高中生物選擇性必修3同步系列（新教材）講義第3章 實(shí)驗(yàn)突破(一) DNA的粗提取與鑒定

實(shí)驗(yàn)突破(一)DNA的粗提取與鑒定一、實(shí)驗(yàn)原理1．提取DNA的原理利用DNA與RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面的差異，提取DNA，去除其他成分。如：(1)DNA在酒精溶液中的溶解性：DNA不溶于酒精，但某些蛋白質(zhì)溶于酒精。(2)DNA在NaCl溶液中的溶解性：DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。2．鑒定DNA的原理在一定溫度下，DNA遇二苯胺試劑會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色。二、方法步驟1．稱(chēng)取約30g洋蔥，切碎，然后放入研缽中，倒入10mL研磨液，充分研磨。2．去除濾液中的雜質(zhì)方案一在漏斗中墊上紗布，將洋蔥研磨液過(guò)濾到燒杯中，在4℃冰箱中放置幾分鐘后，再取上清液方案二直接將研磨液倒入塑料離心管中，在1500r/min的轉(zhuǎn)速下離心5min，再取上清液3.DNA的析出方案一在上清液中加入體積相等的、預(yù)冷的酒精溶液(體積分?jǐn)?shù)為95%)，靜置2～3min，溶液中出現(xiàn)的白色絲狀物就是粗提取的DNA；用玻璃棒沿一個(gè)方向攪拌，卷起絲狀物，并用濾紙吸去上面的水分方案二將溶液倒入塑料離心管中，在10000r/min的轉(zhuǎn)速下離心5min，棄上清液，將管底的沉淀物晾干4.DNA的鑒定取兩支20mL的試管，各加入2mol/L的NaCl溶液5mL。將絲狀物或沉淀物溶解于其中一支試管的NaCl溶液中，再向兩支試管中加入4mL的二苯胺試劑?；旌暇鶆蚝?，將試管置于沸水中加熱5min，待試管冷卻后，比較兩支試管中溶液顏色的變化。三、操作提示1．以血液為實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，每100mL血液中需要加入3g檸檬酸鈉，防止血液凝固。2．加入酒精和用玻璃棒攪拌時(shí)，動(dòng)作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導(dǎo)致DNA分子不能形成絮狀沉淀。四、關(guān)鍵點(diǎn)撥1．利用動(dòng)物細(xì)胞提取DNA破碎細(xì)胞的方法：動(dòng)物細(xì)胞無(wú)細(xì)胞壁，可直接吸水漲破。2．不能選用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料，原因是哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞無(wú)細(xì)胞核。3．提純DNA時(shí)，選用體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精的原因：95%的冷酒精提純效果更佳。例1若從植物細(xì)胞中提取DNA，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效果不好，如看不到絲狀沉淀物、用二苯胺鑒定時(shí)不顯示顏色反應(yīng)等，其可能的原因是()①植物細(xì)胞中DNA含量低②研磨不充分③過(guò)濾不充分④95%冷酒精的量過(guò)大A．①②B．③④C．①④D．②③答案D例2如圖所示為“DNA的粗提取和鑒定”實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)圖中實(shí)驗(yàn)材料A可以是____________(答出兩項(xiàng)即可)等，研磨前加入的B液應(yīng)是________________。(2)在“DNA的粗提取和鑒定”實(shí)驗(yàn)中，將含有一定雜質(zhì)的DNA絲狀物分別放入體積為2mL的4種不同溶液中，經(jīng)攪拌后過(guò)濾，獲得4種濾液，含DNA最少的是濾液__________(填表中字母)。1B液攪拌后過(guò)濾濾液E22mol/L的NaCl溶液攪拌后過(guò)濾濾液F30.14mol/L的NaCl溶液攪拌后過(guò)濾濾液G4冷卻的體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精攪拌后過(guò)濾濾液H(3)DNA鑒定的原理是__________________________________。答案(1)洋蔥、菜花研磨液(2)H(3)在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺試劑會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色1．DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中所依據(jù)的原理是()①DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同②DNA易被甲紫溶液染成紫色③溶解有DNA的NaCl溶液加入二苯胺試劑沸水浴后會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色④加入體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精，DNA會(huì)從溶液中析出⑤加入體積分?jǐn)?shù)為70%的冷酒精，DNA會(huì)從溶液中析出A．①②③ B．①③④C．②③④ D．①③⑤答案B解析甲紫溶液容易將染色體(質(zhì))染成紫色，而不會(huì)將DNA染成紫色；在DNA粗提取實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精提純，故②⑤不符合題意。2．下列有關(guān)“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是()A．利用DNA能溶于酒精溶液，而蛋白質(zhì)不溶于酒精溶液，可將DNA與蛋白質(zhì)分離B．利用高溫能使DNA變性，卻對(duì)蛋白質(zhì)沒(méi)有任何影響的特性，可將DNA與蛋白質(zhì)分離C．利用DNA在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最大的特點(diǎn)，可將DNA與蛋白質(zhì)分離D．在DNA濾液中加入嫩肉粉，通過(guò)木瓜蛋白酶的作用，可將DNA與蛋白質(zhì)分離答案D解析DNA不溶于酒精，而蛋白質(zhì)等雜質(zhì)溶于酒精，A項(xiàng)錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)比DNA對(duì)溫度的耐受性更差，因此更容易變性，B項(xiàng)錯(cuò)誤；DNA在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最小，而蛋白質(zhì)在該濃度的NaCl溶液中溶解度較大，因此可將DNA與蛋白質(zhì)分離，C項(xiàng)錯(cuò)誤；嫩肉粉中的木瓜蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解，而對(duì)DNA沒(méi)有影響，因此，可將DNA與蛋白質(zhì)分離，D項(xiàng)正確。3．在“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙、丁四個(gè)小組除表中所列處理方法不同外，其他操作步驟均正確，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻不同。下列有關(guān)敘述不正確的是()組別實(shí)驗(yàn)材料提取核物質(zhì)時(shí)加入的溶液去除雜質(zhì)時(shí)加入的溶液DNA鑒定時(shí)加入的試劑甲雞血蒸餾水體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精(25℃)二苯胺試劑乙菜花蒸餾水體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精(冷卻)雙縮脲試劑丙豬血蒸餾水體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精(冷卻)二苯胺試劑丁雞血蒸餾水體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精(冷卻)二苯胺試劑A.實(shí)驗(yàn)材料選擇錯(cuò)誤的組別是丙B．沸水浴后試管中溶液顏色變藍(lán)的組別是甲、丁C．甲組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的原因是25℃的酒精對(duì)DNA的凝集效果差D．乙組實(shí)驗(yàn)不成功僅因?yàn)樵阼b定時(shí)加入了雙縮脲試劑答案D解析雞血、菜花中都含有DNA，而豬是哺乳動(dòng)物，其成熟的紅細(xì)胞中沒(méi)有細(xì)胞核和各種細(xì)胞器，不含DNA，因此實(shí)驗(yàn)材料選擇錯(cuò)誤的組別是丙，A正確；甲、乙、丁組的實(shí)驗(yàn)材料中都含有DNA，但乙組為植物，將植物細(xì)胞放入蒸餾水中時(shí)，植物細(xì)胞不會(huì)吸水漲破，且DNA應(yīng)該用二苯胺試劑鑒定，而不能用雙縮脲試劑鑒定，因此沸水浴后試管中溶液顏色變藍(lán)的組別是甲、丁，B正確、D錯(cuò)誤。4．(2019·山東濟(jì)南實(shí)驗(yàn)中學(xué)測(cè)試)研究人員比較了不同儲(chǔ)藏條件對(duì)棉葉DNA純度及提取率(提取率越高，獲得的DNA越多)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．提純DNA時(shí)可加入酒精去除蛋白質(zhì)等物質(zhì)B．新鮮棉葉提取的DNA純度最高，提取DNA的量也最多C．木瓜蛋白酶和不同濃度的NaCl溶液均可用于提純DNAD．用二苯胺試劑鑒定，藍(lán)色最深的是冷凍3d處理后提取的DNA答案B解析DNA不溶于酒精，因此提純DNA時(shí)可加入酒精去除溶于酒精的蛋白質(zhì)等物質(zhì)，A正確；新鮮棉葉提取的DNA純度最高，但提取率不是最高的，因此新鮮棉葉提取DNA的量不是最多的，B錯(cuò)誤；DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，且木瓜蛋白酶只能水解蛋白質(zhì)，對(duì)DNA沒(méi)有影響，因此木瓜蛋白酶和不同濃度的NaCl溶液均可用于提純DNA，C正確；冷凍3d處理后提取的DNA量是最多的，因此用二苯胺試劑鑒定，藍(lán)色最深的是冷凍3d處理后提取的DNA，D正確。5．實(shí)驗(yàn)中對(duì)DNA進(jìn)行鑒定時(shí)，做如下操作，分析回答下列問(wèn)題：試管序號(hào)AB1加2mol·L－1的NaCl溶液5mL加2mol·L－1的NaCl溶液5mL2不加加入提取的DNA絲狀物并攪拌3加4mL二苯胺試劑，混勻加4mL二苯胺試劑，混勻4沸水浴5分鐘沸水浴5分鐘實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)根據(jù)上圖，完成表格空白處的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。(2)對(duì)于B試管，完成1、2、3的操作后溶解顏色如何變化？_____________________________。(3)在沸水浴中加熱的目的是________________________________，同時(shí)說(shuō)明DNA對(duì)高溫有較強(qiáng)的________________。(4)A試管在實(shí)驗(yàn)中的作用是_____________________________________________。(5)B試管中溶液顏色的變化程度主要與________________________________有關(guān)。答案(1)溶液不變藍(lán)色溶液逐漸變藍(lán)色DNA在沸水浴的情況下遇二苯胺試劑會(huì)被染成藍(lán)色(2)溶液顏色基本不變(3)加快顏色反應(yīng)速率耐受性(4)對(duì)照(5)加入試管中的DNA(絲狀物)的量解析A、B兩試管形成對(duì)照，B試管中含DNA絲狀物，A試管中不含，起對(duì)照作用，其他條件均完全相同。本實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)反應(yīng)條件是沸水中加熱5min，這樣可加快顏色反應(yīng)的速率，觀察對(duì)比兩試管的顏色時(shí)要等到冷卻以后。6．某生物興趣小組以蘋(píng)果為材料開(kāi)展細(xì)胞中DNA含量測(cè)定研究，主要實(shí)驗(yàn)流程如圖，其中SDS(十二烷基硫酸鈉)具有破壞細(xì)胞膜和核膜、使蛋白質(zhì)變性等作用，苯酚和氯仿不溶或微溶于水，它們的密度均大于水。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：(1)步驟①中蘋(píng)果組織研磨前先經(jīng)液氮冷凍處理的主要優(yōu)點(diǎn)是_________________________。在常溫條件下，也可向切碎的組織材料中加入一定量的________________，再進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬脱心ァ?2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程可推知，步驟③、④所依據(jù)的原理是_________________________________。(3)步驟⑤加入2～3倍體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精的目的是_________________________________________________________________________________________________________。(4)下面是某同學(xué)設(shè)計(jì)的DNA鑒定實(shí)驗(yàn)的主要步驟：①取1支20mL試管，向其中先后加入2mol·L－1的NaCl溶液5mL和少量絮狀DNA沉淀，用玻璃棒攪拌使其溶解。②向試管中加入4mL二苯胺試劑，混勻后將試管置于50～60℃水浴中加熱5min，待試管冷卻后，觀察溶液是否變藍(lán)。請(qǐng)指出上面實(shí)驗(yàn)步驟中的兩個(gè)錯(cuò)誤：________________、________________。(5)該興趣小組成員還以同種蘋(píng)果的不同組織器官為材料，測(cè)定不同組織細(xì)胞中DNA的含量，結(jié)果如表所示(表中數(shù)值為每克生物材料干重中DNA含量)：組織器官韌皮部形成層冬芽秋梢嫩葉成熟葉片含量(μg·g－1)80.00150.00160.00120.0070.00試從細(xì)胞分裂的角度，解釋不同生物材料中DNA含量差異明顯的原因：_____________________________________________________________________。答案(1)充分破碎植物細(xì)胞研磨液(2)DNA不溶于苯酚、氯仿，而蛋白質(zhì)等雜質(zhì)能溶于苯酚、氯仿(3)使DNA析出，同時(shí)除去部分蛋白質(zhì)等雜質(zhì)(提取雜質(zhì)較少的DNA)(4)50～60℃水浴應(yīng)為沸水浴缺少對(duì)照組(5)形成層、冬芽、秋梢嫩葉等部位的細(xì)胞分裂旺盛，DNA復(fù)制使得細(xì)胞中DNA含量較高解析(2)由苯酚和氯仿不溶或微溶于水，它們的密度均大于水，且DNA能夠溶于水，離心后獲得的是上清液