2026届高考生物一轮复习讲义第58讲　DNA相关的两个重要实验

第58讲　DNA相关的两个重要实验 【课标要求】 1.实验：DNA的提取与鉴定； 2.实验：利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳鉴定或运用软件进行虚拟PCR实验。 实验17　DNA的粗提取与鉴定 实 验 回 归 1. 实验思路、原理 (1)提取的基本思路：DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异，利用这些差异，对DNA进行提取。 (2)相关原理 2. 材料选择 (1)依据：选用DNA含量高的组织，成功的可能性更大。 (2)常用材料：新鲜洋葱、香蕉、菠菜、菜花、鸡血和猪肝等(方法可能稍有不同)。 3. 实验过程  解 疑 释 惑 (1)研磨液的成分和作用 研磨液成分 作用 SDS 使蛋白质变性 EDTA 抑制DNA酶 Tris－HCl缓冲液 稳定DNA (2)研磨的目的：破碎细胞，使核物质容易溶解在研磨液中。 (3)低温放置几分钟(或酒精预冷)的作用：①可抑制核酸水解酶的活性，进而抑制DNA降解；②抑制DNA分子运动，使DNA易形成沉淀析出；③低温有利于增加DNA的柔韧性，减少其断裂。 (4)搅拌时应轻缓、并沿一个方向的目的：减少DNA断裂，以便获得较完整的DNA分子。 (5)思考：教材为什么将DNA粗提取实验安排在基因工程部分？ 提示：PCR需要的模板就是从细胞中提取的。(科研人员提取DNA的技术更高，无论实验室操作还是科研人员操作，都要尽可能提纯并保证DNA的完整性。) 实 验 延 伸 用鸡血细胞作为实验材料的操作流程(苏教版) 步骤 材料/方法 说明 制备 鸡血 细胞液 新鲜鸡血 哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核(或不含有DNA)，故不选用哺乳动物的血液作为高中DNA提取的材料 提取 血细胞 核物质 加入一定量的蒸馏水，破碎细胞，并用玻璃棒搅拌，过滤，获取含有DNA的滤液 细胞吸水涨破，玻璃棒搅拌加速细胞破裂 析出 DNA ①取滤液加入物质的量浓度为2 mol·L－1的NaCl溶液； ②缓缓加入一定量的蒸馏水，调节物质的量浓度至0.14 mol·L－1，析出DNA，丝状物不再增加时停止加蒸馏水； ③用玻璃棒挑起丝状物，获得含一定杂质的DNA DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同 向滤液中加入等体积的、冷却的体积分数为95%的酒精，静置2～3 min，并用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起白色丝状物DNA 酒精能够减少DNA的降解，同时也能够溶解杂质 实验素养 一、实验基本理论——实验变量与原则 取两支20 mL的试管，各加入2 mol·L－1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。 1. 上述实验中，自变量是丝状物或沉淀物的有无，因变量是溶液颜色，无关变量是2_mol·L－1的NaCl溶液、二苯胺试剂和沸水及加热5_min等。 2. 实验遵循的原则：两支20 mL的试管说明实验需要分组,2 mol·L－1的NaCl溶液5 mL、4 mL的二苯胺试剂和沸水中加热5 min中的数字则说明实验要遵循等量原则，“将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中”则说明实验需遵循单一变量原则。 二、试剂的选择和使用 1. 使用鸡血提取DNA时，需在鸡血中加入柠檬酸钠，目的是防止血液凝固；在鸡血细胞溶液中加入蒸馏水，目的是使鸡血细胞破裂。 2. 使用洋葱提取DNA时，需要加入研磨液，研磨液能够防止DNA被水解，另外有利于蛋白质与DNA发生分离。 3. DNA在物质的量浓度为0.14mol·L－1的NaCl溶液中溶解度最低。使用体积分数为95%的冷却酒精可使DNA析出(填“析出”或“溶解”)。 4. 此实验中二苯胺试剂的作用是鉴定DNA，需要现配现用。 题 组 运 用 1. (2024·安徽卷)下列关于“DNA 粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是(D) A．实验中如果将研磨液更换为蒸馏水，DNA提取的效率会降低 B．利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度差异，可初步分离DNA C．DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，该原理可用于纯化DNA粗提物 D．将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是否含有蛋白质杂质 【解析】研磨液有利于DNA的溶解，换为蒸馏水，DNA提取的效率会降低，A正确；DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，可据此分离DNA，B正确；DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl浓度的变化而改变，因此可用不同浓度的NaCl溶液对DNA粗提物进行纯化，C正确；在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺试剂会产生蓝色，二苯胺试剂用于鉴定DNA，不能检测溶液中是否含有蛋白质杂质，D错误。 2. (2024·山东卷)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是(A) A．整个提取过程中可以不使用离心机 B．研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中 C．鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变 D．仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰 【解析】在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，可将获得的研磨液用纱布过滤后，在4 ℃的冰箱中放置几分钟，再取上清液，也可以直接将研磨液用离心机进行离心后取上清液，A正确，B错误；鉴定过程中用沸水浴加热，DNA双螺旋结构会发生改变，C错误；加入二苯胺试剂后沸水浴处理的时间要在5 min以上，且要等到冷却后再观察结果，这样才可以观察到较为明显的显色反应，仅设置一个对照组即可，二苯胺试剂本身加热后不会变蓝，D错误。 实验18　利用PCR技术扩增DNA片段并电泳鉴定 实 验 回 归 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，这些基团可带正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向与它所带电荷相反的电极移动。 (3)鉴定原理：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。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. 设备：PCR仪、电泳装置等。 3. 实验过程 (1)PCR操作过程 循环程序 变性 复性 延伸 预变性 94℃，5 min — — 30次 94 ℃，30 s 55℃，30 s 72℃，1 min 最后 1次 94 ℃，1 min 55 ℃，30 s 72 ℃，10 min 注：①预变性可使DNA充分变性，以利于引物更好地和模板结合；②最后一轮延伸给予更长时间的主要目的是：使子链充分延伸，得到更多的等长DNA。 (2)电泳鉴定：配制琼脂糖溶液，加入核酸染料混合→制备凝胶→加缓冲液(没过凝胶1 mm为宜)→加样(PCR产物与含指示剂的凝胶载样缓冲液混合，留一个孔加标准参照物)→进行电泳(待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时停止)→紫外灯下鉴定。  解 疑 释 惑 注意区分“核酸染料”和“指示剂”！指示剂一般是加样时添加的，主要有3个作用：①提示操作者何时停止电泳；②有助于判断加样时样品是否到达加样孔底部；③由于指示剂密度较大，有助于DNA样品沉降。 题 组 运 用 1. (2024·黑吉辽卷)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验，下列叙述正确的是(A) A．琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小 B．凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置 C．在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快 D．琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来 【解析】琼脂糖凝胶的浓度会影响DNA分子在凝胶中的迁移率和分辨率，琼脂糖凝胶的浓度通常是根据所需分离的DNA片段大小来选择的。对于较大的DNA片段，比如基因组DNA或质粒DNA，通常选择较低浓度的琼脂糖凝胶，因为它们需要更大的孔径来有效迁移。而对于较小的DNA片段，比如PCR产物或酶切片段，则需要选择较高浓度的琼脂糖凝胶，以提供更好的分辨率和分离效果，A正确。凝胶载样缓冲液中的指示剂通常是一种颜色较深的染料，可以作为电泳进度的指示分子，当指示剂前沿接近凝胶边缘时(可看蓝色条带)，则停止电泳，B错误。在琼脂糖凝胶电泳中，当电场作用时，DNA片段在高于等电点的pH溶液中带负电，向正极迁移，同时，DNA片段的迁移速率与其大小成反比，即DNA片段越长，迁移速率越慢，C错误。琼脂糖凝胶中的DNA分子需染色后，才可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，D错误。 2. 某实验利用PCR技术获取目的基因，实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外，还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应中非特异条带的产生，以下措施中有效的是(D) A．增加模板DNA的量 B．延长热变性的时间 C．延长延伸的时间 D．提高复性的温度 【解析】PCR过程中，引物和模板不完全配对会形成非特异条带，增加模板DNA的量不会减少反应中非特异条带的产生；延长热变性的时间有利于双链DNA解聚为单链，不能减少反应中非特异条带的产生；延长延伸的时间有利于合成新的DNA链，但不能减少反应中非特异条带的产生；在一定温度范围内，选择较高的复性温度可减少引物和模板间的非特异性结合。 配套精练 第58讲　DNA相关的两个重要实验 一、 单项选择题 1. (2025·海门一诊)下列有关“DNA粗提取与鉴定”“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的叙述，错误的是(B) A．可利用DNA和某些蛋白质在酒精中的溶解度不同来粗提取DNA B．提取到的白色丝状物与一定浓度的NaCl溶液混合，沸水浴后变蓝 C．PCR反应体系中加入的DNA聚合酶可在延伸过程中起作用 D．琼脂糖溶液中加入核酸染料，便于在紫外灯下检测扩增产物 【解析】提取到的白色丝状物与一定浓度的NaCl溶液混合，加入二苯胺试剂，沸水浴后变蓝。 2. 下列关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，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．预冷的乙醇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 【解析】兔属于哺乳动物，其成熟的红细胞没有细胞核及各种细胞器，提取不到DNA，而鸡属于鸟类，其红细胞内含有细胞核与各种细胞器，DNA含量较多，A错误；DNA分子非常容易断裂，轻柔搅拌的目的是获得较完整的DNA分子，B正确；DNA不溶于酒精，蛋白质可以溶于酒精，所以冷却的体积分数为95%的酒精溶液可以进一步纯化粗提的DNA，C正确；将析出的DNA溶解在2 mol·L－1的NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后需要沸水浴加热冷却才会呈现蓝色，D正确。 3. (2022·山东卷)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法错误的是(B) A．过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了减少DNA降解 B．离心研磨液是为了加速DNA的沉淀 C．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色 D．粗提取的DNA中可能含有蛋白质 【解析】低温能够降低酶的活性，故将过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了减少DNA降解，A正确；离心研磨液的目的是加速细胞膜、细胞器、一些较大杂质的沉淀，B错误；DNA遇二苯胺试剂(沸水浴)会形成蓝色，因此，二苯胺试剂可以鉴定DNA，C正确；若提取的丝状物为黄色，说明提取的DNA纯度不高，可能含有蛋白质等杂质成分，D正确。 4. (2023·广东卷)“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是(D) A．裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质 B．分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等 C．沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度 D．鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色 【解析】加入二苯胺试剂后，还需沸水浴等处理才能出现蓝色。 5. (2025·镇江期初)下列有关“DNA粗提取与鉴定”“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的叙述，正确的是(D) A. 将洋葱研磨液离心后保留沉淀物并加入冷酒精静置后，可收集到DNA B．将提取到的丝状物与二苯胺溶液充分混匀后，溶液即可变为蓝色 C．在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化前需将适量的核酸染料加入并进行混匀 D．待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时需停止电泳并取出凝胶置于紫外灯下观察和照相 【解析】将洋葱研磨液离心后保留上清液并加入冷酒精静置后，可收集到DNA，A错误；将丝状物溶于2 mol·L－1的5 mL的NaCl溶液中，然后向试管中加入4 mL的二苯胺试剂，沸水浴加热5 min，试管冷却后溶液呈现蓝色，B错误；在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化，稍冷却后加入适量核酸染料混匀，C错误；电泳缓冲液加入电泳槽，待指示剂前沿迁移至凝胶边缘时停止电泳，以防止样品流失到缓冲液中，之后取出凝胶置于紫外灯下观察和照相，D正确。 6. (2024·海安中学)免疫PCR是对微量抗原的一种检测方法。下图是利用该技术检测牛乳中微量抗生素的流程图：首先将抗体1固定在微板上，冲洗后加入待检的牛乳，再加入DNA标记的抗体2，进行PCR扩增，最后进行电泳检测，相关叙述错误的是(C) A．微量抗原—抗体反应通过PCR技术间接扩增放大，从而达到可检测的水平 B．如果第三次冲洗不充分则有可能出现假阳性现象 C．图示中的DNA 必须是牛乳基因中的DNA片段 D．PCR扩增产物的量与牛乳中抗生素的量呈正相关 【解析】图中的DNA不能选用牛乳基因中的DNA片段，因为牛乳中本身就含有牛的DNA，这样会导致结果偏大。 7. (2024·苏州期初)下列关于琼脂糖凝胶电泳的叙述，错误的是(A) A．加热熔化的琼脂糖完全冷却后加入适量的核酸染料 B．电泳缓冲液加入电泳槽时，需没过凝胶1 mm为宜 C．可调容量的微量移液器应先做容量设定，再安装枪头 D．停止电泳后应将凝胶置于紫外灯下，观察和照相 【解析】琼脂糖凝胶制备中加入的核酸染料能与DNA分子结合，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，需待凝胶溶液冷却至常温后(不能完全冷却后加入)，再加入适量的核酸染料搅拌混匀，A错误。 8. (2024·海安期初)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”“DNA片段的扩增与电泳鉴定”实验的叙述，错误的是(D) A．选取细胞分裂旺盛的菜花表层花进行研磨是因为DNA含量高 B．研磨时需加入缓冲液，防止DNA在pH发生变化时降解或变性 C．在凝胶中，DNA分子的迁移速率与DNA分子的大小、构象等有关 D．PCR产物出现拖尾可能是非特异性扩增过多，可适当降低退火温度 【解析】新鲜的菜花DNA含量丰富，易获取，A正确；研磨时需加入缓冲液，稳定溶液的pH，防止DNA在pH发生变化时降解或变性，B正确；电泳鉴定DNA时，DNA在电场的作用下，会向着与它所带电荷相反方向的电极移动，因此在凝胶中，DNA分子的迁移速率与凝胶浓度，DNA分子的大小、构象等有关，C正确；退火温度越低，引物和底物越容易结合，错配情况越多，造成PCR特异性降低，故PCR产物出现拖尾可能是因为非特异性扩增过多，可适当提高退火温度，D错误。 9. 大肠杆菌经溶菌酶和洗涤剂处理后，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。用三种限制酶处理提取的产物，电泳结果如图所示。下列关于质粒的粗提取和鉴定的叙述，错误的是(D) A．提取DNA时可加入酒精，使溶于酒精的蛋白质等物质溶解 B．将提取的DNA溶于2 mol·L－1 NaCl溶液后，可用二苯胺试剂进行鉴定 C．电泳鉴定DNA利用了DNA在电场中会向着与它所带电荷相反的电极移动的原理 D．根据电泳结果，质粒上一定没有限制酶Ⅰ和Ⅱ的切割位点，而有限制酶Ⅲ的切割位点 【解析】DNA在冷酒精中溶解度很低，提取DNA时加入酒精是为了让DNA析出，蛋白质等物质溶解，A正确；将提取的DNA溶于2 mol·L－1 NaCl溶液后，可用二苯胺试剂在沸水浴条件下进行鉴定，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，B正确；DNA带负电，电泳鉴定DNA利用了DNA在电场中会向着与它所带电荷相反的电极移动的原理，C正确；因为质粒的本质是环状的DNA，限制酶Ⅰ和Ⅱ处理后电泳只有一条条带，该质粒上可能有一个切割位点，也可能没有切割位点，D错误。 10. (2024·连云港调研)数字PCR技术通过将一个样本分成几十到几万份，分配到不同的反应单元，每个单元最多包含一个拷贝的目标分子(DNA模板)，在每个反应单元中分别对目标分子进行PCR扩增，扩增结束后对各个反应单元的荧光信号进行统计学分析，如下图所示。下列相关叙述错误的是(B) A．PCR每一循环包括变性、复性(退火)和延伸三步 B．数字PCR可以在常温下进行，降低了检测成本 C．每个反应单元有无荧光取决于是否含有目标分子 D．数字PCR可实现对样品中目标分子的绝对定量分析 【解析】数字PCR也是体外DNA复制，需要高温使DNA变性，B错误。每个单元最多包含一个拷贝的目标分子，如果反应单元中有目标分子，经PCR可以扩增大量目标分子，利用荧光检测时出现荧光信号。如果反应单元中没有分配到目标分子，反应单元不进行DNA复制，没有产物，利用荧光检测时不出现荧光信号，C正确。起始待测样品分配时，待分析PCR反应体系每个反应单元中最多分配有1个DNA分子，检测时，有多少单元有荧光信号，待测样品中起始就有多少DNA分子，所以数字PCR可实现对样品中目标分子的绝对定量分析，D正确。 二、 多项选择题 11. “关于DNA的粗提取与鉴定”实验，下列叙述正确的是(BD) A．羊的成熟红细胞可作为提取DNA的材料 B．预冷的酒精溶液能抑制核酸水解酶活性，可防止DNA水解 C．在切碎的洋葱中加入适量研磨液进行研磨，并过滤后弃去滤液 D．沸水浴处理加入DNA粗提物、二苯胺试剂的2 mol·L－1 NaCl溶液会变成蓝色 【解析】羊为哺乳动物，其成熟红细胞不含细胞核，不能作为提取DNA的材料，A错误；预冷的酒精溶液能抑制核酸水解酶活性，防止DNA水解，有利于提取更多的DNA，B正确；提取DNA时，在切碎的洋葱中加入适量洗涤剂和食盐，充分研磨，DNA溶解于氯化钠溶液，过滤并取滤液，C错误；在沸水浴条件下，DNA与二苯胺试剂反应呈现蓝色，D正确。 12. 下列与DNA相关实验的叙述，正确的有(BCD) 选项 实验 方法/原理 A 证明DNA半保留复制 通过检测14N和15N的放射性强度区分不同的DNA分子 B DNA的粗提取与鉴定 利用体积分数为95%的酒精去除部分蛋白质 C DNA片段的PCR扩增 PCR反应缓冲溶液中的Mg2＋能够激活Taq DNA聚合酶 D DNA片段的电泳鉴定 在凝胶溶液凝固前加入核酸染料以便对DNA进行染色 【解析】证明DNA半保留复制利用的是同位素相对原子质量的不同，结合密度梯度离心来区分不同的DNA分子，15N没有放射性。 13. (2024·南通质检)交错PCR能实现同源基因的重组(如图，仅示单链)。第一轮延伸15 s，获得短产物①②。在第二轮开始时(95 ℃)产物①②与原来模板分开，然后(55 ℃)随机地与不同模板交错结合，延伸15 s，合成交错产物③④。每一轮扩增仅延伸一小段，经过多轮“产物—模板”交替结合、延伸，最终扩增出交错重组基因产物。相关叙述正确的是(AB) A．交错PCR原理是DNA半保留复制 B．交错PCR延伸温度设定为55 ℃可增加交错次数 C．上一轮交错产物需与模板链严格配对才能继续下一轮扩增 D．若交错循环20轮，一共产生220个DNA分子 【解析】交错PCR是PCR技术的延伸，利用了DNA半保留复制的原理，A正确；在第二轮开始时(95 ℃)产物①②与原来模板分开，然后(55 ℃)随机地与不同模板交错结合，延伸15 s，合成交错产物③④，故延伸温度设定为55 ℃可增加交错次数，B正确；交错延伸PCR与普通PCR技术的区别是每轮扩增仅延伸一小段，经过多轮“产物—模板”交替结合、延伸，最终扩增出交错重组基因片段混合产物，故上一轮交错产物不需与模板链完全配对也可继续下一轮扩增，交错循环20轮，也可能只产生1个DNA分子，C、D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第58讲　DNA相关的两个重要实验 【课标要求】 1.实验：DNA的提取与鉴定； 2.实验：利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳鉴定或运用软件进行虚拟PCR实验。 实验17　DNA的粗提取与鉴定 实 验 回 归 1. 实验思路、原理 (1)提取的基本思路：DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异，利用这些差异，对DNA进行提取。 (2)相关原理 2. 材料选择 (1)依据：选用 的组织，成功的可能性更大。 (2)常用材料：新鲜洋葱、香蕉、菠菜、菜花、鸡血和猪肝等(方法可能稍有不同)。 3. 实验过程  解 疑 释 惑 (1)研磨液的成分和作用 研磨液成分 作用 SDS 使蛋白质变性 EDTA 抑制DNA酶 Tris－HCl缓冲液 稳定DNA (2)研磨的目的：破碎细胞，使核物质容易溶解在研磨液中。 (3)低温放置几分钟(或酒精预冷)的作用：①可抑制核酸水解酶的活性，进而抑制DNA降解；②抑制DNA分子运动，使DNA易形成沉淀析出；③低温有利于增加DNA的柔韧性，减少其断裂。 (4)搅拌时应轻缓、并沿一个方向的目的：减少DNA断裂，以便获得较完整的DNA分子。 (5)思考：教材为什么将DNA粗提取实验安排在基因工程部分？ 实 验 延 伸 用鸡血细胞作为实验材料的操作流程(苏教版) 步骤 材料/方法 说明 制备 鸡血 细胞液 新鲜鸡血 哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核(或不含有DNA)，故不选用哺乳动物的血液作为高中DNA提取的材料 提取 血细胞 核物质 加入一定量的蒸馏水，破碎细胞，并用玻璃棒搅拌，过滤，获取含有DNA的滤液 细胞吸水涨破，玻璃棒搅拌加速细胞破裂 析出 DNA ①取滤液加入物质的量浓度为2 mol·L－1的NaCl溶液； ②缓缓加入一定量的蒸馏水，调节物质的量浓度至0.14 mol·L－1，析出DNA，丝状物不再增加时停止加蒸馏水； ③用玻璃棒挑起丝状物，获得含一定杂质的DNA DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同 向滤液中加入等体积的、冷却的体积分数为95%的酒精，静置2～3 min，并用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起白色丝状物DNA 酒精能够减少DNA的降解，同时也能够溶解杂质 实验素养 一、实验基本理论——实验变量与原则 取两支20 mL的试管，各加入2 mol·L－1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。 1. 上述实验中，自变量是 ，因变量是 ，无关变量是 等。 2. 实验遵循的原则：两支20 mL的试管说明实验需要分组,2 mol·L－1的NaCl溶液5 mL、4 mL的二苯胺试剂和沸水中加热5 min中的数字则说明实验要遵循等量原则，“将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中”则说明实验需遵循 原则。 二、试剂的选择和使用 1. 使用鸡血提取DNA时，需在鸡血中加入柠檬酸钠，目的是 ；在鸡血细胞溶液中加入蒸馏水，目的是 。 2. 使用洋葱提取DNA时，需要加入研磨液，研磨液能够 ，另外有利于蛋白质与DNA发生分离。 3. DNA在物质的量浓度为 mol·L－1的NaCl溶液中溶解度最低。使用体积分数为95%的冷却酒精可使DNA (填“析出”或“溶解”)。 4. 此实验中二苯胺试剂的作用是 ，需要现配现用。 题 组 运 用 1. (2024·安徽卷)下列关于“DNA 粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是( ) A．实验中如果将研磨液更换为蒸馏水，DNA提取的效率会降低 B．利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度差异，可初步分离DNA C．DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，该原理可用于纯化DNA粗提物 D．将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是否含有蛋白质杂质 2. (2024·山东卷)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是( ) A．整个提取过程中可以不使用离心机 B．研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中 C．鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变 D．仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰 实验18　利用PCR技术扩增DNA片段并电泳鉴定 实 验 回 归 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 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，这些基团可带正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向与它所带电荷 的电极移动。 (3)鉴定原理：PCR的产物一般通过 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 和构象等有关。凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为 nm的紫外灯下被检测出来。 2. 设备： 、电泳装置等。 3. 实验过程 (1)PCR操作过程 循环程序 变性 复性 延伸 预变性 ℃，5 min — — 30次 94 ℃，30 s ℃，30 s ℃，1 min 最后 1次 94 ℃，1 min 55 ℃，30 s 72 ℃，10 min 注：①预变性可使DNA充分变性，以利于引物更好地和模板结合；②最后一轮延伸给予更长时间的主要目的是：使子链充分延伸，得到更多的等长DNA。 (2)电泳鉴定：配制 溶液，加入核酸染料混合→制备凝胶→加缓冲液(没过凝胶1 mm为宜)→加样(PCR产物与含指示剂的凝胶载样缓冲液混合，留一个孔加 )→进行电泳(待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时停止)→ 下鉴定。  解 疑 释 惑 注意区分“核酸染料”和“指示剂”！指示剂一般是加样时添加的，主要有3个作用：①提示操作者何时停止电泳；②有助于判断加样时样品是否到达加样孔底部；③由于指示剂密度较大，有助于DNA样品沉降。 题 组 运 用 1. (2024·黑吉辽卷)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验，下列叙述正确的是( ) A．琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小 B．凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置 C．在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快 D．琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来 2. 某实验利用PCR技术获取目的基因，实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外，还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应中非特异条带的产生，以下措施中有效的是( ) A．增加模板DNA的量 B．延长热变性的时间 C．延长延伸的时间 D．提高复性的温度 配套精练 第58讲　DNA相关的两个重要实验 一、 单项选择题 1. (2025·海门一诊)下列有关“DNA粗提取与鉴定”“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的叙述，错误的是( ) A．可利用DNA和某些蛋白质在酒精中的溶解度不同来粗提取DNA B．提取到的白色丝状物与一定浓度的NaCl溶液混合，沸水浴后变蓝 C．PCR反应体系中加入的DNA聚合酶可在延伸过程中起作用 D．琼脂糖溶液中加入核酸染料，便于在紫外灯下检测扩增产物 2. 下列关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是( ) 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．预冷的乙醇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. (2022·山东卷)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法错误的是( ) A．过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了减少DNA降解 B．离心研磨液是为了加速DNA的沉淀 C．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色 D．粗提取的DNA中可能含有蛋白质 4. (2023·广东卷)“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是( ) A．裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质 B．分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等 C．沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度 D．鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色 5. (2025·镇江期初)下列有关“DNA粗提取与鉴定”“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的叙述，正确的是( ) A. 将洋葱研磨液离心后保留沉淀物并加入冷酒精静置后，可收集到DNA B．将提取到的丝状物与二苯胺溶液充分混匀后，溶液即可变为蓝色 C．在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化前需将适量的核酸染料加入并进行混匀 D．待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时需停止电泳并取出凝胶置于紫外灯下观察和照相 6. (2024·海安中学)免疫PCR是对微量抗原的一种检测方法。下图是利用该技术检测牛乳中微量抗生素的流程图：首先将抗体1固定在微板上，冲洗后加入待检的牛乳，再加入DNA标记的抗体2，进行PCR扩增，最后进行电泳检测，相关叙述错误的是( ) A．微量抗原—抗体反应通过PCR技术间接扩增放大，从而达到可检测的水平 B．如果第三次冲洗不充分则有可能出现假阳性现象 C．图示中的DNA 必须是牛乳基因中的DNA片段 D．PCR扩增产物的量与牛乳中抗生素的量呈正相关 7. (2024·苏州期初)下列关于琼脂糖凝胶电泳的叙述，错误的是( ) A．加热熔化的琼脂糖完全冷却后加入适量的核酸染料 B．电泳缓冲液加入电泳槽时，需没过凝胶1 mm为宜 C．可调容量的微量移液器应先做容量设定，再安装枪头 D．停止电泳后应将凝胶置于紫外灯下，观察和照相 8. (2024·海安期初)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”“DNA片段的扩增与电泳鉴定”实验的叙述，错误的是( ) A．选取细胞分裂旺盛的菜花表层花进行研磨是因为DNA含量高 B．研磨时需加入缓冲液，防止DNA在pH发生变化时降解或变性 C．在凝胶中，DNA分子的迁移速率与DNA分子的大小、构象等有关 D．PCR产物出现拖尾可能是非特异性扩增过多，可适当降低退火温度 9. 大肠杆菌经溶菌酶和洗涤剂处理后，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。用三种限制酶处理提取的产物，电泳结果如图所示。下列关于质粒的粗提取和鉴定的叙述，错误的是( ) A．提取DNA时可加入酒精，使溶于酒精的蛋白质等物质溶解 B．将提取的DNA溶于2 mol·L－1 NaCl溶液后，可用二苯胺试剂进行鉴定 C．电泳鉴定DNA利用了DNA在电场中会向着与它所带电荷相反的电极移动的原理 D．根据电泳结果，质粒上一定没有限制酶Ⅰ和Ⅱ的切割位点，而有限制酶Ⅲ的切割位点 10. (2024·连云港调研)数字PCR技术通过将一个样本分成几十到几万份，分配到不同的反应单元，每个单元最多包含一个拷贝的目标分子(DNA模板)，在每个反应单元中分别对目标分子进行PCR扩增，扩增结束后对各个反应单元的荧光信号进行统计学分析，如下图所示。下列相关叙述错误的是( ) A．PCR每一循环包括变性、复性(退火)和延伸三步 B．数字PCR可以在常温下进行，降低了检测成本 C．每个反应单元有无荧光取决于是否含有目标分子 D．数字PCR可实现对样品中目标分子的绝对定量分析 二、 多项选择题 11. “关于DNA的粗提取与鉴定”实验，下列叙述正确的是( ) A．羊的成熟红细胞可作为提取DNA的材料 B．预冷的酒精溶液能抑制核酸水解酶活性，可防止DNA水解 C．在切碎的洋葱中加入适量研磨液进行研磨，并过滤后弃去滤液 D．沸水浴处理加入DNA粗提物、二苯胺试剂的2 mol·L－1 NaCl溶液会变成蓝色 12. 下列与DNA相关实验的叙述，正确的有( ) 选项 实验 方法/原理 A 证明DNA半保留复制 通过检测14N和15N的放射性强度区分不同的DNA分子 B DNA的粗提取与鉴定 利用体积分数为95%的酒精去除部分蛋白质 C DNA片段的PCR扩增 PCR反应缓冲溶液中的Mg2＋能够激活Taq DNA聚合酶 D DNA片段的电泳鉴定 在凝胶溶液凝固前加入核酸染料以便对DNA进行染色 13. (2024·南通质检)交错PCR能实现同源基因的重组(如图，仅示单链)。第一轮延伸15 s，获得短产物①②。在第二轮开始时(95 ℃)产物①②与原来模板分开，然后(55 ℃)随机地与不同模板交错结合，延伸15 s，合成交错产物③④。每一轮扩增仅延伸一小段，经过多轮“产物—模板”交替结合、延伸，最终扩增出交错重组基因产物。相关叙述正确的是( ) A．交错PCR原理是DNA半保留复制 B．交错PCR延伸温度设定为55 ℃可增加交错次数 C．上一轮交错产物需与模板链严格配对才能继续下一轮扩增 D．若交错循环20轮，一共产生220个DNA分子 学科网（北京）股份有限公司 $$