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1Word下载.docx

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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？

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

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

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

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？

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？

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？

冷酒精提纯效果更好。

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

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

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

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

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

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。

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

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

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

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

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

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

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

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

保持细胞形状

C

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

产生特定的颜色

反应

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　　

加入2mol/L的NaCl溶液5mL

不加

加入提取的DNA丝状物并搅拌

加入4mL二苯胺试剂，混匀

4

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。

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。

（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________________________________________________________________________

______________________________________________