高考生物一轮总复习选择性必修3生物与技术第10单元生物技术与工程鉴定DNA片段的扩增及电泳鉴定课件

7．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向一个方向搅拌，使絮 状物缠绕在玻璃棒上。
(注：“＋”越多表示蓝色越深)
分析上述实验过程，回答下列问题： (1)该探究性实验课题名称是_探__究__不__同__材__料__和__不__同__保__存__温__度__对__D__N_A__ _提__取__量__的__影__响______。 (2)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少___D_N_A__断__裂______。 (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：_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__D_N__A_量__最__多__________________________________。
5．下列利用洋葱进行“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，正确 的是( B )
A．将研磨液加入切碎的洋葱，充分研磨后过滤，要弃去上清液 B．采用体积分数为95%酒精溶液析出DNA的方法可去除部分杂质 C．用塑料离心管是因为用玻璃离心管容易破损 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
2．(2022·山东联合调考)大肠杆菌经溶菌酶和阴离子去垢剂(SDS)处 理后，拟核DNA就会缠绕在细胞壁碎片上，静置一段时间，质粒分布在 上清液中。利用上述原理可初步获得质粒DNA。下列关于质粒的粗提取 和鉴定的分析错误的是( C )
A．DNA不溶于酒精，而某些蛋白质溶于酒精，可以用冷酒精析出 上清液中的DNA
B．DNA能溶于2 mol/L的NaCl溶液，可用二苯胺试剂在沸水加热条 件下鉴定DNA
C．用限制酶Ⅰ和Ⅱ处理提取的产物，电泳后出现图示结果，说明 未提取到质粒
D．用琼脂糖凝胶电泳鉴定质粒，被染色的质粒还需要通过紫外灯 照射才能看到结果
解析：限制性酶Ⅰ和限制性酶Ⅱ处理提取的产物，只得到一个条 带，说明提取物是环状DNA，即提取物为质粒，C错误。
6．(2020·北京卷)为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者 将 从 杨 树 中 克 隆 的 重 金 属 转 运 蛋 白 (HMA3) 基 因 与 外 源 高 效 启 动 子 连 接，导入杨树基因组中(如图)。为检测获得的转基因杨树苗中是否含有 导入的HMA3基因，同时避免内源HMA3基因的干扰，在进行PCR扩增 时，应选择的引物组合是( B )
解析：将研磨液加入切碎的洋葱，充分研磨后过滤，要弃去沉淀 物，收集上清液，A错误；DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋 白质溶于酒精，利用这一原理可将DNA与蛋白质进一步分离，进行DNA 的粗提取，B正确；用塑料离心管可减少提取过程中DNA的损失，C错 误；将白色丝状物溶解在NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后，将试管置于 沸水中加热5 min，观察颜色变化，D错误。
A．①＋③ C．③＋②
B．①＋② D．③＋④
解析：引物①扩增的片段含有启动子和HMA3基因，引物③扩增的 片段不含启动子，引物②扩增的片段既含有启动子，又含有HMA3基因 序列。图示中克隆的重金属转运蛋白(HMA3)基因与外源高效启动子连 接，导入杨树基因组中，若要检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入 的HMA3 基因和 高效启 动子 ， 需要检 测是否 含有高 效启动 子序列和 HMA3基因序列，应选择的引物组合是①＋②，B正确。
3．下列关于核酸片段的扩增及电泳鉴定的相关叙述，正确的是
(C ) A．PCR的缓冲液中一般要添加ATP，以激活耐高温的DNA聚合酶 B．mRNA也是核酸，因此可直接用PCR扩增仪扩增 C．PCR产物常通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定 D．琼脂糖凝胶电泳中的缓冲液中含指示剂，其可以在紫外灯下被
检测出来
解析：耐高温的DNA聚合酶不需要ATP激活，A错误；mRNA是核 酸，但不能直接用PCR扩增仪扩增，需要先逆转录为cDNA再用PCR扩 增仪扩增，B错误；PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定，在凝 胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有 关，C正确；琼脂糖凝胶电泳中的缓冲液中不含指示剂，不能在紫外灯 下被检测出来，凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫 外灯下被检测出来，D错误。
② 低 温 下 由 于 DNA 水 解 酶 的 活 性 减 弱 ， 导 致 DNA 降 解 速 度 慢 ， 从 而 DNA提取量相对较高。(4)由于氯仿可使蛋白质变性沉淀，而与DNA、 水不相溶，对DNA结构无影响，因此可将第三步获得的滤液与等量氯仿 混合，静置一段时间，蛋白质变性沉淀，而DNA溶解于上清液中，从而 可吸取上清液，从上清液中提取DNA。
③PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子 的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。凝胶中的 DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。
(2)方法步骤 ①PCR扩增
②鉴定PCR产物：琼脂糖凝胶电泳法 配制琼脂糖溶液→制备琼脂糖凝胶→将电泳缓冲液加入电泳槽中→ 加样→电泳→取出凝胶置于紫外灯下观察和照相
(3)注意事项 ①取材原则：凡是含有DNA的生物材料都可以考虑，但选用DNA含 量相对较高的生物组织，成功的可能性更大。 ②过滤含DNA的研磨液时不能用滤纸代替纱布，否则会因DNA被吸 附到滤纸上，从而损失大量DNA。 ③鉴定DNA用的二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。
2．DNA片段的扩增及电泳鉴定 (1)实验原理 ①扩增原理：PCR利用了DNA的热变性原理，通过调节温度来控制 DNA双链的解聚与结合。PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪 器。一次PCR一般要经历30次循环。 ②电泳原理：DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些 基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着 与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。
④DNA的鉴定：取两支20 mL的试管，各加入2 mol/L的NaCl溶液5 mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中。然后，向两 支试管中各加入4 mL的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加 热5 min。待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化。呈蓝色的 试管中含有DNA。
4 ． 用 XhoⅠ 和 SalⅠ 两 种 限 制 性 内 切 核 酸 酶 分 别 处 理 同 一 DNA 片 段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。下列叙述错误的是( B )
A．电泳是指带电的分子在电场的作用下发生迁移的过程 B．泳道①中是用XhoⅠ处理得到的酶切产物 C．若用XhoⅠ和SalⅠ两种酶同时处理该DNA片段后电泳，其泳道 可能有5条 D．电泳技术可以用于人类亲子鉴定、生物间亲缘关系鉴定
解析：哺乳动物(如兔)成熟的红细胞中无细胞核和众多细胞器，不 能 提 取 到 DNA ， 故 兔 血 不 宜 作 为 该 实 验 的 实 验 材 料 ， A 错 误 ； 为 防 止 DNA 断 裂 ， 在 DNA 析 出 过 程 中 搅 拌 操 作 要 轻 柔 且 沿 着 一 个 方 向 ， B 正 确；DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精溶液，预 冷的酒精溶液可用来进一步纯化粗提的DNA，C正确；在沸水浴的条件 下，DNA遇二苯胺呈现蓝色，因此，用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行水 浴加热，D正确。
解析：电泳是指带电分子在电场的作用下发生迁移的过程，A正 确；限制酶SalⅠ有三处切割位点，切割后产生4个DNA片段，因此泳道 ①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物，B错误；限制酶SalⅠ有三处切割位 点，切割后产生4个DNA片段，限制酶XhoⅠ有2处切割位点，切割后产 生3个DNA片段，结合题图可知，若用XhoⅠ和SalⅠ两种酶同时处理该 DNA片段后电泳，可能存在相同长度的DNA片段，其泳道可能有5条， C正确；不同生物的DNA切割后长度不同，切割后再进行电泳，可以用 于人类亲子鉴定、生物间亲缘关系的鉴定，D正确。
②针对结论1，请提出合理的解释：低__温__抑__制__了__相__关__酶__的__活__性__，_____ _D_N__A_降__解__速__度__慢_________________。 (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_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________ ， 然 后 用 体 积 分 数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。
(2)方法步骤 ①研磨洋葱：称取约30 g洋葱，切碎，然后放入研钵中，倒入10 mL研磨液，充分研磨。 ②去除滤液中的杂质：在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液过滤到烧 杯中，在4 ℃冰箱中放置几分钟后，再取上清液。 ③DNA的析出：在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液(体 积分数为95%)，静置2～3 min，溶液中出现的白色丝状物就是粗提取 DNA。将玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水 分。
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的颜色深浅，结果如下
表。
材料保存温度 花菜 辣椒 蒜黄
20 ℃
＋＋ ＋ ＋＋＋
－20 ℃ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋＋
选择性必修三
生物与技术
第十单元 生物技术与工程 专题整合
1．DNA的粗提取与鉴定 (1)实验原理 ①原理：DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原 理，可初步分离DNA与蛋白质。 ②DNA的性质：DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶 于2 mol/L的NaCl溶液。 ③鉴定的原理：DNA＋二苯胺试剂沸――水→浴蓝色。
1 ． (2019·江 苏 卷 ) 下 列 关 于 DNA 粗 提 取 与 鉴 定 的 叙 述 ， 错 误 的 是
( A) A．用同样方法从等体积兔血和鸡血中提取的DNA量相近 B．DNA析出过程中，搅拌操作要轻柔以防DNA断裂 C．预冷的酒精可用来进一步纯化粗提的DNA D．用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行水浴加热
(3)注意事项 ①为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、 枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理。 ②该实验所需材料可以直接从公司购买，缓冲液和酶应分装成小 份，并在－20 ℃储存。使用前将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢 融化。 ③在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器 上的枪头都必须更换。 ④在操作时，一定要戴好一次性手套。
பைடு நூலகம்
解析：(1)题目给出了多种实验材料，以探究不同保存温度对DNA提 取量的不同影响，因此该实验名称可为“探究不同实验材料和不同保存 温度对DNA提取量的影响”。(2)在提取DNA时，玻璃棒沿一个方向缓 慢搅拌，为了有效提取DNA，防止DNA分子断裂。(3)①由表格可见， 花菜、辣椒、蒜黄三种不同的实验材料在20 ℃时，DNA提取量表现为蒜 黄多于花菜，花菜多于辣椒，在－20 ℃结果相同，等质量的不同实验材 料，在同一温度下DNA提取量不同(或从蒜黄提取的DNA量最多)；