(共56张PPT)
专题5 DNA和蛋白质技术
课题1 DNA的粗提取与鉴定
一、基础知识
1.提取DNA
的方法和原理:
(1)提取生物大分子的基本思路:选用一定的物理或化学方法分离具有_______
_____________的生物大分子。
(2)提取DNA的方法:利用DNA与RNA、_______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。
必备知识·自主学习
不同物
理或化学性质
蛋白质
2.DNA的溶解性:
(1)DNA在NaCl溶液中的溶解度:
据图分析可知,DNA在不同浓度的NaCl溶液
中的溶解度不同,其中在___________NaCl
溶液中溶解度最低。?
(2)DNA在酒精溶液中的溶解性:DNA_______酒精溶液,但是细胞中的某些蛋白质
_____酒精溶液。
0.14
mol/L
不溶于
溶于
3.DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性:
(1)对酶的耐受性:蛋白酶能水解_______,但对DNA没有影响。
(2)对温度的耐受性:大多数蛋白质不能忍受__________的高温,而DNA在______
以上才会变性。?
(3)对洗涤剂的耐受性:洗涤剂能够瓦解_______,但对DNA没有影响。
4.DNA的鉴定:在_______的条件下,DNA与_______反应呈现蓝色。
蛋白质
60～80
℃
80
℃
细胞膜
沸水浴
二苯胺
二、实验设计
1.实验材料的选取:选用DNA含量_________的生物组织。
2.破碎细胞,获取含DNA的滤液:
(1)动物细胞的破碎。
①选材及方法:选用动物细胞作为实验材料时,由于其无_______,因此可直接采
用吸水涨破的方法。
②过程:以鸡血为例。
在鸡血细胞液中加入一定量的_______,同时用_______搅拌,细胞会吸水涨破,然
后用纱布过滤,过滤后收集滤液即可。
相对较高
细胞壁
蒸馏水
玻璃棒
(2)植物细胞的破碎。
①方法:需要先用_______溶解细胞膜。
②过程:以提取洋葱的DNA为例。
在切碎的洋葱中加入一定的_____________,进行充分地搅拌和_____,过滤后收
集研磨液。
洗涤剂
洗涤剂和食盐
研磨
3.去除滤液中的杂质:
方案一
利用DNA
在不同浓度的NaCl溶液中_______不同,通过控制
NaCl溶液的_____去除杂质
方案二
直接在滤液中加入_______,反应10～15
min,嫩肉粉中的
___________能够分解蛋白质
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
溶解度
浓度
嫩肉粉
木瓜蛋白酶
60～75
℃
4.DNA的析出:利用DNA不溶于_______________这一原理,可从DNA溶液中析出比
较纯净的DNA,此时DNA的形态为___________。
5.DNA的鉴定:将析出的DNA溶解于5
mL物质的量浓度为___________________中,
再加入4
mL的_______试剂,沸水浴加热5
min,冷却后观察溶液的颜色,同时设
计不含DNA的NaCl溶液作为对照。?
冷却的酒精溶液
白色丝状物
2
mol/L
的NaCl溶液
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柠檬酸钠,目的是_______
_______。
2.加入洗涤剂后,动作要轻缓、柔和,否则容易产生___________,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______________,
导致DNA
分子不能形成絮状沉淀。
3.鉴定DNA
用的二苯胺试剂要_________,否则会影响鉴定的效果。
防止血
液凝固
大量的泡沫
DNA分子的断裂
现配现用
【易错辨析】
1.DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,但它们都能溶
于酒精溶液。
(
)
分析:DNA不溶于酒精溶液,而某些蛋白质等杂质可以溶于酒精溶液。
2.制备鸡血细胞液的过程中,加入柠檬酸钠的目的是加快DNA析出。(
)
分析:柠檬酸钠是抗凝血物质,可防止凝血,有利于鸡血细胞液的制备。
3.蛋白酶只能水解蛋白质,不能水解DNA。
(
)
4.在用95%的冷酒精析出DNA时,应用玻璃棒沿同一个方向轻轻搅拌。
(
)
×
×
√
√
5.在实验中两次加入蒸馏水,均是为了析出DNA。
(
)
分析:两次加蒸馏水,第一次是为了使细胞吸水破裂释放出核物质(DNA),第二次
是为了降低NaCl溶液的浓度使DNA析出。
6.在析出DNA时,要缓缓加入蒸馏水,直到出现絮状物为止。
(
)
分析:出现絮状物时表明开始析出DNA,应继续缓缓加入蒸馏水,直到白色的絮状
物不再增加为止。
7.洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度。
(
)
分析:洗涤剂可以溶解细胞的细胞膜,但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度。
×
×
×
关键能力·合作学习
一、DNA与蛋白质在理化性质方面的差异
比较项目
DNA
蛋白质
在NaCl溶液
中的溶解性
2
mol/L
溶解
盐析
0.14
mol/L
析出
溶解
溶解规律
随NaCl溶液
浓度的升高,溶
解度逐渐降低
在酒精溶液中的溶解性
析出
溶解
对高温的耐受性
80
℃以上才会变性
不能忍受60～80
℃
比较项目
DNA
蛋白质
对蛋白酶的耐受性
无影响
水解
鉴定方法
与二苯胺在
沸水浴条件
下反应呈蓝色
与双缩脲试剂
反应呈紫色
易错提醒:
根据DNA的溶解性判断DNA的去向
(1)DNA在2
mol/L的NaCl溶液中溶解,过滤后要保留滤液,不要舍弃滤液,否则提取不到DNA。
(2)DNA在0.14
mol/L
的NaCl溶液中析出,过滤后要保留黏稠物,舍弃滤液,否则提取不到DNA。
(3)DNA在酒精溶液中析出,用玻璃棒卷起丝状物即可,不用过滤。
【选修对接必修】
对接必修1:酶的特性
(1)蛋白酶能水解蛋白质,但是对DNA没有影响,说明酶具有_______的特点。
(2)大多数蛋白质不能忍受60～80
℃的高温,原因是_____________________
_______。DNA在80
℃以上才会变性,说明____________。
对接必修1:观察细胞中的DNA和RNA分布
(1)鸡血细胞的DNA主要分布在_______内,另外还存在于_______中,RNA大部分
存在于_______中。
(2)甲基绿使DNA呈现_____,吡罗红使
RNA呈现_____。
专一性
高温能破坏蛋白质的空
间结构
DNA能耐高温
细胞核
线粒体
细胞质
绿色
红色
【典题通关】
DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl溶液浓度的变化而变化。回答下列问题。
(1)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______________(在画线处填选项)。?
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DNA的试剂,需要的反应条件是____________________。
?
【解题关键】解答本题的关键:
(1)明确DNA在NaCl溶液中的溶解度变化。
(2)分析细胞中的物质成分。
【解析】(1)DNA在0.14
mol/L
NaCl溶液中的溶解度最低,超过或低于该浓度,DNA的溶解度逐渐变大。
(2)细胞中除含DNA外,还含有蛋白质、脂质、糖类和其他大分子物质。
(3)在沸水浴的条件下,DNA与二苯胺反应呈蓝色。
答案:(1)A B
(2)除去杂质 某些蛋白质、脂质、糖类和其他大分子物质
(3)二苯胺 沸水中水浴加热
【方法规律】DNA的溶解性和鉴定方法
(1)DNA在NaCl溶液中的溶解度,随着NaCl溶液浓度变化而改变。当NaCl溶液的物质的量浓度为2
mol/L时,DNA的溶解度较大,浓度为0.14
mol/L时,DNA的溶解度最低。利用这一原理,可以使溶解在氯化钠溶液中的DNA析出。
(2)DNA不溶于酒精溶液,但是细胞中的某些物质则可以溶于酒精溶液。利用这一原理,可以进一步提取出含杂质较少的DNA。
(3)DNA中含有脱氧核糖,能与二苯胺(沸水浴)反应生成蓝色物质,因此,二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。
【跟踪小练】
1.下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述正确的是
( )
A.利用DNA能溶于酒精溶液,而蛋白质不溶于酒精溶液,可将DNA与蛋白质分离
B.利用高温能使DNA变性,却对蛋白质没有任何影响的特性,可将DNA
与蛋白质分离
C.利用DNA在0.14
mol/L
NaCl溶液中溶解度最大的特点,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
【解题关键】解答本题的关键有以下三点:
(1)DNA和蛋白质的溶解性差异。
(2)DNA和蛋白质对温度的耐受性的差异。
(3)DNA和蛋白质对酶的耐受性的差异。
【解析】选D。DNA不溶于酒精,而蛋白质等杂质溶于酒精,A项不正确。蛋白质比DNA对温度的耐受性更差,因此更容易变性,B项不正确。DNA在0.14
mol/L
NaCl溶液中溶解度最小,而蛋白质在该浓度的NaCl溶液中溶解度较大,因此可将DNA与蛋白质分离,C项不正确。嫩肉粉中的木瓜蛋白酶只能催化蛋白质水解,而对DNA没有影响,因此,可将DNA与蛋白质分离,D项正确。
【互动探究】在DNA的粗提取过程中,使用嫩肉粉分离DNA与蛋白质的原理是什么?
提示:利用了酶的专一性,嫩肉粉中的木瓜蛋白酶只能催化蛋白质水解,不能催化DNA水解。
2.关于DNA粗提取的实验材料的选择,也经过了多次实验效果的比较,最终选择鸡血作为实验材料。请回答下列问题:
(1)鸡血细胞中红细胞有________________。家鸡属于鸟类,新陈代谢旺盛,因而血液中________细胞数目较多,可以提供丰富的________________________。
?
(2)生活在牧区的人们,采集牛、羊和马血比较方便,若他们按实验要求完成实验步骤后,结果是______________________,这是因为这些动物和人一样,成熟的红细胞中____________。但若改用动物肝脏作为实验材料,实验就能顺利进行,这是因为________________________。?
(3)若选用洋葱作为实验材料,需将洋葱切碎后,加入一定量的____________________,进行________________________________。?
【解析】(1)选用鸡红细胞是因为鸟类红细胞中有细胞核,其代谢旺盛,红细胞数目多,DNA较易提取。
(2)哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核,提取不到DNA,而肝脏细胞中有细胞核,可以作为提取DNA的材料。
(3)植物细胞由于具有细胞壁,无法吸水破裂,因此必须进行研磨后,才能提取。
答案:(1)细胞核 红 DNA
(2)很难提取到DNA 无细胞核 肝细胞有细胞核
(3)洗涤剂和食盐 搅拌和研磨
【互动探究】
(1)生活在海边的人们能不能用鱼血作为提取DNA的材料?为什么?
提示:能。鱼血细胞内有细胞核,其中含有DNA。
(2)选用洋葱做实验时,为了使研磨更充分,能不能添加二氧化硅?解释原因。
提示:可以。二氧化硅有助于研磨,对于破坏植物细胞有很好的辅助作用。
二、DNA的粗提取与鉴定的实验操作
2.以菜花为实验材料进行DNA的粗提取:
3.DNA的鉴定:
(1)实验原理:DNA+二苯胺→蓝色
(2)实验装置:如图。
(3)实验步骤。
实验步骤
1号试管
2号试管
①
2
mol/L
NaCl溶液
5
mL
5
mL
②
DNA丝状物
不加
加入
③
加入二苯胺试剂
4
mL
4
mL
④
沸水浴
5
min
5
min
⑤
实验结果
不变蓝
变蓝
4.结果分析:
(1)观察提取的DNA颜色:如果不是白色丝状物,说明DNA中的杂质较多。
(2)二苯胺法鉴定:二苯胺鉴定出现蓝色说明实验基本成功,如果不呈现蓝色,可能所提取的DNA含量低,或是实验操作中出现错误,需要重新提取。
易错提醒:
影响DNA粗提取与鉴定实验成功的两个关键
(1)提取DNA时所用的容器最好选用塑料容器,因为DNA
容易附着在玻璃容器上,用玻璃容器会减少DNA的提取量。
(2)过滤含DNA
的滤液时,不能用滤纸代替纱布,否则会因DNA被吸附到滤纸上而损失大量DNA。
5.与DNA的提取与鉴定有关试剂的用途及原理:
试剂
浓度
用途
原理
NaCl
溶液
2
mol/L
溶解DNA
DNA在NaCl溶液中的溶解度随溶液浓度的变化而改变,溶解度在
2
mol/L时较大、0.14
mol/L时最小
0.14
mol/L
析出DNA
酒精
95%(体
积分数)
除杂质以
提纯DNA
DNA不溶于酒精,但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精
二苯
胺
鉴定剂
DNA遇二苯胺(沸水浴)会变成蓝色
柠檬
酸钠
0.1
g/mL
抗凝剂
除去血液中的钙离子,防止血液凝固
【典题通关】
如图是利用鸡血进行DNA粗提取的基本操作,回答下列问题。
(1)若乙为鸡血细胞液,则甲为________,该操作的实验目的是______________。?
(2)若乙为含DNA的浓NaCl溶液,则甲为________,该操作的实验目的是去除________(填“不溶”或“可溶”)性杂质。?
(3)若该操作玻璃棒上能卷起白色丝状物,则甲为____________________。?
【解题关键】解答本题应注意:
(1)明确烧杯中的液体成分;
(2)分析DNA在NaCl溶液中的溶解度。
【解析】(1)向鸡血细胞液中加蒸馏水,其目的是使鸡血细胞吸水涨破释放出DNA。
(2)向含DNA的浓NaCl溶液中加入蒸馏水,DNA溶解度降低会析出,从而去除可溶性杂质。
(3)DNA和杂质分子在95%的冷酒精溶液中溶解度存在差异,DNA不溶于酒精溶液,但细胞中的某些蛋白质溶于酒精溶液,故可去除溶于酒精溶液的杂质,向烧杯内溶解有DNA的NaCl溶液中加入95%的冷酒精溶液,可用玻璃棒卷起白色丝状物(DNA)。
答案:(1)蒸馏水 使鸡血细胞吸水涨破释放出DNA
(2)蒸馏水 可溶
(3)95%的冷酒精溶液
【误区警示】(1)第(2)小题误认为加蒸馏水溶解DNA,从而错误认为加蒸馏水的目的是去除不溶性杂质。
(2)第(3)小题误认为加蒸馏水析出DNA,其实是用95%的冷酒精溶液进一步纯化DNA。
【跟踪小练】
1.在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中,下列叙述正确的是
( )
A.用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至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2
mol/L
NaCl溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色
D.由于DNA对高温耐受性较差,故需向DNA滤液中加入冷酒精
【解析】选B。DNA在浓度为0.14
mol/L
NaCl溶液中的溶解度最低,因此用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14
mol/L,DNA析出,应该去除滤液,A错误;根据DNA和蛋白质的溶解度以及对酶的耐受性不同,调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质,B正确;将丝状物溶解在2
mol/L
NaCl溶液中,加入二苯胺试剂后要经过沸水浴才能呈现蓝色,C错误;由于DNA不溶于酒精,蛋白质溶于酒精,因此需向DNA滤液中加入冷酒精以进一步纯化DNA,D错误。
【补偿训练】
(2020·菏泽高二检测)某同学用菜花进行DNA
粗提取和鉴定实验,下列操作错误的是
( )
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.加入酒精溶液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】选A。加入洗涤剂后研磨动作要轻缓、柔和,否则容易产生大量的泡沫,不利于后续步骤的操作,A错误;利用蛋白酶分解杂质蛋白质,从而使DNA与蛋白质分开,起到纯化的作用,B正确;加入酒精溶液,静置2～3
min后,溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA,用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌,防止断裂,C正确;用二苯胺鉴定DNA需要沸水浴加热,D正确。
2.回答下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的问题。下图为该实验过程中的一些重要操作示意图。
(1)正确的操作顺序是____________。(请用字母和箭头表示)?
(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____________的才能使用,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____________试剂后沸水浴,如果出现____________则证明该丝状物的主要成分为DNA。
【解题关键】解答本题需要从以下两点理解实验操作步骤:
(1)烧杯内含有什么物质。
(2)添加的物质是什么。
【解析】(1)(2)图A为往含DNA的浓NaCl溶液中加入95%酒精溶液,目的是提取较纯净的DNA。图B为单层纱布过滤,目的是获得含DNA的滤液。图C为往鸡血细胞液中添加蒸馏水,目的是破碎细胞,释放核物质。图D为往2
mol/L
NaCl溶液中加入DNA丝状物,目的是溶解DNA。图E为往DNA浓NaCl溶液中加入蒸馏水,目的是降低NaCl溶液的浓度,析出DNA。根据DNA粗提取的实验流程:破碎细胞(释放DNA)→过滤→溶解核内DNA→过滤→析出DNA→过滤→DNA再溶解→提取含杂质较少的DNA。可以判断正确的操作顺序为:C→B→E→D→A。
(3)图A为往含DNA的浓NaCl溶液中加入95%酒精溶液,目的是提取较纯净的DNA。因为DNA在冷却的酒精溶液中溶解度更低,因此需要将酒精溶液充分预冷后使用。
(4)鉴定DNA可以利用二苯胺试剂,DNA与该试剂在沸水浴的条件下变蓝色。
答案:(1)C→B→E→D→A
(2)加速细胞的破裂 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
(4)二苯胺 蓝色
【知识总结】DNA粗提取与鉴定实验中四个关键操作的目的
(1)两次加入蒸馏水:
次数
实验步骤
目的
第一次
第(1)步
使鸡血细胞吸水涨破
第二次
第(5)步
稀释NaCl溶液,使DNA
逐渐析出
(2)三次加NaCl溶液:
次数
实验步骤
目的
第一次
第(3)步
溶解DNA,析出蛋白质等杂质
第二次
第(7)步
使DNA再溶解,为了获得含杂质较少的DNA
第三次
DNA
鉴定
溶解DNA,以便DNA与二苯胺反应
(3)三次过滤:
次数
纱布层数
目的
第一次
单层
除去细胞破碎后的细胞膜、核膜、糖类、
蛋白质等,获得含核物质的滤液
第二次
两层
除去不溶于2
mol/L
NaCl溶液中的
蛋白质等杂质,获得含DNA的滤液
第三次
多层
除去溶于0.14
mol/L
NaCl溶液中的
杂质,获得含DNA的丝状物
(4)六次搅拌:
次数
实验操作
目 的
第一次
搅拌加蒸馏水的鸡血细胞液
加速细胞破裂
第二次
搅拌含DNA的高浓度盐溶液
加速DNA的溶解
第三次
搅拌加蒸馏水的NaCl溶液
析出DNA
第四次
搅拌含DNA的高浓度盐溶液
加速DNA的溶解
第五次
搅拌含DNA
的酒精溶液
提取含杂质
较少的DNA
第六次
搅拌含DNA
白色
丝状物的盐溶液
加速DNA的溶解课时素养评价
十 DNA的粗提取与鉴定
(30分钟 100分)
一、选择题(共5小题,每小题8分,共40分)
1.下列关于用新鲜的菜花进行DNA粗提取的叙述,正确的是
( )
A.向菜花组织中加入蒸馏水并搅拌即可释放核DNA
B.加入洗涤剂的作用是瓦解细胞膜并溶解DNA
C.利用DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同,可粗提取DNA
D.在滤液中加入冷却酒精的目的是使DNA溶于酒精
【解析】选C。菜花细胞为植物细胞,有细胞壁保护,因此加蒸馏水不会吸水涨破,A错误;加入洗涤剂的作用是瓦解细胞膜,但不能溶解DNA,B错误;利用DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同可粗提取DNA,C正确;DNA不溶于酒精,加入冷却酒精的目的是使某些蛋白质溶于酒精,D错误。
2.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
( )
①0.1
g/mL的柠檬酸钠溶液
②2.00
mol/L的NaCl溶液
③0.14
mol/L的NaCl溶液
④体积分数为95%的冷酒精溶液
A.①③ B.②③ C.②④ D.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0.14
mol/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。
3.DNA粗提取实验中,应尽可能避免DNA断裂和降解。下列相关操作正确的是
( )
A.以菜花为材料进行研磨时,可以适当加热以促进DNA溶解
B.向DNA溶液中迅速加入蒸馏水,使DNA快速析出
C.将丝状物溶解到2
mol·L-1NaCl溶液中后,加水析出
D.向DNA溶液中加入冷却的酒精并沿同一方向缓慢搅拌
【解析】选D。植物细胞有细胞壁保护着,所以以菜花为实验材料时需要研磨,加入食盐和洗涤剂,不需要加热,A错误;加入蒸馏水时要缓慢,B错误;DNA丝状物溶解在2
mol/L
NaCl
溶液中,加体积分数为95%的冷酒精析出DNA,C错误;DNA不溶于酒精,因此可向DNA溶液中加入体积分数为95%的冷酒精并沿同一方向缓慢搅拌析出DNA,D正确。
4.下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验操作的说法中,正确的是
( )
A.该实验中有两次加入蒸馏水,均是为了析出DNA
B.该实验中多次要求用玻璃棒单向搅拌,目的是搅拌均匀
C.该实验中有3次过滤,过滤时使用尼龙布层数与DNA的存在状态有关
D.实验3次加入NaCl溶液,第二次的目的是析出DNA
【解析】选C。两次加蒸馏水,第一次是为了使细胞吸水破裂释放出DNA,第二次是为了降低NaCl溶液的浓度从而析出DNA,故A项不正确。该实验操作中6次用到玻璃棒搅拌,除最后一步未强调方向外,其余均要求单向搅拌,其目的是防止DNA细丝被打碎,B项不正确。该实验中有3次过滤,过滤时使用尼龙布层数与DNA存在状态有关,C项正确。实验中3次加入NaCl溶液,均是为了溶解DNA,其中第二次加入NaCl溶液溶解DNA后,再用蒸馏水调节NaCl溶液的浓度至
0.14
mol/L,DNA才析出,D项不正确。
【知识总结】影响DNA提取量的因素分析
(1)DNA是否充分释放。
①鸡血细胞等动物细胞是否充分破裂。
②植物细胞研磨是否充分。
(2)DNA是否能够充分析出。
①调节NaCl溶液浓度时一定要调到0.14
mol/L,高于或低于该浓度时DNA析出均不充分。
②酒精溶液是否经过冷却处理,冷却的酒精溶液中DNA溶解度更低。
5.下列利用菜花进行“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,正确的是
( )
A.采用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA的方法可去除部分杂质
B.在切碎的菜花中加入一定量的洗涤剂和食盐,充分研磨,过滤后弃去滤液
C.用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14
mol/L,用单层滤纸过滤获取析出物
D.将白色丝状物溶解在NaCl溶液中,加入二苯胺试剂后振荡,观察颜色变化
【解析】选A。DNA和蛋白质在NaCl溶液中的溶解度不同,因此采用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA的方法可去除部分杂质,A项正确。在切碎的菜花中加入一定量的洗涤剂和食盐,充分研磨,此时DNA呈溶解状态,过滤后应保留滤液,B项不正确。用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14
mol/L,此时DNA析出,应用多层尼龙布过滤,获取析出物,C项不正确。加入二苯胺试剂后,应在沸水浴中加热后,观察颜色变化,D项不正确。
【互动探究】C项中如果用单层滤纸过滤,其结果会有何影响?
提示:由于滤纸吸附DNA,析出物会附着于滤纸上不易脱离。
二、非选择题(共4小题,共60分)
6.(15分)“DNA的粗提取与鉴定”实验中,A、B、C、D、E五个小组除下表中所列处理方法不同外,其他操作步骤均相同且正确,但实验结果却不同。
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
A
鸡血
蒸馏水
体积分数为95%的酒精(25
℃)
二苯胺
B
菜花
蒸馏水
体积分数为95%的酒精(冷却)
双缩脲
C
人血浆
蒸馏水
体积分数为95%的酒精(冷却)
二苯胺
D
人血细胞
2
mol/L的氯化钠
0.14
mol/L的氯化钠
双缩脲
E
鸡血
蒸馏水
体积分数为95%的酒精溶液(冷却)
二苯胺
(1)实验材料选择错误的组别是__________________,其原因是__?_________
______________________________________。?
(2)实验步骤(不包括实验材料)均正确,但得不到DNA的组别是____________。?
(3)沸水浴中试管颜色变蓝的组别是______________;蓝色较淡的是________________,其原因是__?_____________________________。?
(4)B组实验不成功的最主要原因是?_____________________________。?
【解析】(1)人的血浆中没有细胞结构,人成熟的红细胞没有细胞核,在这些材料中不能得到DNA或得到的DNA很少。
(2)血细胞中有少量的白细胞,其中有DNA,所以只有C组人血浆中没有DNA。
(3)冷却的酒精溶液对DNA有较好的凝集效果,而A组中为25
℃的酒精溶液。
(4)菜花细胞外有细胞壁起保护作用,在蒸馏水中不会破裂,所以不能得到DNA。
答案:(1)C、D 人的血浆中没有细胞结构,人成熟的红细胞中没有细胞核,选用这些材料得不到DNA或得到的DNA很少
(2)C (3)A、E A
冷却的酒精溶液对DNA的凝集效果较佳,该组使用的是
25
℃的酒精溶液
(4)菜花细胞在蒸馏水中不能被破坏,得不到DNA(应采用研磨的方法)
7.(15分)在“DNA的粗提取与鉴定”实验中,A、B、C三个小组分别选择不同材料进行实验,表中①～⑤表示不同的操作,请分析回答:
组别
材料选择
提取核物质
纯化DNA
鉴定DNA
A
鸡血
①
B
洋葱
②
C
猪肝
③
④
⑤
(1)鸡血是理想的实验材料,理由是____________________________________。?
(2)简要说明①操作的基本过程:
______________________________。?
(3)下列是④操作的两个方案,请分析其原理。
方案一:直接在滤液中加入嫩肉粉,反应10～15
min。
原理:?______________________________________________________。?
方案二:将滤液放在60～75
℃的恒温水浴箱中保温10～15
min,注意严格控制温度范围。
原理:?______________________________________________________。?
(4)⑤过程需要用到的试剂是________________________________。?
【解析】(1)鸡血细胞中DNA含量丰富,材料易得,鸡血细胞极易吸水涨破,是理想的实验材料。
(2)采用鸡血提取核物质的基本操作是:先加入一定量的蒸馏水,同时用玻璃棒搅拌,让红细胞吸水涨破,再过滤收集滤液即可。
(3)嫩肉粉中含木瓜蛋白酶,能分解蛋白质,不分解DNA,从而纯化DNA;
DNA和蛋白质对高温耐受性不同,在60～75
℃的条件下,蛋白质变性,而DNA不受影响,从而将蛋白质与DNA分开。
(4)在沸水浴条件下,DNA与二苯胺反应呈现蓝色,因此,二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。
答案:
(1)鸡血细胞中DNA含量丰富,材料易得;鸡血细胞极易吸水涨破
(2)先加入一定量的蒸馏水,同时用玻璃棒搅拌,过滤后收集滤液即可
(3)嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能分解蛋白质,而对DNA无影响,从而除去蛋白质杂质
DNA和蛋白质对高温耐受性不同,60～75
℃的条件下,蛋白质变性,而DNA不受影响,从而将DNA与蛋白质分开
(4)二苯胺试剂
8.(15分)实验中对DNA进行鉴定时,按下表所示的操作进行,结果如图所示:
试管序号
A
B
1
加2
mol/LNaCl溶液5
mL
加2
mol/LNaCl溶液5
mL
2
不加提取的丝状物
加入提取的丝状物并搅拌
3
加4
mL二苯胺,混匀
加4
mL二苯胺,混匀
4
沸水浴5
min
沸水浴5
min
(1)本实验的原理是________________。?
(2)实验现象是:A____________;B________________。?
实验结论是_____________________________________。?
(3)B试管完成1、2、3的操作后溶液颜色是_______________________。?
(4)在沸水中加热的目的是____________________,同时说明DNA对高温有较强的________________。?
(5)A试管在实验中的作用是____________________。?
(6)B试管中溶液颜色的变化程度主要与____________________________有关。?
【解析】(1)DNA在沸水浴的情况下与二苯胺反应会呈现蓝色。
(2)由于A试管内没加提取的丝状物,因此A试管中溶液不变蓝,B试管中溶液逐渐变蓝色,由此得出结论:提取的丝状物为DNA。
(3)DNA与二苯胺反应的条件是沸水浴,未进行沸水浴时溶液不变蓝,因此B试管完成1、2、3的操作后不变蓝。
(4)实验中沸水浴加热5
min的目的是加快颜色反应速度,同时说明DNA分子对高温有较强的耐受性。
(5)A试管未加入提取的丝状物,其他操作均与B试管相同,因此作为对照实验。
(6)B试管中溶液颜色的变化程度主要与加入试管中的DNA(丝状物)的多少有关,DNA含量越多,颜色越深。
答案:(1)DNA在沸水浴的情况下与二苯胺反应呈现蓝色 (2)溶液不变蓝色 溶液逐渐变蓝色 提取的丝状物为DNA
(3)基本不变(不呈浅蓝色)
(4)加快颜色反应速度 耐受性 (5)对照
(6)加入试管中的DNA(丝状物)的多少
9.(15分)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2
mol/L的NaCl溶液的目的是________________________,再过滤得到滤液D,向滤液D中加入蒸馏水的目的是________________________________。?
(3)在该实验中,将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入体积为2
mL的4种溶液中,经搅拌后过滤,获得如下表所示的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
2
mol/L的NaCl溶液中
搅拌后过滤
滤液F
3
0.14
mol/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_______________________________________________。?
【解析】(1)用洋葱、菜花等作为实验材料,在破碎细胞时,研磨前需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,食盐的主要成分是NaCl,有利于DNA的溶解。
(2)在含有DNA的滤液中,加入2
mol/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浓度降低到0.14
mol/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,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。
答案:(1)洋葱、菜花 洗涤剂和食盐
(2)使DNA溶解 使DNA析出
(3)H
(4)在沸水浴条件下,DNA遇二苯胺会被染成蓝色
