专题5 课题1 DNA的粗提取与鉴定

课题1DNA的粗提取与鉴定学习目标：1.了解DNA的物理、化学性质。(重点) 2.理解DNA粗提取以及DNA鉴定的原理。(重点) 3.尝试对植物或动物组织中的DNA进行粗提取。(难点)

1．提取DNA 的思路及原理 (1)基本思路

①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。

②对于DNA 的粗提取而言，就是要利用DNA 与RNA 、蛋白质和脂质等在物理或化学性质方面的差异，提取DNA ，去除其他成分。

(2)实验原理

①分离原理：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，利用这一特点，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，以达到分离的目的。

②提纯原理：

ⅰDNA 不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则可溶于酒精。 ⅱ蛋白酶能水解蛋白质，但对DNA 没有影响。

ⅲ大多数蛋白质不能忍受60～80 ℃的高温，而DNA 在80_℃以上才会变性。 ⅳ洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA 没有影响。 ③鉴定原理：

DNA ＋二苯胺――→沸水浴

蓝色。 2．实验设计 (1)方法步骤

①实验材料的选取：选用DNA 含量相对较高的生物组织。

②破碎细胞，获取含DNA的滤液：

ⅰ动物细胞的破碎——以鸡血为例：在鸡血细胞液中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。

ⅱ植物细胞的破碎——以洋葱为例：先将洋葱切碎，然后加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分地搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。

③去除滤液中的杂质：

不溶于酒精溶液这一原理，可从溶液中析出较纯净的DNA，此时DNA的状态为白色丝状物。

⑤DNA的鉴定：将呈白色丝状物的DNA溶解于 5 mL物质的量浓度为2_mol/L的NaCl溶液中，再加入4 mL的二苯胺试剂，沸水中加热5 min，冷却后观察溶液的颜色，注意要同时设置对照实验。

(2)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，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，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。

③鉴定DNA用的染色剂二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。

1．判断对错

(1)用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L，滤去析出物。()

(2)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。

()

(3)用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同。()

(4)调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，可去除部分杂质。()

提示：(1)×用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L后，过滤并收集析出物。

(2)×利用二苯胺试剂鉴定DNA时，需沸水浴加热几分钟，才呈蓝色。

(3)×用菜花为实验材料，需加入洗涤剂和食盐，并对材料进行研磨。

(4)√

2．在DNA粗提取与鉴定实验中，除去杂质时将滤液放在60～75 ℃的恒温水浴箱中保温10～15 min的目的是()

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

B[大多数蛋白质不能忍受60～80 ℃的高温，而DNA在80 ℃以上才会变性。在60～75 ℃的恒温水浴箱中保温10～15 min，目的是使蛋白质变性，然后分离得到DNA。]

1．如何通过控制NaCl溶液的浓度使DNA在盐溶液中溶解或析出？

提示：用物质的量浓度高于或低于0.14 mol/L的NaCl溶液可溶解DNA，用物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液可析出DNA。

2．DNA和蛋白质在酒精中的溶解性有何特点？根据该特点如何将DNA与蛋白质进一步分离？

提示：DNA不溶于酒精溶液，某些蛋白质能溶于酒精溶液。向溶解有DNA

和蛋白质的溶液中加入冷却的酒精溶液，溶液中会出现白色丝状物即DNA。

[归纳总结]

1．DNA与蛋白质在NaCl溶液中的溶解度

下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述中，正确的是()

A．用鸡血作为材料，原因是鸡血红细胞有细胞核，其他动物红细胞没有细胞核

B．用不同浓度的NaCl溶液进行DNA粗提取，原因是DNA在其中溶解度不同

C．用酒精进行提纯，原因是DNA溶于酒精，蛋白质不溶于酒精

D．用二苯胺试剂进行鉴定，原因是DNA溶液中加入二苯胺试剂即呈蓝色B[只有哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核，A选项错误；DNA不溶于酒精，蛋白质溶于酒精，所以可用冷却的酒精来对DNA进行提纯，C选项错误；DNA溶液中加入二苯胺试剂后要在沸水浴的情况下才能出现蓝色，D选项错误。]

(1)哺乳动物的成熟红细胞为什么适合用于制备细胞膜？

(2)将NaCl溶液控制在0.14 mol/L、将滤液溶解于冷却的酒精中，以上两种处理方法的目的是什么？

提示：(1)因为哺乳动物的成熟红细胞中无细胞核和其他细胞器，只有细胞膜一种生物膜，所以适合用于制备细胞膜。

(2)析出DNA。

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

A[提取DNA分子是将DNA与其他物质分开，因此利用的是大分子的理化性质的差异。]

2．在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，实验原理是利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同来提取的，DNA的溶解度与图示曲线的对应点相符合的是()

A．a点浓度最适合析出DNA

B．b点浓度最适合析出DNA

C．c点浓度最适合析出DNA

D．d点浓度最适合析出DNA

B[用高浓度的NaCl溶液溶解DNA，能除去在高盐溶液中不能溶解的杂质，用低浓度的NaCl溶液使DNA析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质，因此，反复溶解、析出DNA，能除去与DNA溶解度不同的杂质。从题图可以看出，DNA在浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最小，因此最适合析出DNA。]

1．可否选用哺乳动物成熟红细胞作实验材料，为什么？

提示：不可以，因为哺乳动物成熟红细胞无细胞核。

2．提取DNA时，要加入洗涤剂和食盐并充分研磨，作用分别是什么？

提示：洗涤剂是一些离子去污剂，能溶解细胞膜，有利于DNA的释放；食盐的主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。研磨不充分会使细胞核内的DNA 释放不完全，提取的DNA量少，影响实验结果。

3．为什么反复地溶解与析出DNA?

提示：用高盐浓度的NaCl溶液溶解DNA，能除去在高盐中不能溶解的杂

质；用低盐浓度的NaCl溶液使DNA析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质。因此，通过反复溶解与析出DNA，就能够除去与DNA溶解度不同的多种杂质。

[归纳总结]

1．DNA的粗提取与鉴定的实验过程

(1)实验中有2次加入蒸馏水，第一次加入的目的是使鸡血细胞吸水涨破，第二次加入的目的是稀释NaCl溶液至0.14 mol/L，从而析出DNA。

(2)实验中有3次加入NaCl，作用均为溶解DNA。

(3)实验中有4次过滤：

[典题通关]

如图所示为DNA的粗提取与鉴定实验的实验步骤，请据图回答下列问题。

(1)请写出①②③④的实验步骤名称

①_________________________________________________；

②_________________________________________________；

③_________________________________________________；

④_________________________________________________。

(2)A、B两支试管中，________试管中含有DNA，________试管起对照作用。

[解析]在解答本题时，一定要先将图中的每一步操作都看清楚，然后根据图中的有关文字提示判断每一步实验操作的名称。

[答案](1)①提取细胞核物质②析出DNA的黏稠物③用冷却的酒精析出DNA④DNA的鉴定

(2)B A

(1)步骤②是如何操作的？为什么能将DNA析出？

(2)步骤③的实验原理是什么？

提示：(1)在滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液，然后再加入蒸馏水，直到黏稠物不再增加为止。能将DNA析出的原因是，DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl溶液浓度的改变而改变，在0.14 mol/L时溶解度最低。

(2)步骤③是根据DNA和某些蛋白质在酒精中的溶解度不同而进行操作的，DNA不溶于酒精，但某些蛋白质能溶于酒精，据此可以溶解一些杂质，析出含杂质较少的DNA。

1．与析出DNA黏稠物有关的叙述，不正确的是()

A．操作时缓缓滴加蒸馏水，降低DNA的溶解度

B．在操作时，用玻璃棒轻缓搅拌，以保证DNA分子的完整性

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0.14 mol/L 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0.14 mol/L时，DNA的溶解度最小而析出。]

2．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

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 尽量的多；C项是让DNA充分沉淀，保证DNA沉淀析出的量；D项的道理同C 项；而B项的操作并不能使DNA增多或减少。]

[课堂小结]

1．在“DNA的粗提取与鉴定”实验过程中，有两次DNA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①B．两次都是②

C．第一次是①，第二次是②D．第一次是②，第二次是①

C[本题考查DNA粗提取的原理，DNA的第一次析出是利用DNA的溶解度在0.14 mol/L NaCl溶液中最小而析出沉淀的。第二次析出是利用DNA不溶于冷却的体积分数为95%的酒精，而蛋白质等杂质可溶解于冷却的体积分数为

95%的酒精这一原理，达到对第一次析出的DNA进一步分离提纯的目的。] 2．向溶有DNA的2 mol/L的氯化钠溶液中不断加入蒸馏水，在这个过程中DNA和杂质蛋白等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

C[加入蒸馏水后，DNA溶解度随着氯化钠溶液的浓度降低而减小，至0.14 mol/L时达到最小，继续加入蒸馏水，DNA溶解度增大。蛋白质等杂质的溶解度随着氯化钠溶液的浓度降低而增大。]

3．将粗提取的DNA丝状物分别加入0.14 mol/L NaCl溶液、2 mol/L NaCl 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、R B．p、q、r

C．P、q、R D．p、Q、r

C[DNA在0.14 mol/L NaCl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2 mol/L NaCl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。]

4．“DNA的粗提取和物理性状观察”实验装置如图所示，分析回答：