量高、材料易 得、便于提取 ' 的原則。例如，植物細胞有細胞壁的支持和愛護，不能吸水漲破，難以使其釋放出核物質，不

4、適合作本試驗的材料；哺乳動物成熟的紅細胞無細胞核和細胞器，不含DNA ，也不適合作本試驗的材料。 練 【典題精練 1】 】 在" "DNA 的粗提取與鑒定 ' 試驗中，試驗原理用 是利用 DNA 在不同濃度的 NaCl 溶液中的溶解度不同來進行提取的。DNA 的溶解和析出與下圖所示曲線的對應點符合的是( ) A a 點濃度最適合析出 DNA B b 點濃度最適合析出 DNA C c 點濃度最適合溶解 DNA D d 點濃度最適合析出 DNA 【答案】 B 【解析】 的 用高濃度的 NaCl 溶液溶解 DNA ，能除去在高鹽溶液的 中不能溶解的雜質，用低濃度的 NaC

5、l 溶液使 DNA 析出，能除去溶解出 在低鹽溶液中的雜質，因此，反復溶解、析出 DNA與 ，能除去與 DNA溶解度不同的雜質。從題圖可以看出，DNA 為 在濃度為 0.14 mol/L 的 的NaCl 出 溶液中的溶解度最小，因此最適合析出 DNA著 ，但是隨著 NaCl溶液濃 度的增大或減小，溶解度均漸漸增大。 解題歸納 DNA 與蛋白質的溶解性 項目 溶解規(guī)律 2 mol/L 的 NaCl 溶液 0.14 mol/L 的 的 NaCl 溶液 DNA 溶解 析出 蛋白質 質 NaCl 溶液的濃度從 2 mol/L 漸漸降低的過程中，蛋白質的溶解度漸漸增大 部分發(fā)生 鹽析沉淀 溶解 練 【典

6、題精練 2】 】 下列關于 于 DNA 對高溫耐受性的說法，不正確的是 是( ) A DNA 對高溫的耐受性一般要比蛋白質強 B 超過 80 后 后 DNA 將變性，即使恢復到常溫，生物活性也不能恢復 C 不同生物 DNA 的 的 " 變性 ' 溫度不肯定相同 D的 深海熱泉四周生活的生物的 DNA 對高溫的耐受性更強，其 DNA 中鳥嘌呤所占的比例更高 【答案】 B 】 【解析】 DNA 變性溫度在 80 為 以上，而蛋白質變性溫度為 60 80 而 ，且蛋白質高溫變性后生物活性不行恢復，而 DNA 變性后，溫度緩慢降低時，其生物活性可以恢復。生活在深海熱泉中的生物的DNA

7、 對高溫耐受性強，原其 因之一是其 DNA 中的鳥嘌呤、胞嘧啶堿基其 對含量高，所形成的氫鍵多，穩(wěn)定性高，其 DNA 聚合酶的穩(wěn)定性也較高。 學問點二 試驗步驟及留意事項 1 的 提取雞血細胞中的 DNA 的方法步驟 2. 其他說明 (1) 破裂細胞，獵取含 DNA 的濾液 項目 原理 方法 動物細胞 ( 雞血細胞) 在低濃度溶液中會吸水 甚至漲破 在雞血細胞液中加入肯定量的蒸餾水，同時用玻璃棒攪拌，過濾后收集濾液 植物細胞 ( 洋蔥細胞) 洗滌劑能夠瓦解細胞膜 膜 在切碎的洋蔥中加入肯定的洗滌劑和食鹽，進行充分地攪拌和研磨，過濾后收集研磨液 提示： 加入洗滌劑后，動作要輕緩、嚴厲，否則易產生

8、大量泡沫，不利于后續(xù)步驟的操作。 (2) 去除濾液中的雜質 項目 原理 方法 方案一 一 DNA 在不同的 濃度的 NaCl溶液中溶解度不同 入 在濾液中加入 NaCl ，使 NaCl 溶液物質的量為 濃度為 2 mol/L ，過濾除去不溶的雜質；再調整 節(jié) NaCl 溶液物質的量濃度為 0.14 mol/L ，析出 出 DNA ，過濾除去溶液中的雜質，再用物質為 的量濃度為 2 mol/L 的 的 NaCl 溶液溶解 DNA 方案二 二 DNA 對酶的耐受性 應 直接在濾液中加入嫩肉粉，反應 10 15 min， ，嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能夠分解蛋白質 方案三 三 DNA 對高溫的耐受性 在

9、將濾液放在 60 75 的恒溫水浴箱中保溫10 15 min ，留意嚴格掌握溫度范圍，使蛋而 白質沉淀而 DNA 分子還未變性，可將 DNA與蛋白質分別 試驗過程留意事項 1 在雞血細胞液中加入蒸餾水后，必需充分攪拌，否則血細胞的的 細胞核不會充分破裂，釋放出的 DNA 量就會削減。 2 酒精必需充分預冷后才能使用。 3是 要鑒定試驗所得的絲狀物的主要成分是 DNA ，除了可用二苯胺做鑒定試劑外，還可用甲基綠試劑鑒定，將甲基綠試劑直接滴在玻與 璃棒的絲狀物上，甲基綠與 DNA 的親和力較強，若絲狀物被染成藍綠是 色，則證明所得絲狀物的主要成分是 DNA 。 4 盛放雞血細胞液的容器最好是塑料器

10、具，由于 DNA 易被玻璃 制的 品吸附，影響最終的 DNA 提取量。最終提取 DNA 用于鑒定時，可將 用玻璃棒將 DNA 卷出。 5 攪拌動作要輕緩，并沿同一方向，防止破壞 DNA 分子。 練 【典題精練 3 】 DNA 的粗提取與鑒定試驗中有三次過濾：(1)過 過濾用蒸餾水稀釋過的雞血細胞液；(2)的 過濾含黏稠物的 0.14 mol/L 的 的NaCl 溶液；(3) 過濾溶解有 DNA 的 的 2 mol/L 的 的 NaCl 溶液。以上三次過濾分別為了獲得( ) A 含核物質的濾液、紗布上的黏稠物、含 DNA 的濾液 B 含核物質的濾液、濾液中的 DNA 黏稠物、含 DNA 的濾液

11、C 含核物質的濾液、濾液中的 的 DNA 黏稠物、紗布上的 DNA D 含較純的 DNA 濾液、紗布上的黏稠物、含 DNA 的濾液 【答案】 A 【解析】 從 從 DNA 的粗提取的三次過濾的作用入手解答該題。用蒸餾水稀釋雞血細胞液，使血細胞的細胞膜、核膜裂開，釋放出核物因 質，此時過濾可得到含核物質的濾液。其次次過濾是因 DNA 在 在 0.14 mol/L 的 的 NaCl 溶液中溶解度最小，DNA 析出成絲狀黏稠物，經過濾在 留在紗布上。第三次過濾，是將其次次獲得的黏稠物溶解在 2 mol/L的 的 NaCl 溶液中，過濾除去雜質獲得含 DNA 的濾液。 解題歸納 DNA 的粗提取與鑒定

12、中的"234' 水 加蒸餾水 2 次 加到雞血細胞液中，使血細胞吸水裂開 含 加到含 DNA 的 的 2 mol/L 的 的 NaCl 溶液中，使 NaCl到 溶液的物質的量濃度下降到 0.14 mol/L ，使 DNA 析 析出 出 濾 用紗布過濾 3次 次 過濾血細胞裂開液，得到含細胞核物質的濾液 取 濾取 0.14 mol/L 的 的 NaCl 溶液中析出的 DNA( 黏稠物 物) 有 過濾溶有 DNA 的 的 2 mol/L 的 的 NaCl 溶液 用 用 NaCl 溶液 4次 次 加 加 2 mol/L 的 的 NaCl 溶液，溶解提取的細胞核物質 用 用 0.14

13、 mol/L 的 的 NaCl 溶液使 DNA 析出 用 用 2 mol/L 的 的 NaCl 溶 溶的 液，溶解濾取的 DNA 黏稠物 用 用 2 mol/L 的 的 NaCl 溶液，溶解絲狀物用于鑒定DNA 練 【典題精練 4】 】 回答下列有關" "DNA 的粗提取與鑒定 ' 試驗的問題。 (1) 由于雞血較難找到，某同學試圖用人血代替，結果沒有勝利，其緣由最可能是_ 。 A 操作方法不對 B 人血含 DNA 太少 C NaCl 溶液濃度太高 D 加二苯胺太少 (2) 下圖為 DNA 粗提取試驗過程中的一些重要操作示意圖： 正確的操作挨次是_ 。 驟 上圖中步

14、驟 C 、E 都加入蒸餾水，但它們的目的不同，分別是_ 和_ 。 驟 上圖中步驟 A 中所用的酒精必需經過_ 才能使用，該步驟的目的是_ 。 驟 為鑒定步驟 A 中所得到的絲狀物的主要成分為 DNA ，可向溶解的 有該絲狀物的 NaCl 溶液中滴加_ 試劑，沸水浴，假如溶 液變_ ，則說明該絲狀物的主要成分為 DNA 。 【答案】 (1)B (2) C B E D A 加速血細胞的裂開 低 降低 NaCl 溶液的使 濃度，使 DNA 析出 充分預冷處理 提取含雜質較少( 或較純潔)的 的DNA 二苯胺 藍色 【解析】 (1) 由于人屬于哺乳動物，哺乳動物血液的血細胞中紅細胞含量很高，成熟的紅細

15、胞中不含細胞核、線粒體，所以幾乎不含DNA ，因此很難從中提取到 DNA 。(2)DNA 粗提取的過程：雞血細胞 加蒸餾水 漲破后過濾 用 用 2 mol/L 的 的 NaCl 溶液溶解 過濾除去不質 溶雜質 加蒸餾水 含析出含 DNA 的黏稠物 過濾 在 黏稠物溶解在 2 mol/L 的 的 NaCl 溶液中 過濾 于 溶于 95% 酒精中進一步提純。依據為 圖示及以上分析，正確的操作挨次為 C B E D A 。 一、選擇題 1 向溶有 DNA 的 的為 物質的量濃度為 2 mol/L 的 的 NaCl 溶液中不斷加中 入蒸餾水，在這個過程中 DNA 和雜質蛋白質的溶解度變化狀況分別是(

16、C ) A 減??；減小 B 增大；增大 C 先減小后增大；增大 D 減??；增大 解析：有 在向溶有 DNA 的 的 2 mol/L NaCl 溶液中不斷加入蒸餾水時，DNA 的溶解度先減小后增大，而蛋白質在高濃度鹽溶液中會沉淀，隨鹽濃度降低，蛋白質的溶解度上升。 2 在 NaCl 溶液中反復溶解、析出并過濾，就能除去 DNA 溶液中的雜質的理由不包括( D ) A 用高濃度鹽溶液溶解 DNA ，能除去在高濃度鹽溶液 中不能溶解的雜質 B 用低濃度鹽溶液使 DNA 析出，能除去溶解在低濃度鹽溶液中 的雜質 C 反復操作就能夠除去與 DNA 溶解度不同的多種雜質 D 反復操作就能夠使各種雜質變性而

17、沉淀析出 解析：在 在 NaCl 溶液中反復溶解、析出并過濾，主要是利用雜質與DNA 鹽溶液中溶解規(guī)律不同，而將雜質除去，反復操作并不肯定能夠在 使各種雜質變性，也不肯定使雜質沉淀，如在 0.14 mol/L NaCl 溶液中，蛋白質、RNA 等溶解度較高，而 DNA 析出。 3 在采納雞血為材料對 DNA 進行粗提取的試驗中，若需進一步的 提取雜質較少的 DNA ，可以依據 的原理是( C ) A 在物質的量濃度為 0.14 mol/L 的氯化鈉溶液中 DNA 的溶解度最小 B DNA 遇二苯胺在沸水浴的條件下會染成藍色 C DNA 不溶于酒精而細胞中的一些物質易溶于酒精 D 質量濃度為 0

18、.1 g/mL 的檸檬酸鈉溶液具有抗凝血作用 解析：DNA 粗提取原理有：DNA 在物質的量濃度為 0.14 mol/L的 的 NaCl 溶液中溶解度最小和 DNA 不溶于體積分數為 95% 的冷酒精。的 進一步提取雜質較少的 DNA 時用后者。B 選項用于 DNA 鑒定。D 選 選項中檸檬酸鈉是抗凝血劑。 4 下列敘述中錯誤的是( A ) A 轉變 變 NaCl 溶液的濃度只能使 DNA 溶解而不能使其析出 B 在沸水浴中，DNA 遇二苯胺試劑會呈現藍色 C 用電泳法可分別帶電性質、分子大小和外形不同的蛋白質 D 用透析法可去除蛋白質樣品中的小分子物質 解析：中 在不同濃度的氯化鈉溶液中 D

19、NA 的溶解度不同。在物質的為 量濃度為 0.14 mol/L 的氯化鈉溶液中溶解度最小，DNA 析出。 5 下列試驗中所用試劑錯誤的是( D ) A 在觀看植物細胞有絲分裂試驗中，使用醋酸洋紅溶液使染色體著色 B 在提取葉綠體色素的試驗中，使用丙酮提取色素 C 在" "DNA 的粗提取與鑒定 ' 試驗 中，使用氯化鈉溶液析出DNA D 在蛋白質的鑒定試驗中，使用蘇丹 染液鑒定蛋白質 解析： 在觀看植物細胞有絲分裂的試驗中，可以用醋酸洋紅或龍膽紫染液對染色體進行染色。葉綠體中色素不溶于水而溶于有機溶劑，所以試驗室通常用丙酮來提取葉綠體中的色素。DNA 粗提取試驗中，

20、用 利用 DNA 在不同濃度的氯化鈉溶液中溶解度不同來提取 DNA 。在蛋白質鑒定試驗中用雙縮脲試劑，蘇丹 染液是用來鑒定脂肪的試劑。 6 下列有關" "DNA 的粗提取與鑒定 ' 試驗的敘述，正確的是( D ) A 利用 DNA 溶于酒精，而蛋白質不溶于酒精，可將 DNA 與蛋白質分別 B 利用高溫能使蛋白質變性，卻對 DNA 沒有影響的特性，可將DNA 與蛋白質分別 C 在溶有 DNA 的物質的量濃度為 2 mol/L 的氯化鈉溶液中緩緩加入蒸餾水，輕輕攪拌后過濾，取濾液進行以后的試驗 D在 在 DNA 濾液中加入嫩肉粉，通過木瓜蛋白酶的作用，可將DNA 與蛋白

21、質分別 解析：用 利用 DNA 不溶于酒精，而蛋白質溶于酒精，可將 DNA 和 和響 蛋白質分開。溫度過高也會影響 DNA 為 的特性。在物質的量濃度為 2 mol/L 的氯化鈉溶液中 DNA 溶解度最大，但加入蒸餾水后，DNA 溶 溶解度降低，DNA 析出，過濾后應取其黏稠物進行以后 的試驗。蛋白酶解 能分解蛋白質，而不能分解 DNA 。 7 下列關于" "DNA 粗提取與鑒定 ' 的說法，正確的是( B ) A NaCl 溶液的濃度越低，DNA 的溶解度越大 B 人的血液不能代替雞血進行該試驗 C 檸檬酸鈉的主要作用是加速血細胞裂開 D 利用 DNA 易溶于酒精

22、的特點可除去 DNA 中的部分雜質 解析： 人是高等哺乳動物，其成熟的紅細胞中沒有細胞核，不能進行該試驗。NaCl 溶液物質的量濃度在小于 0.14 mol/L 時，溶液的濃 對 度越低，對 DNA 的溶解度越大是正確的，沒有這一前提條件，這種說法是錯誤的；檸檬酸鈉的作用是抗 凝血；DNA 不能溶于酒精。 8 如圖為" "DNA 的粗提取與鑒定 ' 試驗的部分操作過程示意圖，下列有關分析不正確的是( A ) A 圖 中加入蒸餾水的目的相同 B 圖 中向雞血細胞液內加入少許嫩肉粉有助于去除雜質 C 圖 化 操作的目的是純化 DNA ，去除溶于 95% 酒精中的雜質 D

23、 圖 中 中 2 mol/L 的 的 NaCl 溶液能溶解黏稠物的 中的 DNA 解析： 圖 中加入蒸餾水是為了使雞血細胞吸水漲破，圖 中加低 入蒸餾水是為了降低 NaCl 溶液的濃度，使 DNA 析出，A 錯誤；嫩肉粉中含有木瓜蛋白酶，能夠水解蛋白質，因此圖 中向雞血細胞液內加入少許嫩肉粉有助于去除雜質，B 正確；DNA 不溶于酒精溶液，但是細胞中的某些蛋白質則溶于酒精，因此圖 所示操作的目的是純化DNA ，去除溶于 95%， 冷酒精中的雜質，C 正確；圖 中 中 2 mol/L 的 的 NaCl的 溶液能溶解黏稠物中的 DNA ，D 正確。 二、非選擇題 9 用雞血作為 DNA 粗提取的試

24、驗材料，是經過多次試驗結果的比較，最終才 選定的。請回答： (1) 最終選擇雞血作為試驗材料，是由于家雞屬于鳥類，新陳代謝旺盛，因而血液中 紅 細胞數目較多，且這類細胞具有 細胞核 ，可以提 的 供豐富的 DNA 。 (2) 試驗前可以通過 離心 或 靜置 兩種方法使雞血細胞沉淀于試管底部，以便除去血清。 (3) 在牧區(qū)采集牛、羊和馬血比較便利，但若用這些試驗材料完成到 試驗，則很難提取到 DNA ，這是由于哺乳動物血液中紅細胞在結構上無細胞核 ，而白細胞數量 少。 。 (4)為 若改用哺乳動物的肝臟作為 DNA 粗提取的試驗材料是否可行？若可行，應對材料做怎樣的處理，使其核物質釋放出來？ 可

25、行。先將肝臟 切碎、研磨，然后加入蒸餾水。 。 解析： 由于哺乳類動物成熟的紅細胞沒有細胞核，而白細胞的數取 量又少，所以一般不用其血液作為提取 DNA 的材料，而雞血中的紅細的 胞數目較多且有細胞核，可以供應豐富的 DNA ，所以可以用來做 DNA粗提取的試驗材料。如用哺乳動物的肝臟來做試驗，要先將肝臟切碎、將 研磨，再加入蒸餾水使細胞吸水漲破，將 DNA 釋放出來。 10 DNA 在 在 NaCl 溶液中的溶解度隨著 NaCl 。 濃度的變化而變化。 (1) 請在下列NaCl 溶液中選出能使DNA 析出最徹底的一種( A )和溶解度最高的一種( B ) 。( 在括號內填選項) A 0.14

26、 mol/L B 2 mol/L C 0.15 mol/L D 0.3 mol/L (2)DNA 不溶于酒精溶液，但細胞中的某些物質卻可以溶于酒精溶液，利用這一原理可以 除去雜質 ，由此推想溶于酒精中的物質可能有某些脂質、蛋白質、糖類或其他大分子物質。 。 (3) 利用 DNA 遇 遇 二苯胺定 呈藍色的特性，將該物質作為鑒定 DNA 的 的有 試劑。其試驗過程中要向放有 DNA 的試管中加入 4 mL 的 的 二苯胺試劑 ；混合勻稱后，將試管置于 沸水浴中加熱 5 min ，待試管 冷卻后 ，觀看明 試管中溶液顏色的變化，這個試驗也說明 DNA 耐 耐 高 溫。 解 析： 依據試驗原理可知，DNA 在 在 0.14 mol/L 的 的 NaCl 溶液中溶度 解度最低；在高濃度 2 mol/L NaCl 溶液中，溶解度最高。DNA 存在于把 染色體上，為了把 DNA 與其他物質分開，利用 DNA 不溶于酒精的特用 性，可除去雜質；利用 DNA 遇二苯胺( 沸水浴)