1、 1 新情境 激趣引航 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。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和化学性质方面的差 异，提取DNA，去除其他成分。在溶液中，DNA链略带负电荷，而 盐离子可被吸引到DNA的负电荷上，中和这些负电荷，只要控制盐 的浓度，就能够使DNA片段散开或者聚合在一起，因此，食盐能保 持溶液中的浓度与细胞液相当。DNA不溶于酒精，但细胞中的某些 物质则可以溶于酒精。利用这一原理，就可以用酒精萃取DNA。 DNA与二苯胺作用生成蓝色沉淀，即可观察到。 2 新课堂 互动探究 学习目标 1.
2、尝试对植物或动物组织中的DNA进行粗提取。 2.了解DNA的物理、化学性质。 3.理解DNA粗提取及DNA鉴定的原理。 新知预习 一、提取DNA的方法 1DNA的粗提取 利用DNA与RNA、蛋白质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。 2DNA的理化性质 (1)DNA的溶解性：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。DNA不溶于酒精溶液，但是细胞 中的某些物质则可以溶于此溶液。 (2)DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性：蛋白酶能水解蛋白 质，但是对DNA没有影响。大多数蛋白质不能
3、忍受6080的高 温，而DNA在80以上才会变性。洗涤剂可以瓦解细胞膜，去除 脂质和蛋白质，但对DNA没有影响。 3DNA的鉴定 在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。因此，二苯胺 可以作为鉴定DNA的试剂。 二、DNA粗提取与鉴定实验设计 1过程 (1) 实验 材料 的选取 选用DNA含量相对较高的生物组织 取材时注意安全问题 取材时注意保护环境，不要选择 珍稀濒危生物 (2)破碎细胞，获取含DNA的滤液 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。 植物细胞的破碎 方法：用洗涤剂溶解细胞膜 延伸实验 a.探究生物材料与洗涤剂、
4、食盐用量的最佳比例 b.探究不同洗涤剂的作用 效果 (3)去除滤液中的杂质 方案一：通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质。 方案二：直接在滤液中加入嫩肉粉，反应1015 min，其中的木 瓜蛋白酶能够分解蛋白质。 方案三：将滤液放在6075的恒温水浴箱中保温1015 min。 (4)DNA的析出与鉴定 析出 在滤液中加入同体积、冷却的酒精溶液 体积分数为95% 静置23 min 溶液中出现白色丝状物 用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物， 并吸去水分 鉴定 设置对 照实验 a.一支试管加物质的量浓度为2 mol/L 的NaCl溶液5 mL b.另一支试管中加丝状物和物质的量浓度 为2 mol/L的
5、NaCl溶液5 mL 鉴定方法：DNA二苯胺试剂 沸水 加热5 min变蓝 2操作提示 (1)防止血液凝固：每100 mL血液需加入3 g柠檬酸钠。 (2)减少产生泡沫：加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和。 (3)避免DNA断裂：加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓。 (4)二苯胺试剂要现配现用。 激趣应用 如何观察DNA和RNA在细胞中的分布？ (1)你能总结一下DNA、RNA在细胞中的分布规律吗？ (2)你能列举不能用来提取DNA的细胞吗？请给出必要的解释。 (3)观察DNA、RNA在细胞中分布实验的原理是什么？ 提示：(1)对真核生物而言，DNA主要存在于细胞核(染色质)中， 线粒体、叶绿体
6、中也有少量的DNA。RNA主要存在于细胞质(细胞质 基质、核糖体、叶绿体、线粒体)中，细胞核中也有少量的RNA。 (2)哺乳动物成熟的红细胞、植物的筛管细胞等，因为它们失去 了细胞核，而DNA分子主要存在于细胞核中。 (3)提示：用吡罗红甲基绿的混合染色剂对细胞染色，然后用显 微镜观察。绿色区域代表DNA的分布区域，红色区域代表RNA的分 布区域。 3 新课堂 互动探究 知识点一 提取DNA的思路和DNA的理化性质 1DNA粗提取的原理、方法和目的 基本原理 方法 目的 DNA在不同 的物质的量浓 度的NaCl溶液 中的溶解度不 同，在物质的 量浓度为0.14 mol/L 的NaCl溶液中 的
7、溶解度最低 溶于NaCl溶液中并稀释 NaCl溶液的物质的量浓度 为2 mol/L时，DNA溶解， 而部分蛋白质发生盐析生 成沉淀，过滤可除去部分 蛋白质及不溶于NaCl溶液 的杂质。当NaCl溶液的物 质的量浓度稀释至0.14 mol/L时DNA析出，过滤 可除去溶于NaCl溶液中的 部分蛋白质和其他杂质 DNA不被蛋 白酶水解 加入嫩肉粉 嫩肉粉中含木瓜蛋白酶， 水解蛋白质 DNA不溶于 酒精溶液 加入冷却酒精(体积分数为 95%) DNA析出，除去溶于酒精 的蛋白质 DNA可被二 苯胺试剂染成 蓝色 加入二苯胺试剂并沸水浴 鉴定DNA 2.DNA和蛋白质在不同的物质的量浓度的NaCl溶液
8、中的溶解度 溶解规律 2 mol/L的 NaCl溶液 0.14 mol/L的 NaCl溶 液 DNA 溶解 析出 蛋白质 NaCl溶液的物质的量浓度在从2 mol/L 降低的过程中，溶解度逐渐增大 部分发生盐 析沉淀 溶解 典例精析 2015 南京调研 下列有关DNA粗提取与鉴定的实验叙述， 正确的是( ) A. 酵母、菜花和猪的成熟红细胞都可作为提取DNA的材料 B. DNA在NaCl溶液中的溶解度随其溶液浓度增大而增大 C. 在溶有DNA的滤液中加入嫩肉粉，可分解其中的杂质蛋白 D. 鉴定DNA时，应将丝状物直接加入到二苯胺试剂中进行沸水 浴 【解析】 猪的成熟红细胞没有细胞核，也没有线粒
9、体，不可作 为提取DNA的材料，A错误；DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解 度最小，B错误；在溶有DNA的滤液中加入嫩肉粉，嫩肉粉中含有的 蛋白酶可分解其中的杂质蛋白，C正确；鉴定DNA时，应将丝状物加 入到2 mol/L的NaCl溶液中让丝状物溶解，然后加入二苯胺试剂进行 沸水浴，D错误。 【答案】 C 跟踪练习 1.2015 宿迁质检下列有关“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述， 正确的是( ) A新鲜猪血、菜花等动植物材料均可用于DNA的粗提取 B植物材料需先用洗涤剂破坏细胞壁再吸水胀破 CDNA不溶于95%的冷酒精而溶于2 mol/L的NaCl溶液 D溶有DNA的NaCl溶
10、液中加入二苯胺试剂后即呈蓝色 【解析】 猪是哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和 细胞器，不含DNA，不能用于提取DNA，故A错误；用植物材料提取 DNA时，通过研磨法破坏细胞壁，用洗涤剂瓦解细胞膜，故B错误； DNA不溶于95%的冷酒精，但溶于2 mol/L的NaCl溶液，故C正确； 溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂后需要沸水浴加热才能呈蓝 色，故D错误。 【答案】 C 知识点二 DNA的粗提取和鉴定的实验过程 细解教材 1方法步骤： 2实验过程中的各操作的目的： (1)实验中两次加入蒸馏水的目的不同： 第一次在第一步中，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
11、5 min，使鸡血细胞充分吸水涨破。 第二次在第三步中，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： 在第二步中，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。 在第五步中，加入NaCl溶液的目的是使DNA溶解。 在第八步(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： 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，均匀稀释以析出更多DNA 第四次 搅拌含D
12、NA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 特 别 提 醒 (1)若选取肝脏细胞或植物细胞，不能直接用蒸馏水和甲苯处 理，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， 应先充分研磨。 (2)过滤含DNA的黏稠物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。 典例精析 2015 镇江模拟 下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验过 程中的一些重要操作示意图，请分析回答有关问题： (1)正确的操作顺序是_(用字母和箭头表示)。 (2)上图C、E步骤都加入蒸
13、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。 CBEDA 加速细胞的破裂 降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出 充分预冷 提取含杂质较少(或较纯净)的DNA 二苯胺 蓝色 【解析】 (1)DNA的粗提取与鉴定实验中，正确的操作顺序是 实验材料的选取破碎细胞，获取含DNA的滤液去除滤液中的杂 质DNA的析出与鉴定，所以上图中正确的操作顺序是 CBEDA。 (2)C步骤加入蒸馏水是为了让鸡血细胞吸水，加速细胞的破裂
14、， 让其DNA从细胞内出来；DNA在0.14 mol/L的氯化钠溶液中溶解度最 低，E步骤加入蒸馏水是为了降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出。 (3)A步骤是析出较纯净的DNA，去除杂质蛋白，所用酒精必须经 过充分预冷才能使用。 (4)DNA遇二苯胺变蓝，滴加二苯胺试剂后沸水浴，如果出现蓝 色则证明该丝状物的主要成分为DNA。 跟踪练习 2. 2015 南通调研下图是利用鸡血粗提取DNA的基本操作，下 表中操作目的不能实现的是( ) 选项 烧杯甲中的试剂 烧杯乙中的液体或物 质 操作目的 A 蒸馏水 鸡血细胞液 使鸡血细胞吸水涨破 B 蒸馏水 含DNA的浓NaCl溶液 去除不溶于低浓度 Na
15、Cl溶液中的杂质 C 冷却的酒精 含DNA的浓NaCl溶液 去除溶于酒精中的杂 质 D 2 mol/L NaCl溶 液 纱布上的黏稠物 去除不溶于2 mol/L NaCl溶液中的杂质 【解析】 在DNA粗提取实验中，鸡血中加入蒸馏水目的是使 血细胞吸水涨破，A项正确；将烧杯甲中的蒸馏水加入到含DNA的浓 (2 mol/L)NaCl溶液的烧杯乙中，其目的是使NaCl溶液的浓度降低至 0.14 mol/L，此时DNA在NaCl溶液中的溶解度最小，从而使DNA析 出，B项错误；DNA不溶于酒精溶液，细胞中的某些蛋白质则溶于酒 精，据此，将冷却的酒精加入到含DNA的浓NaCl溶液中，可除去溶 于酒精中
16、的杂质，C项正确；将烧杯甲中的2 mol/L的NaCl溶液加入 到烧杯乙中，纱布上的黏稠物中的DNA会溶解在2 mol/L的NaCl溶液 中，可去除不溶于2 mol/L的NaCl溶液中的杂质，D项正确。 【答案】 B 4 新思维 随堂自测 1.2015 华中师大附中期中下列材料中不能作为DNA粗提取与鉴 定的材料是( ) 猪肝、香蕉、鸡血、哺乳动物的红细胞、菜花、豌豆、菠菜、高 等植物的木质部导管细胞、高等植物的韧皮部筛管细胞 A有一项 B有二项 C有三项 D有四项 【解析】 哺乳动物其红细胞没有细胞核，所以不能用于DNA 的粗提取，高等植物的木质部细胞和韧皮部筛管细胞也不能作为实验 材料。
17、【答案】 C 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的溶解度与如 图所示曲线的对应点相符合的是( ) Aa点浓度最适合析出DNA Bb点浓度最适合析出DNA Cc点浓度最适合析出DNA Dd点浓度最适合析出DNA 【解析】 由图可知，DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中的溶解度最 小，故这一浓度最适合析出DNA，随着NaCl溶液浓度的增大或减 小，DNA溶解度逐渐增大。 【答案】 B 3以鸡血细胞为材料对DNA的粗提取和鉴定中有三次过滤，下 列说法中正确的是( ) A第一次过滤取的是滤布上的残留物(滤渣) B第三
18、次过滤取的是滤布上的残留物(滤渣) C第二次过滤取的是滤液 DA、B、C均不正确 【解析】 过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液DNA在滤液中， 故应留含该物质的滤液，DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最 低，故过滤含粘稠物的0.14 mol/LNaCl溶液应留纱布上的粘稠物。过 滤溶解有DNA的2 mol/LNaCl溶液，因为DNA溶解在里面故应要滤 液。 【答案】 D 4DNA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) A0.14 m
19、ol/L B2 mol/L C0.15 mol/L D0.3 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_。 A B 除去杂质 某些脂质、蛋白质、糖类或其他大分子物质 (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。 二苯胺 DNA DNA 二苯胺试剂 沸水中水浴加热 冷却后 高 【解析】 根据实验原理可知DNA在0.14 mol/L的Na
20、Cl溶液中， 溶解度最低，在高浓度2 mol/L 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，采取DNA不溶于酒精的 方法，目的是除去杂质；利用DNA遇二苯胺(沸水浴)呈蓝色的特性， 可以鉴定提取的DNA。 5回答下列有关“DNA的粗提取和鉴定”实验的问题： (1)下列有关“DNA的粗提取和鉴定”实验原理的叙述，正确的 是( ) ADNA在NaCl溶液中的溶解度，随NaCl溶液浓度的降低而减小 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 CDNA是大分子有机物，不溶于水而溶于所有有机溶剂 D在沸水中，DNA遇双缩脲试剂会出现
21、紫色反应 (2)由于鸡血较难找到，某学生试图用人血代替，结果没有成 功，其原因最可能是( ) A操作方法不对 B人血含DNA太少 CNaCl溶液浓度太高 D加二苯胺太少 B B (3)下图为该实验过程中的一些重要操作示意图： 正确的操作顺序是_。 上图C、D步骤都加入蒸馏水，但其目的不同，分别是 _和_。 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。 CBDA 加速血细胞的破裂 降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出 充分预冷 提取含杂质较少DNA 二苯胺 蓝色
22、 【解析】 (1)“DNA的粗提取和鉴定”实验中，DNA在NaCl溶 液中的溶解度，随NaCl溶液浓度的降低而变化，在0.14 mol/L的NaCl 溶液中DNA溶解度最低，A错误；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，B正确；DNA是大分子 有机物，不溶于酒精而在0.14 mol/L的NaCl溶液中DNA溶解度最低， C错误；在沸水中，DNA遇二苯胺试剂加热会出现蓝色，D错误。 (2)人成熟的红细胞没有细胞核与线粒体，利用人血细胞提取 DNA时，即使其他操作都正确，获得的DNA也很少，实验很难成 功，所以选B。 (3)“DNA的粗提取和鉴定”实验的操作步
23、骤是：实验材料的 选取破碎细胞，获取含DNA的滤液去除滤液中的杂质DNA的 析出与鉴定；所以图中的正确的操作顺序是CBDA。C步骤 加入蒸馏水的目的是加速血细胞的吸水破裂；D步骤加入蒸馏水的目 的是降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出。A步骤中所用酒精必须是 经过充分预冷才能使用，该步骤的目的是提取含杂质较少的DNA。 (4) DNA与二苯胺试剂在沸水浴条件下出现蓝色。 6 新视点 名师讲座 去除滤液中的杂质，提纯DNA的方法 项目 原理 方法 方案一 DNA在不同浓度 的NaCl溶液中溶 解度不同 在滤液中加入NaCl，使NaCl溶液物质的量浓度 为2 mol/L，过滤除去不溶的杂质；再调节NaCl 溶液物质的量浓度为0.14 mol/L，析出DNA过滤 除去溶液中的杂质，再用物质的量浓度为2 mol/L的NACl溶液溶解DNA 方案二 DNA对酶的耐受 性 直接在滤液中加入嫩肉粉，反应1015 min，嫩 肉粉中的木瓜蛋白酶能够分解蛋白质 方案三 DNA对高温的耐 受性 将滤液放在6075的恒温水浴箱中保温1015 min，注意严格控制温度范围，使蛋白质沉淀而 DNA分子还未变性，可将DNA与蛋白质分离
