第14单元 第2课时 DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增及电泳鉴定（课件）-【创新方案】2026年高考生物一轮复习（单选版）

DNA的粗提取与鉴定、 DNA片段的扩增及电泳鉴定 第2课时 5.1.5　阐明DNA的提取和鉴定的方法和过程 5.1.6　阐明利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳鉴定 课标要求 目录 再认再现——教材基础落实 课时跟踪检测 互动课堂——核心深化学习 再认再现——教材基础落实 一、DNA的粗提取与鉴定 1.基础知识判断 (1)DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精。 ( ) (2)DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。 ( ) (3)DNA的粗提取时，在漏斗中垫上纱布，将研磨液过滤到烧杯中。 ( ) (4)将丝状物溶解在2 mol/L的NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色。 ( ) √ × √ √ 2.基本概念梳理 (1)DNA的粗提取与鉴定的基本原理 不溶于 2 二苯胺 (2)DNA的粗提取与鉴定的方法步骤 95% 沸水 (3)注意事项 ①粗提取的DNA丝状物要用滤纸吸去上面的水分或离心得到的沉淀物要晾干，然后再溶解在2 mol/L的NaCl溶液中进行鉴定。 ②DNA的溶解度与NaCl溶液浓度有关。实验中鉴定DNA通常用2 mol/L的NaCl溶液溶解DNA，需要不断搅拌以增加DNA的溶解量，通常要3 min以上。 ③加入预冷的酒精后，要用玻璃棒缓慢、轻轻地沿一个方向搅拌溶液，玻璃棒不能插入到烧杯的底部。 ④二苯胺试剂一般要现用现配，以保证实验的效果。 二、DNA片段的扩增及电泳鉴定 1.基础知识判断 (1)PCR反应体系中需加入4种脱氧核苷酸作为合成DNA子链的原料。 ( ) (2)用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。 ( ) (3)进行DNA片段的扩增及电泳鉴定实验所需的缓冲液和酶应分装成小份，并在20 ℃储存。 ( ) (4)在凝胶中DNA分子的迁移速率与DNA分子的大小和构象等有关，与凝胶的浓度无关。 ( ) √ × √ × (5)凝胶中的DNA分子通过染色，可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。 ( ) (6)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条非特异性条带(引物和模板不完全配对)。提高复性的温度可减少反应非特异性条带的产生。 ( ) √ √ 2.基本概念梳理 (1)实验基础 ①PCR原理：不仅利用了____________原理，还利用了______________的原理。 ②电泳：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_____的电极移动，这个过程就是电泳。 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__________等有关。凝胶中的DNA分子通过_____，可以在波长为_______的_______下被检测出来。  DNA的热变性 DNA半保留复制 相反 大小和构象 染色 300 nm 紫外灯 (2)PCR实验操作步骤 微量移液器 离心管 底部 (3)DNA的电泳鉴定 微量移液器 紫外灯 (4)特别提醒 ①线状双链DNA分子在一定浓度琼脂糖凝胶中的迁移速率与DNA分子量呈反比，分子量越大则所受阻力越大，也越难在凝胶孔隙中移动，因而迁移得越慢，随着时间的推移，就会在凝胶中呈现出一个一个的条带。 ②将待测样品电泳条带与Marker(已知长度的DNA片段)进行对比，即可知道待测样品中DNA片段的长度，其中条带的宽度反映了DNA含量的多少。 融通大概念——建构知识体系 互动课堂——核心深化学习 [题点全练] 1.(2024·安徽高考)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 核心点(一)　DNA的粗提取与鉴定 √ 解析：研磨液有利于DNA的溶解并保护DNA不被破坏，若换为蒸馏水，则DNA提取的效率会降低，A正确；DNA不溶于酒精，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可初步分离DNA，B正确；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，该原理可用于纯化DNA粗提物，C正确；在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，二苯胺试剂用于鉴定DNA，不能检测溶液中是否有蛋白质杂质，D错误。 2.(2024·山东高考)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 √ 解析：由教材中“DNA的粗提取与鉴定”实验的方法步骤分析可知，整个提取过程中可以不使用离心机，A正确。研磨液在4 ℃冰箱中放置的目的是获得上清液，不能充分摇匀，B错误。鉴定过程中的沸水浴加热可使DNA双螺旋结构发生改变，C错误。该实验中，为排除二苯胺加热后可能变蓝对实验结果造成干扰，可设置加二苯胺不加DNA的对照组，D错误。 3.(2023·广东高考)“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 √ 解析：DNA主要存在于细胞核内，而裂解的目的是使细胞破裂，释放出DNA等物质，A正确；DNA、RNA、蛋白质和多糖等物质在物理和化学性质方面存在差异，可以利用这些差异，通过适当的分离方法去除混合物中的多糖、蛋白质等，B正确；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度使DNA溶解或析出，可反复多次以提高DNA的纯度，C正确；进行DNA鉴定时可以使用二苯胺试剂，但要进行沸水浴加热后才能观察到颜色变化，D错误。 4.图1、图2是“DNA的粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示意图，下列相关叙述正确的是 (　 ) A.图1中溶液a是去掉上清液的研磨液 B.图2所示实验操作中有一处明显错误，可能导致试管2中蓝色变化不明显 C.图1所示操作的原理是DNA能溶于酒精，而蛋白质等杂质不溶 D.图2试管1的作用是证明物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液遇二苯胺出现蓝色 √ 解析：图1中溶液a是研磨液静置几分钟后取的上清液，A错误；图2所示实验的试管中溶液的液面高于烧杯中的液面，可能导致加热不充分，试管2中蓝色变化不明显，B正确；图1所示操作的原理是DNA不能溶于酒精，而蛋白质等杂质能溶于酒精，C错误；图2试管1起对照作用，目的是证明沸水浴条件下物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液遇二苯胺不会出现蓝色，D错误。 [题后悟法] 1.DNA粗提取与鉴定中不同试剂的用途及原理 试剂 浓度 用途 主要原理 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时最大 酒精 95%(体积 分数) 除去杂质、 析出DNA DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些物质可溶于酒精 二苯胺 试剂 — 鉴定 DNA DNA遇二苯胺试剂(沸水浴)会变蓝色 2.DNA与蛋白质在不同浓度NaCl溶液中的溶解度 物质 溶解规律 NaCl溶液浓度 2 mol/L 0.14 mol/L DNA 溶解 析出 蛋白质 NaCl溶液物质的量浓度从2 mol/L逐渐降低的过程中，溶解度逐渐增大 部分发生 盐析沉淀 溶解 [题点全练] 题点1　DNA片段的扩增中引物的设计 1.(2024·山东高考)制备荧光标记的DNA探针时，需要模板、引物、DNA聚合酶等。在只含大肠杆菌DNA聚合酶、扩增缓冲液、H2O和4种脱氧核苷酸(dCTP、dTTP、dGTP和碱基被荧光标记的dATP)的反应管①~④中，分别加入如表所示的适量单链DNA。已知形成的双链DNA区遵循碱基互补配对原则，且在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区。能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有(　 ) 核心点(二)　DNA片段的扩增及电泳鉴定 反应管 加入的单链DNA ① 5'-GCCGATCTTTATA-3'； 3'-GACCGGCTAGAAA-5' ② 5'-AGAGCCAATTGGC-3' ③ 5'-ATTTCCCGATCCG-3'； 3'-AGGGCTAGGCATA-5' ④ 5'-TTCACTGGCCAGT-3' A.①② B.②③ C.①④ D.③④ √ 解析：分析反应管①~④中分别加入的适量单链DNA可知，①中两条单链DNA分子之间具有互补的序列(10个连续碱基对)，但双链DNA区之外的3'端无模板，因此无法进行DNA合成，不能得到带有荧光标记的DNA探针；②中单链DNA分子内具有互补的序列，由于在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区，故该条单链DNA分子不发生自身环化，但两条链可以形成双链DNA区，由于DNA合成的序列(5'-TCT-3')中不含碱基A，不能得到带有荧光标记的DNA探针； ③中两条单链DNA分子之间具有互补的序列(10个连续碱基对)，且双链DNA区之外的5'端有凸出的碱基(含碱基T)，因此进行DNA合成能得到带有荧光标记的DNA探针；④中单链DNA分子内具有自身互补的序列，结合题中信息知该条单链DNA分子不发生自身环化，两条链可以形成双链DNA区，且双链DNA区之外的5'端有凸出的碱基(含碱基T)，因此进行DNA合成能得到带有荧光标记的DNA探针。综上，能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有③④，故选D。 2.图1是利用PCR技术扩增目的基因的示意图，表中是使用引物中的碱基序列。 (1)PCR中使用的DNA聚合酶与一般生物体内的 DNA聚合酶相比，特点是_______，其作用是_______ ___________________________________________。 引物对A P1　AACTGAAATGTAGCTATC P2　TTAAGTCCATTACTCTAG 引物对B S1　GTCCGACTAGTGGCTGTG S2　AGCTGGCGTTTAGCCTCG 耐高温 将单个 脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上 解析：(1)由于在PCR扩增技术中采用高温使DNA变性解旋，因此需要使用的DNA聚合酶具有耐高温的特点，DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上，催化合成DNA子链。 (2)图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。在第四轮循环产物中不含有引物1的DNA片段所占的比例为____，出现__个两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。  解析： (2)由图1可知，由原来的每条母链为模板合成的两个新DNA分子中，只含有引物1或引物2，而以新合成的子链为模板合成新DNA分子时，两种引物都含有，故第四轮循环共产生16个DNA分子，其中含有引物1的DNA分子是15个，不含引物1的DNA分子是1个，占1/16。在PCR反应过程中，第三轮循环出现两个等长的DNA，经过第四次复制产生4个等长的DNA，另外有四个DNA通过第四次复制也会分别产生一个等长的DNA，即共有8个等长的DNA。 1/16 8 (3)PCR过程中复性温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。上表为两对引物序列，________可采用较高复性温度，原因是______________。  解析： (3)PCR过程中复性温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。据题表可知，表中的两对引物序列中引物对B中C、G的比例高，可采用较高的复性温度。 引物对B C、G的比例高 (4)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(图2)，请分别说明理由：第1组：_________ _________________________________；第2组：______________________ _______________________。  引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效 引物Ⅲ自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效 解析：(4)第1组：分析图2中引物可知，引物Ⅰ的部分碱基序列是CAGGCT，引物Ⅱ的部分碱基序列是AGCCTG，引物Ⅰ和引物Ⅱ的局部碱基之间存在互补配对关系，若利用这两个引物进行DNA扩增，会因其中的部分碱基发生碱基互补配对而使引物失效。第2组：引物Ⅲ的部分碱基序列是AACTG和CAGTT，两侧碱基具有碱基互补配对关系，该引物一旦发生自身折叠，也将会出现部分碱基发生碱基互补配对而使引物失效。 题点2　DNA片段的扩增及电泳鉴定实验过程 3.(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 √ 解析：琼脂糖凝胶的浓度、待测样品中DNA分子的大小和构象等都会影响DNA分子在电泳中的迁移速率，故琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小，A正确；在电泳过程中，凝胶载样缓冲液中的指示剂不会与DNA结合，而是随着电流的通过而移动，可用于确定样品的迁移方向和距离，不能用于指示DNA分子的具体位置，B错误；在同一电场作用下，DNA片段越长，即DNA相对分子质量越大，迁移速率越慢，C错误；琼脂糖凝胶中的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，D错误。 4.在基因工程操作过程中，科研人员利用识别两种不同序列的限制酶(R1和R2)处理基因载体，进行聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，结果如图所示。以下相关叙述错误的是 (　 ) A.该载体最可能为环状DNA分子 B.两种限制酶在载体上各有一个酶切位点 C.限制酶R1与R2的切点最短相距约400 bp D.限制酶作用位点会导致磷酸二酯键断裂 √ 解析：当仅用一种限制酶切割载体时，两种限制酶切割产生的DNA片段等长，而两种限制酶同时切割时则产生两种长度的DNA片段，因此该载体最有可能为环状DNA分子，两种限制酶在载体上各有一个酶切位点，A、B正确；两种限制酶同时切割时则产生600 bp和200 bp两种长度的DNA片段，所以两种限制酶的酶切位点最短相距200 bp，C错误；限制酶切割DNA分子，破坏的是作用位点上两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，D正确。 [题后悟法] 1.PCR中使用的引物应具备的特点 (1)引物能与DNA模板碱基互补配对。 (2)2种引物之间不能有互补的碱基序列，避免引物形成双链，导致扩增失败。 (3)某一引物不能存在自身局部碱基序列互补配对，避免自身折叠出现配对，无法和模板DNA结合。 (4)多数情况需要在2种引物的5'端添加不同限制酶识别的碱基序列，扩增出的DNA片段可以使用相应限制酶切割后与载体正向连接。 (5)引物不能太短，以防扩增出非特异性DNA片段(非目的基因)。 2.DNA片段扩增及电泳鉴定实验的注意事项 (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)缓冲液和酶应分装成小份，并在-20 ℃条件下储存。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，避免试剂的污染。 (4)在进行操作时，一定要戴好一次性手套。 (5)观察DNA带的分布及粗细程度来评价扩增的效果。 3.DNA片段鉴定的原理 (1)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。 (2)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。 (3)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。 根据PCR反应过程示意图分析下列问题： 主攻学困点——强化规范表达 1.PCR技术的原理是什么? 提示：DNA半保留复制(体外DNA双链复制)。 2.由图分析可知，在PCR反应过程中需要两种引物，原因是什么? 提示：DNA由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，DNA聚合酶不能从头合成DNA，而只能从3'端延伸DNA链。 3.DNA片段电泳鉴定的原理是什么? 提示：DNA分子在碱性条件下(pH=8.0的缓冲液)带负电，在电场力的驱动下，从负极向正极在琼脂糖凝胶的孔洞中移动；核酸染料带正电，在电场力的驱动下，从正极向负极运动，遇到DNA就嵌入其中完成染色，但这个颜色在可见光下看不到，需要紫外光激发。 4.电泳鉴定时未出现特异性条带的原因有哪些? 提示：模板DNA出现污染；Taq DNA聚合酶出现质量问题；引物特异性不强(如与非目的序列有同源性)或形成引物二聚体；PCR循环次数过少等。 课时跟踪检测 (单击进入电子文档) $$