专题5 DNA和蛋白质技术
课题1 DNA的粗提取与鉴定
课时训练12 DNA的粗提取与鉴定
1.在混合物中提取DNA分子的基本思路是( )。
A.根据各种大分子的理化性质的差异
B.根据各种大分子的理化性质的共性
C.根据各种大分子在细胞内的功能
D.根据各种大分子的结构和在细胞内的位置
解析:提取生物大分子的基本思路是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。就DNA分子的粗提取而言,就是利用了DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异进行分离的。
答案:A
2.DNA在下列物质的量浓度的NaCl溶液中,溶解度最低的是( )。
A.2 mol/L
B.0.014 mol/L
C.0.14 mol/L
D.6 mol/L
解析:在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中,DNA溶解度最小。
答案:C
3.向溶有DNA的物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中不断加入蒸馏水,在这个过程中DNA和杂质蛋白质的溶解度变化情况分别是( )。
A.减小;减小
B.增大;增大
C.先减小后增大;增大
D.减小;增大
解析:DNA在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最小,所以向溶有DNA的物质的量浓度为2 mol/L 的NaCl溶液中不断加入蒸馏水过程中DNA的溶解度先减小后增大。蛋白质溶解度随NaCl溶液浓度的减小而增大。
答案:C
4.某同学用洋葱进行DNA粗提取和鉴定实验,操作错误的是( )。
A.加入洗涤剂后用力进行快速、充分的研磨
B.用蛋白酶纯化过滤后的研磨液中的DNA
C.加入酒精后用玻璃棒轻缓搅拌
D.加二苯胺试剂摇匀后沸水浴加热
解析:加入洗涤剂后要缓慢沿一个方向搅拌,防止DNA断裂,以便获得较完整的DNA。
答案:A
5.在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中,相关叙述正确的是( )。
A.用蒸馏水将NaCl溶液的物质的量浓度调至0.14 mol/L,滤去析出物
B.调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在物质的量浓度为2 mol/L的NaCl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:A项,用蒸馏水将NaCl溶液物质的量浓度调至0.14 mol/L,使DNA析出。B项,调节NaCl溶液的物质的量浓度为2 mol/L,过滤可除去不溶的杂质,木瓜蛋白酶能够水解蛋白质。C项,在沸水浴的条件下,DNA遇二苯胺试剂会被染成蓝色。D项,如果实验材料是植物细胞,需要先用洗涤剂瓦解细胞膜。
答案:B
6.下列与析出DNA黏稠物有关的叙述,错误的是( )。
A.操作时向物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中缓缓滴加蒸馏水,降低DNA的溶解度
B.加蒸馏水后,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的物质的量浓度相当于0.14 mol/L
解析:DNA在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最小,而蛋白质的溶解度随NaCl溶液浓度的减小而增大。向物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中加蒸馏水能降低DNA的溶解度和析出DNA,能增加蛋白质的溶解度。
答案:C
7.甲、乙两图为“DNA的粗提取与鉴定”实验中涉及的两个操作装置图。相关叙述正确的是( )。
/
A.图甲的烧杯和图乙的试管中所用溶剂都为NaCl溶液,但两者浓度不同
B.图乙试管经稍稍加热后即可观察到一支试管中的溶液明显变蓝,另一支试管中的溶液不变蓝
C.图甲操作需用玻璃棒迅速搅拌以使DNA析出,并缠绕在玻璃棒上
D.图乙操作中所用的二苯胺需现配现用以达到较好的鉴定效果
解析:图甲烧杯中为酒精溶液,图乙试管中为NaCl溶液,则A错误;图乙试管需要在沸水中加热5 min,则B错误;图甲需用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌,卷起丝状物,则C错误;图乙操作中所用的二苯胺最好现配现用,否则二苯胺会变成浅蓝色,影响鉴定结果,则D正确。
答案:D
8.在“DNA的粗提取与鉴定”实验中,有两次DNA的沉淀析出,其依据的原理是( )。
①DNA在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低
②DNA在冷却的体积分数为95%的酒精中能沉淀析出
A.两次都是①
B.第一次是①,第二次是②
C.两次都是②
D.第一次是②,第二次是①
解析:第一次利用DNA、蛋白质在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度不同,可将DNA析出;冷酒精能使DNA沉淀析出,而蛋白质溶解,故可利用此方法进一步提纯DNA。
答案:B
9.在DNA的粗提取过程中,初步析出DNA和提取较纯净的DNA所用的药品的浓度及其名称分别是( )。
①质量浓度为0.1 g/mL的柠檬酸钠溶液
②物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液
③物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液
④冷却的体积分数为95%的酒精溶液
⑤物质的量浓度为0.015 mol/L的NaCl溶液
⑥物质的量浓度为0.04 mol/L的NaCl溶液
A.①③⑤ B.③④
C.②④ D.②③④
解析:物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液能使DNA析出,蛋白质溶解;冷却的体积分数为95%的酒精能使DNA凝集析出。
答案:B
10.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。其不可能的原因是( )。
A.植物细胞中DNA含量低
B.研磨不充分
C.过滤不充分
D. 95%冷酒精的量过少
解析: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。DNA量过少,则实验效果就差。
答案:A
11.在“DNA的粗提取与鉴定”实验中,甲、乙、丙、丁四个小组除下表中所列处理方法不同外,其他操作步骤均正确,但实验结果却不同。下列有关叙述不正确的是( )。
组别
实验
材料
提取核物质时加入的溶液
去除杂质时加入的溶液
DNA鉴定时加入的试剂
甲
鸡血
蒸馏水
95%的酒精(25 ℃)
二苯胺
乙
菜花
蒸馏水
95%的酒精(冷却)
双缩脲试剂
丙
猪血
蒸馏水
95%的酒精(冷却)
二苯胺
丁
鸡血
蒸馏水
95%的酒精(冷却)
二苯胺
A.实验材料选择错误的组别是丙
B.沸水浴后试管中溶液颜色变蓝的组别是甲、丁
C.甲组实验现象差的原因是25 ℃的酒精对DNA的凝集效果差
D.乙组实验不成功仅因为在鉴定时加入了双缩脲试剂
解析:丙组选择猪血作为实验材料导致提取的DNA过少,A项正确;乙组是植物材料,加入蒸馏水无法提取DNA,丙组选材错误,所以沸水浴后溶液颜色变蓝的组别只有甲、丁,B项正确;DNA在冷却的酒精中的溶解度较低,25 ℃的酒精对DNA的凝集效果差,C项正确;乙组实验不成功不仅是因为在鉴定时加入了双缩脲试剂,还因为提取核物质时加入的溶液是蒸馏水,起不到预期的作用,D项错误。
答案:D
12.DNA在NaCl溶液中的溶解度有二重性,随着NaCl溶液浓度的变化而变化。
(1)请在下列不同物质的量浓度的NaCl溶液中选出能使DNA析出最彻底的一种( )和溶解度最高的一种( )。(在括号内填选项)
A.0.14 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,但细胞中的某些物质却可以溶于酒精溶液,利用这一原理可以 ,可以推测溶于酒精中的物质可能有 ?
。?
(3)利用DNA遇 呈蓝色的特性,将该物质作为鉴定 的试剂。其实验过程要点是向放有 的试管中加入4 mL的 。混合均匀后,将试管置于 5 min,待试管 ,观察试管中溶液颜色的变化,这个实验也说明DNA耐 温。?
解析:根据实验原理可知DNA在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低,在物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中溶解度最高。DNA存在于染色体上,为了把DNA与其他物质分开,利用DNA不溶于酒精的特性,可以除去某些杂质;利用DNA遇二苯胺试剂(沸水浴)呈蓝色的特性,可以鉴定提取的DNA。
答案:(1)A B
(2)除去杂质 某些脂质、蛋白质、糖类或其他大分子物质
(3)二苯胺试剂 DNA DNA 二苯胺试剂 沸水中水浴加热 冷却后 高
13.下图为DNA粗提取过程中的一些重要操作,请据图回答下列问题。
/
(1)正确的操作顺序是 。?
(2)C、E步骤都加入蒸馏水,但其目的不同,分别是 和 。?
(3)A步骤中所用酒精必须经过 才能使用,该步骤的目的是 。?
解析:(1)DNA粗提取的操作步骤为:制备鸡血细胞液→提取核DNA→溶解核DNA→析出并收集DNA→DNA再溶解→提取较纯净的DNA。(2)DNA粗提取中,有两次加入蒸馏水,目的不同,第一次是为了加速血细胞破裂,释放DNA,第二次是为了降低NaCl溶液的浓度,使DNA析出。(3)冷酒精有以下优点:①抑制DNA水解酶活性,防止DNA降解;②降低分子运动,有利于DNA形成沉淀析出;③低温可增加DNA分子的柔韧性,减少断裂。总之,冷酒精有利于提取到大量DNA。
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)充分预冷 提取含杂质较少(或较纯净)的DNA
14.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:称取新鲜的菜花、辣椒和蒜黄各2份,每份10 g。剪碎后分成两组,一组置于20 ℃,另一组置于-20 ℃条件下保存24 h。
DNA粗提取:
第一步,将上述材料分别放入研钵中,各加入15 mL 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10 mL滤液,再加入20 mL体积分数为95%的冷酒精溶液,然后用玻璃棒缓缓地沿一个方向搅拌,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2 mol/L NaCl溶液溶解上述絮状物。
DNA检测:在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂,混合均匀后,置于沸水中加热5 min,待试管冷却后比较溶液颜色的深浅,结果如下表。
材料保存温度
菜花
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)该探究性实验课题的名称是 。?
(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:(1)据题意,该探究实验的自变量是实验材料的种类和温度,因变量是DNA提取量,则该探究性实验课题的名称是探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响。(2)搅拌过程中常常会发生DNA的断裂,因而该步骤需要“缓缓地”进行。(3)①据表分析不同自变量条件下的因变量情况,可得结论2:等质量的不同实验材料,在相同的保存温度下,从蒜黄中提取的DNA量最多。②低温使DNA酶的活性受到抑制,从而降低了DNA的降解速率,使DNA提取量增多。(4)根据氯仿的理化性质,可采用氯仿与提取液充分混合,静置后吸取上清液。
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,从蒜黄中提取的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
专题5 DNA与蛋白质技术
课题5.1 DNA的粗提取与鉴定
一、【课题目标】
（一）知识与技能
1、通过尝试对植物或动物组织中的DNA进行粗提取，了解DNA的物理化学性质。
2、理解DNA粗提取与鉴定的原理
???（二）过程与方法
掌握DNA如提取计数，能利用DNA的性质进行实验设计和操作
（三）情感、态度与价值观
通过对DNA的粗提取的实验过程的设计及操作，锻炼科学的思维方法，培养实事求是的科学态度。
二、【课题重点】
DNA的粗提取和鉴定方法
三、【课题难点】
DNA的粗提取和鉴定方法
四、【教学方法】
启发式教学
五、【教学工具】
多媒体课件
六、【教学过程】
（一）引入新课
无论是果胶酶还是加酶洗衣粉中的酶制剂，都是从细胞中提取出来的。从今天开始，我们学习生物化学成分的提取与改造技术。
（二）进行新课
1．基础知识
1．1DNA粗提取的原理
提取DNA的原理包括DNA的溶解性和耐受性两个方面。问：提取DNA的溶解性原理包括哪些方面？
DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同；DNA不溶于酒精。
1．1．1 分析图5－1。DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度有何特点？要使DNA溶解，需要使用什么浓度？要使DNA析出，又需要使用什么浓度？
在0.14mol/L时溶解度最小；较高浓度可使DNA溶解；0.14mol/L可使DNA析出。
1．1．2 在溶解细胞中的DNA时，人们通常选用2mol/LNaCl溶液；将DNA分子析出的方法是向溶有DNA的NaCl溶液中缓慢注入蒸馏水，以稀释NaCl溶液。酒精是一种常用有机溶剂，但DNA却不能溶于酒精（特别是95％冷却酒精），但细胞中蛋白质可溶于酒精。问：采用DNA不溶于酒精的原理，可以达到什么目的？
将DNA和蛋白质进一步分离。
1．1．3提取DNA还可以利用DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性原理。利用该原理时，应选用怎样的酶和怎样的温度值？
蛋白酶，因为酶具有专一性，蛋白酶只水解蛋白质而不会对DNA产生影响。温度值为60～80℃，因为该温度值蛋白质变性沉淀，而DNA不会变性。
补充：DNA的变性是指DNA分子在高温下解螺旋，其温度在80℃以上，如在PCR技术中DNA变性温度在95℃。
思考：观察图5-2，洗涤剂在提取DNA中有何作用？
洗涤剂将细胞膜上的蛋白质，从而瓦解细胞膜。
1．2DNA的鉴定原理
当鉴定提取出的物质是否是DNA时，需要使用什么指示剂进行鉴定？
在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺呈现蓝色。
原理总结。通过利用不同浓度NaCl溶液溶解或析出DNA，可以从细胞中提取和提纯DNA；再利用酒精进一步将DNA与蛋白质分离开来，达到提纯的目的；最后利用二苯胺试剂鉴定提取的物质是否是DNA。
2．实验设计
2．1实验材料
2.1.1不同生物的组织中DNA含量不同。在选取材料时，应本着DNA含量高、材料易得、便于提取的原则。你认为教材提供的材料中哪些不适合提取DNA？
哺乳动物的血液和液体培养基中的大肠杆菌。
2.1.2从核DNA数目来看，猪38条，鸡78条，哺乳动物血0条，猕猴桃58条，洋葱16条，豌豆14条，菠菜12条，大肠杆菌1条。请选择动植物材料各一种。
鸡血、猕猴桃。
2．2破碎细胞，获取含DNA的滤液
若选用鸡血和洋葱作实验材料，则怎样获取含DNA的滤液？
在鸡血细胞液中加入一定量蒸馏水并用玻棒搅拌，过滤后收集滤液；切碎洋葱，加入一定量洗涤剂和食盐，搅拌研磨，过滤后收集滤液。
在以上实验中，加入蒸馏水、洗涤剂和食盐的作用分别是什么？过滤时应当选用（滤纸、尼龙布）。
血细胞在蒸馏水中大量吸水而张裂；洗涤剂瓦解细胞膜；食盐溶解DNA物质；选用尼龙布进行过滤。
在处理植物组织时需要进行研磨，其目的是什么？研磨不充分产生什么结果？
破碎细胞壁，使核物质容易溶解在NaCl溶液中；研磨不充分会使DNA的提取量减少。
具体做法。10mL鸡血＋20mL蒸馏水→同方向搅拌→3层尼龙布过滤→滤液
2．3去除滤液中的杂质
最初获得的DNA滤液含有蛋白质、脂质等杂质，需要进一步提纯DNA。阅读教材提供的三种方法，分析其中的原理。
方案一的原理是DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同；方案二的原理是蛋白酶分解蛋白质，不分解DNA；方案三的原理是蛋白质和DNA的变性温度不同。
具体做法。
方案一：30mL滤液＋35gNaCl→同方向搅拌，DNA溶解→加入蒸馏水→DNA析出→过滤得到过滤物→放到2mol/LNaCl溶液中溶解→DNA-NaCl溶解液
方案二：30mL滤液＋嫩肉粉（木瓜蛋白酶）→静置10～15分钟→DNA滤液
方案三：30滤液→60～67℃处理→过滤获得DNA滤液
2．4DNA析出与鉴定
在滤液中仍然含有一些杂质，怎样除去这些杂质呢？得到的DNA呈何颜色？
滤液与等体积的冷却酒精混合均匀，静置2～3分钟，析出的白色丝状物就是DNA。DNA呈白色。
怎样鉴定析出的白色丝状物就是DNA呢？阅读教材。
阅读。简述DNA的鉴定过程。
具体做法。试管2支，编号甲乙→各加等量5mLNaCl溶液→甲中放入少量白色丝状物，使之溶解→各加4mL二苯胺，混合均匀→沸水浴5min→观察颜色变化
3．实验操作
制备鸡血细胞液…………加柠檬酸钠，静置或离心
↓
破碎细胞，释放DNA… 加蒸馏水，同一方向快速通方向搅拌
↓→过滤，除去细胞壁、细胞膜等。
溶解核内DNA………… 加入NaCl至2mol/L，同一方向缓慢搅拌
↓
DNA析出……………… 加蒸馏水至0.14mol/L，过滤，在溶解到2mol/L溶液中
↓→除去细胞质中的大部分物质。
DNA初步纯化………… 与等体积95％冷却酒精混合，析出白色丝状物
↓→除去核蛋白、RNA、多糖等。
DNA鉴定……………… 二苯胺，沸水浴，呈现蓝色
其它注意事项：在鸡血中加入柠檬酸钠防止凝固；鸡血静置或离心以提高细胞悬液浓度；使用塑料烧杯；使用尼龙布过滤；玻棒沿同一方向搅拌；玻棒搅拌要缓慢（细胞破裂快速搅拌）；玻棒不要碰到烧杯壁；二苯胺试剂要现用现配等。为了提高DNA纯度，在科学实验中通常使用的洗涤剂有十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、十二烷基硫酸钠（SDS）。
（三）课堂总结、点评
（四）实例探究
例1 在DNA分子的粗提取实验中，两次向烧杯中加入蒸馏水的作用是（ ）
A. 稀释血液、冲洗样品
B. 使血细胞破裂，降低NaCl浓度使DNA析出
C. 使血细胞破裂，增大DNA溶解度
D. 使血细胞破裂，提取含杂质较少的DNA
解析：在该实验过程中，第一次加入蒸馏水的目的是使血细胞过度吸水而破裂，以便核物质溶解。第二次加入蒸馏水是为了降低NaCl浓度至0.14mol/l，因为此时的DNA溶解度最小，可使DNA析出。
例2 在制备鸡血细胞液的过程中，加入柠檬酸钠的目的是（ ）
A. 防止凝血 B. 加快DNA析出 C. 加快DNA溶解 D. 加速凝血
解析：柠檬酸钠的作用是利用柠檬酸根离子与血浆中Ca2+离子结合成柠檬酸钠，降低Ca2+离子浓度，使有关凝血酶活性降低。因此柠檬酸钠是抗凝血物质，防止凝血，有利于鸡血细胞液的制备。
答案：A
☆综合应用
例3 DNA在NaCl溶液中溶解度有二重性，随着NaCl溶液的变化而变化。
（1）请在下列NaCl溶液中选出溶解度能使DNA析出最彻底的一种（ ）和溶解度最高的一种（ ）
A. 0.14mol/l B. 2mol/l C. 0.15mol/l D. 0.3mol/l
（2）DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些物质却可以溶于酒精溶液，利用这一原理可以____________，可以推测溶于酒精中的物质可能有____________。
（3）利用DNA与_____变蓝色的特性，将该物质作为鉴定______的试剂。其实验过程要点是向放有_____的试管中加热4ml的____。混合均匀后，将试管置于___5min，待试管______，观察试管中溶液颜色的变化，这个实验也说明DNA耐___温。
解析：根据实验原理可知DNA在0.14mol/l的NaCl溶液中溶解度最低，在高浓度2mol/l中，溶解度最高。DNA存在于染色体上，为了把DNA和其他物质分开，采取DNA不溶于酒精的方法，目的是除去杂质；利用DNA与二苯胺（沸水浴）成蓝色的特性，可以鉴定提取的DNA。
答案：（1）A；B
（2）除去杂质；某些脂类、蛋白质、糖类或其他大分子物质
（3）二苯胺；DNA；DNA；二苯胺试剂；沸水中水浴加热；冷却后；高
（五）巩固练习
1.在研究DNA的基因样本前，采集来的血样需要蛋白水解酶处理，然后用有机溶剂除去蛋白质。用蛋白水解酶处理血样的目的是（ ）
A.除去血浆中的蛋白质 B.除去染色体上的蛋白质 C.除去血细胞表面的蛋白质
D.除去血细胞中的所有的蛋白质，使DNA释放，便于进一步提纯
2．与析出DNA粘稠物有关的叙述，不正确的是（ ）
A.操作时缓缓滴加蒸馏水，降低DNA的溶解度
B.在操作A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.当丝状粘稠物不再增加时，此时NaCl的浓度相当于0.14mol/L
3．洗涤剂能够瓦解（ ），但对DNA没有影响。
A.细胞壁 B.细胞膜 C.细胞核 D.细胞质
4．在沸水浴的条件下，DNA遇（ ）会被染成蓝色。
A.斐林试剂 B.苏丹Ⅲ染液 C.双缩脲试剂 D.二苯胺
5．在DNA提取过程中，最好使用塑料试管和烧杯，目的是（ ）
A.不易破碎 B.减少提取过程中DNA的损失 C.增加DNA的含量 D.容易洗刷
6．下列操作中，对DNA的提取量影响最小的是（ ）
A.使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，放出DNA等核物质
B.搅拌时，要使用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌
C.在“析出DNA粘稠物”时，要缓缓加蒸馏水，直至溶液中粘稠物不再增加
D.在用酒精沉淀DNA时，要使用冷酒精，甚至再将混合液放入冰箱中冷却
E在DNA的溶解和再溶解时，要充分搅拌
7．DNA的粗提取中，将与滤液体积相等的、冷却的（ ），静置2—3min，溶液中会出现白色丝状物。
A.0．9%的NaCl B.0.14mol/L的NaCl溶液 C.质量分数15%的HCl D.体积分数为95%的酒精溶液
8.以血液为实验材料时，需要向血液中加入（ ），防止血液凝固。
A.醋酸钠 B.龙胆紫 C.柠檬酸钠 D.醋酸洋红
9.在向溶解DNA的NaCl溶液中，不断加入蒸馏水的目的是（ ）
A.加快溶解DNA的速度 B.加快溶解杂质的速度 C.减少DNA的溶解度，加快DNA析出 D.减小杂质的溶解度，加快杂质的析出
10.去除滤液中的杂质时，直接在滤液中加入嫩肉粉，利用嫩肉粉中的（ ）分解蛋白质。
A.胃蛋白酶 B.胰蛋白酶 C.木瓜蛋白酶 D.肠肽酶
答案：DCBDB BDCCC
七、【课余作业】
1、为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？
2．加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么
八、【教学体会】
生物体的性状之所以能够遗传给后代，是由于生物体内具有DNA或RNA这些遗传物质。在教学过程中，教师应当引导学生分析插图，通过图像理解DNA的溶解度，并且掌握分离DNA的原理。教材在实验设计中关于去除滤液中杂质的第二、第三个方案，正是利用了上述不同的特性，从而达到分离DNA和蛋白质的目的。
九、【资料袋】
解开DNA的秘密
当发现基因就是DNA后，人们还是想知道，这个DNA是怎么样的一种东西，它又是通过什么具体的办法把生命的那么多信息传递给新的接班人的呢？
首先人们想知道DNA是由什么组成的，人类总是爱这样刨问底。结果有一个叫莱文的科学家通过研究，发现DNA是由四种更小的东西组成，这四种东西的总名字叫核苷酸，就像四个兄弟一样，它们都姓核苷酸，但名字却有所不同，分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)，这四种名字很难记，不过只要记住DNA是由四种核苷酸只是随便聚在一起的、而且它们相互的连接没有什么规律，但后来核苷酸其实不一样，而且它们相互组合的方式也千变万化，大有奥秘。
现在，人们已基本上了解了遗传是如何发生的。20世纪的生物学研究发现：人体是由细胞构成的，细胞由细胞膜、细胞质和细胞核等组成。已知在细胞核中有一种物质叫染色体，它主要由一些叫做脱氧核糖核酸（DNA）的物质组成。
生物的遗传物质存在于所有的细胞中，这种物质叫核酸。核酸由核苷酸聚合而成。每个核苷酸又由磷酸、核糖和碱基构成。碱基有五种，分别为腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）。每个核苷酸只含有这五种碱基中的一种。
单个的核苷酸连成一条链，两条核苷酸链按一定的顺序排列，然后再扭成“麻花”样，就构成脱氧核糖核酸（DNA）的分子结构。在这个结构中，每三个碱基可以组成一个遗传的“密码”，而一个DNA上的碱基多达几百万，所以每个DNA就是一个大大的遗传密码本，里面所藏的遗传信息多得数不清，这种DNA分子就存在于细胞核中的染色体上。它们会随着细胞分裂传递遗传密码。
人的遗传性状由密码来传递。人大概有2.5万个基因，而每个基因是由密码来决定的。人的基因中既有相同的部分，又有不同的部分。不同的部分决定人与人的区别，即人的多样性。人的DNA共有30亿个遗传密码，排列组成约2.5万个基因。
课件42张PPT。专题5 DNA和蛋白质技术 课题1 DNA的粗提取与鉴定DNA的提取是现代生物技术进行中药鉴别的最关键步骤。总DNA的有效提取要求材料中的DNA尽可能少地降解。但用于生药真实性鉴别的药材在干燥、加工、贮藏等过程中均造成了DNA不同程度的降解，一般DNA的含量也比较低。药材中次生代谢产物含量较高，会干扰提取。另外也可能有微生物引起的外源DNA的污染。DNA的质量将直接关系到实验的成败。不同的研究目的对DNA的纯度和量的要求不尽相同。
请思考：
1．DNA是怎样提取的？
2．DNA是怎样进行鉴定的？
1．DNA的粗提取
(1)基本思路：利用DNA与______、________和______等在物理和化学性质方面的______，提取DNA，去除其他成分。
(2)方法和原理：
①DNA和________等其他成分在不同浓度的______溶液中溶解度不同，利用这一特点选择适当的________就能使DNA充分溶解，而使______沉淀，或者相反，以达到分离目的。
一、DNA的粗提取和鉴定
RNA 蛋白质 脂质 差异 蛋白质 NaCl 盐浓度 杂质 ②DNA不溶于______，但是某些______则可溶于其中。
③______能水解蛋白质，但是对______没有影响。
④大多数蛋白质不能忍受________的高温而发生变性，而DNA在________以上才会变性。
⑤________能瓦解细胞膜，但对DNA无影响。
酒精 蛋白质 蛋白酶 DNA 60～80 ℃ 80 ℃ 洗涤剂 2．DNA的鉴定
在沸水浴的条件下，DNA遇________会被染成蓝色。
二苯胺 二、实验设计
1．选取实验材料
选用______________的生物组织，成功的可能性更大。
2．破碎细胞，获取含DNA的滤液
动物细胞的破碎比较容易，例如，在鸡血细胞液中加入一定量的________，同时________________，过滤后收集滤液即可。如果是植物细胞，需要先用________溶解________。
DNA含量较高 蒸馏水 用玻璃棒搅拌 洗涤剂 细胞膜 3．去除滤液中杂质
(1)方案一：通过控制________的浓度去除______。
(2)方案二：直接向滤液中加入____________，反应10～15 min，________中的____________能够分解蛋白质。
(3)方案三：将滤液放在__________的恒温水浴箱中保温10～15 min，注意严格控制温度范围，使________沉淀析出而________分子还未变性，可以将DNA与蛋白质分离。
NaCl溶液 杂质 嫩肉粉 嫩肉粉 木瓜蛋白酶 60～75 ℃ 蛋白质 DNA 4．DNA的进一步提纯
利用DNA不溶于冷却的________这一原理，可从______中析出较纯净的DNA，此时DNA的状态为____________。
5．DNA的析出与鉴定
(1)DNA的析出：DNA的析出用的是与滤液体积相等的、______的______溶液。
95%酒精 滤液 白色丝状物 冷却 酒精 (2)DNA鉴定：鉴定DNA时在试管中先加入物质的量浓度为________的NaCl溶液5 mL。两支试管中其中一支加入DNA丝状物，各加入二苯胺________。
在沸水浴的条件下，DNA遇__________会被染成蓝色，因此__________可以作为鉴定DNA的试剂。
2 mol/L 4 mL 二苯胺 二苯胺 三、操作提示
(1)以血液为实验材料时，每100 mL血液中需要加入3 g________，防止________。
(2)加入洗涤剂后，动作要________________、________，否则容易产生大量的________，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______________________，导致DNA分子不能形成____________。
(3)鉴定DNA用的染色剂________试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。
柠檬酸钠 血液凝固 轻缓 柔和 泡沫 加剧DNA分子的断裂 絮状沉淀 二苯胺 一、DNA粗提取的原理
1．DNA溶解度
2.DNA与蛋白质对蛋白酶、高温、洗涤剂的耐受性的区别 盐析和高温对DNA活性的影响不同
①盐析过程DNA的空间结构不变，没有变性，只是溶解度降低。
②高温使DNA和蛋白质变性时破坏的键不同。DNA变性时，氢键被破坏，而蛋白质变性时往往破坏二硫键，因此降温时DNA能复性，而蛋白质不能。
特 别
提 醒例1 DNA在NaCl溶液中的溶解度有两重性，随NaCl溶液浓度的变化而变化，则下图所示能反映DNA的溶解度与NaCl溶液浓度之间关系的是( )解析：DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最低。
答案：C
变式
训练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
变式
训练解析：DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，蛋白质可溶，从而把DNA和蛋白质分开。
答案：B二、DNA的粗提取和鉴定的实验过程的分析
2．实验过程中的几点注意事项
(1)实验中两次加入蒸馏水的目的不同：
①第一次的目的是使鸡血细胞吸水涨破，加水后必须充分搅拌，不应少于5 min，使血细胞充分吸水涨破。
②第二次的目的是为了稀释NaCl溶液，使DNA逐渐析出。
(2)实验中三次加NaCl溶液的目的：
①第一次加入NaCl溶液后必须充分搅拌，加速染色质中DNA与蛋白质分离，使DNA充分游离并溶解在NaCl溶液中。
②第二次加入NaCl溶液的目的是使DNA溶解。
③第三次(即DNA鉴定环节)中加NaCl溶液的目的是溶解DNA。
(3)实验中六次搅拌的目的：
①哺乳动物成熟的红细胞不含细胞核，无DNA分子，不能作为提取DNA的实验材料②若选取肝脏细胞或植物细胞，由于肝组织含较多蛋白质纤维，植物组织有胞间连丝和细胞壁，则必须充分研磨。
③过滤时不能用滤纸代替纱布，否则会因DNA被吸附到滤纸上，而导致DNA大量损失。特 别
提 醒④相关试剂的作用辨析：
a．柠檬酸钠：作为抗凝剂，防止血液凝固。
b．洗涤剂：能够瓦解细胞膜，释放内含物DNA。
c．食盐：可以加速核蛋白解体，游离出DNA分子。特 别
提 醒例2 (双选)下表是关于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，正确的是( )解析：在DNA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0.14 mol/L NaCl溶液中的溶解度最低，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(水浴加热)产生蓝色反应。
答案：AC2．下列关于DNA的粗提取和鉴定的有关说法，正确的是( )
A．DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl溶液浓度的增大而增大
B．溶有DNA的NaCl溶液中加入4 mL二苯胺试剂即变蓝色变 式
训 练C．DNA粗提取和鉴定时，选材最好用鸡血而不用猪血
D．提取洋葱的DNA时，在切碎的洋葱中加入一定的洗涤剂和食盐，食盐有利于DNA从细胞中释放出来
变 式
训 练解析：从DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线可知，NaCl溶液在低于0.14 mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的增加而逐渐下降，0.14 mol/L时溶解度最低，当NaCl溶液浓度继续增加时，DNA的溶解度逐渐增加。A项只注重一段范围内的变化，不够全面。二苯胺试剂使用时需要水浴加热才能出现实验现象。猪的成熟红细胞没有细胞核，无DNA，故变 式
训 练不能用于本实验。而提取洋葱的DNA时，食盐的作用是溶解释放出的DNA，洗涤剂的作用才是使DNA从细胞中释放出来。
答案：C
变 式
训 练专题五 课题1
一、选择题
1．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，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．要析出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
[答案] B
[解析] DNA粗提取实验中，玻璃棒的搅拌方向是影响DNA量的最小因素。
2．提取含杂质较少的DNA所用的溶液是 ( )
A．NaCl溶液
B．冷却的体积分数为90%酒精的溶液
C．加热的体积分数为90%酒精的溶液
D．冷却的体积分数为95%酒精的溶液
[答案] D
[解析] 含杂质较少的DNA提取所用的溶液为冷却的体积分数为95%的酒精。
3．如果在除杂中选择方案一，初步析出DNA所用药品的浓度和名称是 )
A．0.1g·L－1的柠檬酸钠溶液
B．2mol·L－1的NaCl溶液
C．0.14mol·L－1的NaCl溶液
D．体积分数为95%的溶液
[答案] C
[解析] 方案一中初步析出DNA所用药品及浓度为0.14mol·L－1的NaCl溶液。
4．鉴定DNA的试剂是 ( )
A．斐林试剂 B．苏丹Ⅲ染液
C．双缩脲试剂 D．二苯胺试剂
[答案] D
[解析] 鉴定DNA的试剂为二苯胺试剂。
5．能分解细胞膜的是 ( )
A．蒸馏水 B．HCl溶液
C．酒精 D．洗涤剂
[答案] D
[解析] 洗涤剂可以分解细胞膜。
6．在除去杂质时选择方案三(见教材)，将滤液放要60～70℃的恒温水浴箱中保温10～15min的原因是 ( )
A．使DNA变性
B．使蛋白质变性
C．使DNA和蛋白质变性
D．分解蛋白质
[答案] B
[解析] 方案三中题示处理的目的是使蛋白质变性。
二、非选择题
7．如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的相关操作。
(1)图中实验材料A可以是________等，研磨前加入的B应该是________。
(2)通过上述所示步骤得到滤液C后，再向滤液中加入2mol/L的NaCl溶液的目的是________，再过滤到滤液D，向滤液D中加入蒸馏水的目的是________________________________________________。
(3)在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入体积为2mL的4种溶液中，经搅拌后过滤，获得如表所示的4种滤液，含DNA最少的是滤液________。
1
B液中
搅拌研磨后过滤
滤液E
2
2mol/L的NaCl溶液
搅拌后过滤
滤液F
3
0.14mol/L的NaCl溶液中
搅拌后过滤
滤液G
4
冷却的95%的酒精溶液中
搅拌后过滤
滤液H
(4)DNA鉴定的原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[答案] (1)洋葱(菜花等) 洗涤剂和食盐
(2)使DNA溶解 使DNA(溶解度下降而沉淀)析出
(3)H
(4)在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色
[解析] 本题考查了“DNA的粗提取与鉴定”的原理及分析。(1)用洋葱、菜花等破碎细胞时，加入一定量的洗涤剂和食盐，洗涤剂可以溶解细胞膜，有利于DNA的释放，食盐主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。(2)在含有DNA的滤液中，加入2mol/L的NaCl溶液，可以使DNA溶解而杂质析出；在滤液D中加入蒸馏水，当NaCl溶液浓度为0.14mol/L时，DNA溶解度最小而析出。(3)在滤液E中只是除去了部分杂质，则含DNA较多；在滤液F中，除去了较多的蛋白质等，则含DNA最多；在滤液G中，因DNA析出，则含DNA较少；在滤液H中，因DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精，则含DNA最少。(4)DNA遇二苯胺(沸水浴)会被染成蓝色。
一、选择题
1．某同学用洋葱进行DNA粗提取和鉴定实验，操作错误的是 ( )
A．加入洗涤剂后用力进行快速、充分的研磨
B．用蛋白酶纯化过滤后的研磨液中的DNA
C．加入酒精后用玻璃棒轻缓搅拌
D．加二苯胺试剂摇匀后沸水浴加热
[答案] A
2．若选择的实验材料为植物细胞，破碎细胞时要加入一定量的洗涤剂和食盐。加入食盐的目的是 ( )
A．促进DNA的溶解 B．分离DNA和蛋白质
C．溶解细胞膜 D．溶解蛋白质
[答案] A
[解析] 该实验中加入食盐的目的是促进DNA的溶解。
3．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] NaCl溶液可以使蛋白质水解并使染色质中的DNA分离出来。
4．以血液为实验材料进行DNA的粗提取实验中，加入柠檬酸钠的目的是 )
A．防止血液凝固 B．加快DNA析出
C．加快DNA溶解 D．加速凝血
[答案] A
[解析] 柠檬酸钠可以防止血液凝固。
5．(2017·江苏质检)在高中生物学实验中多次用到酒精，下列关于酒精使用的叙述，正确的是 ( )
A．DNA粗提取实验中，用体积分数为95%的冷酒精提纯DNA
B．体积分数为95%的酒精常用作医用和实验室的消毒
C．在脂肪鉴定实验中，可用体积分数为50%的酒精溶液固定脂肪滴
D．用体积分数为70%的酒精提取绿叶中色素，实验现象不受影响
[答案] A
[解析] 由于DNA不溶于95%冷酒精，而蛋白质等杂质可溶，因此DNA粗提取实验中可利用此原理来提纯DNA，A项正确；医用和实验室消毒的酒精浓度为75%，B项错误；在脂肪鉴定实验中，可用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色，C项错误；提取绿叶中色素时应用无水乙醇，因为色素不溶于水，因此用体积分数为70%的酒精一定会影响实验现象，故D项错误。
二、非选择题
6．请根据下列有关实验及结果，回答问题：
在DNA的粗提取与鉴定实验中，为得到含DNA的黏稠物，某同学进行了如下操作，最后所得含DNA黏稠物极少，导致下一步实验无法进行，请指出该同学实验操作中的几处错误并改正。
①在新鲜的家鸽血中加入适量的柠檬酸钠，经离心后，除去血浆，留下血细胞备用。
②取5mL～10mL血细胞放入50mL的烧杯中，并立即注入20mL物质的量浓度为0.015mol/L的NaCl溶液，快速搅拌5min后经滤纸过滤，取其滤液。
③向滤液中加入40mL物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液，并用玻璃棒沿一个方向搅拌1min。
④向上述溶液中缓缓加入蒸馏水，同时用玻璃棒沿一个方向不停地轻轻搅拌，直到溶液中出现丝状物为止，再进行过滤，得到含DNA的黏稠物。
请帮该同学指出错误并加以改正：
(1)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
[答案] (1)第②步中“并立即注入20mL物质的量浓度为0.015mol/L的NaCl溶液快速搅拌”应改为“缓慢贴壁加入蒸馏水，并轻轻地沿一个方向不停地均匀搅拌。”
(2)第②步中的“滤纸”应改为“纱布”
(3)第④步中“直到溶液中出现丝状物为止”应改为“直到溶液中丝状物不再增加为止”
[解析] 本题考查DNA的粗提取与鉴定实验的相关知识，红细胞的破裂需在清水中进行；第一次过滤，是除去细胞碎片；DNA在滤液中，因此不能用滤纸过滤；丝状物出现时才刚刚开始析出DNA，应让DNA完全析出。
