第3章 实验突破一 DNA的粗提取与鉴定（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二生物选择性必修3教师用书（人教版 京津琼粤浙渝鄂闽云晋皖桂贵甘豫新青宁蒙藏陕川）

一、实验原理 1．提取DNA的原理 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，选用适当的物理或化学方法提取DNA，去除其他成分。 如：(1)DNA在酒精溶液中的溶解性：DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精。 (2)DNA在NaCl溶液中的溶解性：DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。 2．鉴定DNA的原理 在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。 二、实验步骤 三、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。 四、关键点拨 1．利用动物细胞提取DNA时，破碎细胞的方法：动物细胞无细胞壁，可直接使其吸水涨破。 2．不能选用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核。 3．提纯DNA时，选用体积分数为95%的冷酒精的原因：体积分数为95%的冷酒精提纯效果更佳。 4．实验中进行了2次静置或离心，目的是将DNA和杂质分子分开，第1次操作后，DNA存在于上清液中；第2次操作后DNA存在于析出的白色丝状物或离心管沉淀中。 例1　(2023·亳州高二期中)如图为DNA的粗提取与鉴定实验的部分操作流程。下列相关叙述正确的是(　　) A．将图1中的研磨液过滤后保留沉淀 B．图2过程中，用玻璃棒进行交叉搅拌会使DNA析出更快 C．图2析出得到的白色丝状物只能溶于2 mol/L的NaCl溶液中 D．图3对提取后的DNA进行鉴定，两支试管中均要加入二苯胺试剂 答案　D 解析　将图1中的研磨液过滤后应保留上清液，A错误；图2过程中，用玻璃棒搅拌要轻轻搅拌且沿同一方向进行，以免加剧DNA分子的断裂，B错误；图2析出得到的白色丝状物主要成分是DNA，DNA在NaCl溶液中的溶解度是随着NaCl的浓度变化而改变的，不是只能溶于2 mol/L的NaCl溶液中，C错误。 例2　如表关于DNA粗提取与鉴定实验的叙述，不正确的是(　　) 选项 试剂 操作 作用 A 研磨液 与生物材料混合 提取溶解DNA B 2 mol/L NaCl溶液 与提取出的DNA混合 溶解DNA C 冷却的酒精 加入到离心后的上清液中 溶解DNA D 二苯胺试剂 加入到溶解有DNA的NaCl溶液中 鉴定DNA 答案　C 解析　DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理可以初步分离DNA与蛋白质，C错误。 1．(2023·广东，11)“DNA的粗提取与鉴定”实验的基本过程：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 答案　D 解析　裂解是使细胞破裂释放出DNA等物质，针对不同的实验材料，可选择不同的方法破坏细胞，如植物细胞可选择研磨的方法，而动物细胞可选择吸水涨破的方法，A正确；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，将溶液过滤，即可将混合物中的多糖、蛋白质等与DNA分离，B正确；DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理可以反复多次用酒精沉淀出DNA，提高DNA的纯度，C正确；将DNA溶于NaCl溶液中，加入二苯胺试剂，沸水中加热五分钟，待冷却后，溶液能呈现蓝色，D错误。 2．下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是(　　) A．酵母菌和菜花均可作为提取DNA的材料 B．DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸馏水 C．DNA的粗提取与鉴定实验中，需要使用体积分数95%的冷酒精 D．向洋葱研磨液的上清液中加蒸馏水搅拌，可见玻璃棒上有白色丝状物 答案　D 解析　DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸馏水，B正确；向洋葱研磨液的上清液中加预冷的酒精溶液(体积分数为95%)搅拌，可见玻璃棒上有白色丝状物，D错误。 3．(2022·山东，13)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 ℃冰箱中进行是为了防止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 答案　B 解析　低温时DNA酶的活性较低，过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了防止DNA降解，A正确；离心研磨液是为了使细胞碎片沉淀，B错误；在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色，C正确；细胞中的某些蛋白质可以溶解于酒精，可能有蛋白质不溶于酒精，在95%的冷酒精中与DNA一块析出，故粗提取的DNA中可能含有蛋白质，D正确。 4．研究人员比较了不同储藏条件对棉叶DNA纯度及提取率(提取率越高，获得的DNA越多)的影响，实验结果如图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A．提纯DNA时可加入75%酒精去除蛋白质等物质 B．新鲜棉叶提取的DNA纯度最高，但提取DNA的量不是最多 C．用二苯胺试剂鉴定，蓝色最深的是冷冻3 d处理后提取的DNA D．DNA不溶于酒精，在NaCl溶液中的溶解度随溶液浓度的不同而不同 答案　A 解析　DNA不溶于酒精，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，所以DNA的粗提取与鉴定实验中，提纯DNA时，加入冷却的、体积分数为95%的酒精溶液是为了溶解蛋白质，形成含杂质较少的DNA丝状物，A错误；新鲜棉叶提取的DNA纯度最高，但提取率不高，因此新鲜棉叶提取DNA的量不是最多的，B正确；冷冻3 d处理提取的DNA量是最多的，因此用二苯胺试剂鉴定，颜色最深的是冷冻3 d处理后提取的DNA，C正确；DNA在不同NaCl溶液中的溶解度不同，D正确。 5．(2023·安阳高二期中)下列关于DNA粗提取与鉴定实验的叙述，正确的是(　　) A．取材时可选用鸡血、洋葱、香蕉等富含DNA的材料进行实验 B．将白色丝状物置于2 mol/L的NaCl溶液中，离心后弃去上清液 C．可将洋葱置于清水中，细胞吸水破裂后将DNA释放出来 D．鉴定DNA时，将丝状物溶于2 mol/L的NaCl溶液中，再加入二苯胺试剂，混匀后即呈蓝色 答案　A 解析　DNA在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度较大，将白色丝状物置于2 mol/L的NaCl溶液中，会发生溶解现象，离心后应保留上清液，B错误；将洋葱置于清水中，由于细胞壁的支持保护作用，植物细胞不会吸水涨破，C错误；鉴定DNA时，将丝状物溶于2 mol/L的NaCl溶液中，再加入二苯胺试剂，混匀后再在沸水中加热5 min，冷却后会出现蓝色，D错误。 6．“CTAB法”和“SDS法”是提取DNA的常用方法，CTAB提取液含有CTAB、EDTA等成分，SDS提取液含SDS、EDTA等成分。CTAB、SDS能破坏膜结构，使蛋白质变性，提高DNA在提取液中的溶解度；EDTA能螯合Mg2＋、Mn2＋，抑制DNA酶的活性。某科研小组为了寻找提取腊梅DNA的优良方法，比较了上述两种提取DNA的方法，主要操作如图所示： 注：TE缓冲液主要用于溶解核酸，能稳定储存DNA和RNA。 实验测定结果如表(表中OD260的值反映溶液中核酸的浓度，OD280的值反映溶液中蛋白质的浓度。理论上，纯DNA溶液的OD260/OD280的值为1.8，纯RNA溶液的OD260/OD280的值为2.0)。 CTAB SDS OD260 OD280 OD260/OD280 OD260 OD280 OD260/OD280 0.033 0.018 1.833 0.006 0.005 1.200 请回答下列问题： (1)与常温下研磨相比，在液氮中研磨的优点是__________________________________；CTAB提取液和SDS提取液中都加入EDTA的目的是______________________________________。 (2)氯仿－异戊醇密度大于水且不溶于水，DNA不溶于氯仿－异戊醇，蛋白质等杂质可溶于氯仿－异戊醇，实验过程中加入氯仿－异戊醇离心后，应取①________(填“上清液”或“沉淀物”)加异丙醇(异丙醇与水互溶)并离心进行纯化，利用异丙醇溶液纯化DNA的原理是______________________________________________________________________________。 (3)两种方法中，________法提取的DNA的纯度更高，判断的依据是_____________________。 答案　(1)研磨充分，且低温能抑制DNA酶的活性　抑制DNA酶的活性，减少DNA分解，提高DNA的完整性和总量　(2)上清液　DNA不溶于异丙醇，而杂质能溶于异丙醇　(3)CTAB　CTAB法提取的DNA溶液的OD260/OD280的值为1.833，更接近纯DNA溶液的该比值 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验突破一 DNA的粗提取与鉴定 第3章 基因工程 <<< 一、实验原理 1.提取DNA的原理 利用DNA与 、 和脂质等在物理和化学性质方面的差异，选用适当的物理或化学方法提取DNA，去除其他成分。 如：(1)DNA在酒精溶液中的溶解性： 不溶于酒精，但某些 溶于酒精。 (2)DNA在NaCl溶液中的溶解性：DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于 的NaCl溶液。 2.鉴定DNA的原理 在一定温度下，DNA遇 会呈现 。 RNA 蛋白质 DNA 蛋白质 2 mol/L 二苯胺试剂 蓝色 二、实验步骤 纱布 酒精 三、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 。 2.加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧 ，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。 血液凝固 DNA分子的断裂 四、关键点拨 1.利用动物细胞提取DNA时，破碎细胞的方法：动物细胞无细胞壁，可直接使其 。 2.不能选用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核。 3.提纯DNA时，选用体积分数为95%的冷酒精的原因：体积分数为95%的冷酒精 更佳。 4.实验中进行了2次静置或离心，目的是将 和 分开，第1次操作后，DNA存在于 中；第2次操作后DNA存在于____________ 或 中。 吸水涨破 提纯效果 DNA 杂质分子 上清液 析出的白色丝 状物 离心管沉淀 例1　(2023·亳州高二期中)如图为DNA的粗提取与鉴定实验的部分操作流程。下列相关叙述正确的是 A.将图1中的研磨液过滤后保留沉淀 B.图2过程中，用玻璃棒进行交叉搅拌会使DNA析出更快 C.图2析出得到的白色丝状物只能溶于2 mol/L的NaCl溶液中 D.图3对提取后的DNA进行鉴定，两支试管中均要加入二苯胺试剂 √ 将图1中的研磨液过滤后应保留上清液，A错误； 图2过程中，用玻璃棒搅拌要轻轻搅拌且沿同一方向进行，以免加剧DNA分子的断裂，B错误； 图2析出得到的白色丝状物主要成分是DNA，DNA在NaCl溶液中的溶解度是随着NaCl的浓度变化而改变的，不是只能溶于2 mol/L的NaCl溶液中，C错误。 选项 试剂 操作 作用 A 研磨液 与生物材料混合 提取溶解DNA B 2 mol/L NaCl溶液 与提取出的DNA混合 溶解DNA C 冷却的酒精 加入到离心后的上清液中 溶解DNA D 二苯胺试剂 加入到溶解有DNA的NaCl溶 液中 鉴定DNA DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理可以初步分离DNA与蛋白质，C错误。 √ 例2　如表关于DNA粗提取与鉴定实验的叙述，不正确的是 1.(2023·广东，11)“DNA的粗提取与鉴定”实验的基本过程：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 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 √ 裂解是使细胞破裂释放出DNA等物质，针对不同的实验材料，可选择不同的方法破坏细胞，如植物细胞可选择研磨的方法，而动物细胞可选择吸水涨破的方法，A正确； 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，将溶液过滤，即可将混合物中的多糖、蛋白质等与DNA分离，B正确； 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理可以反复多次用酒精沉淀出DNA，提高DNA的纯度，C正确； 将DNA溶于NaCl溶液中，加入二苯胺试剂，沸水中加热五分钟，待冷却后，溶液能呈现蓝色，D错误。 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸馏水，B正确； 向洋葱研磨液的上清液中加预冷的酒精溶液(体积分数为95%)搅拌，可见玻璃棒上有白色丝状物，D错误。 2.下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是 A.酵母菌和菜花均可作为提取DNA的材料 B.DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸馏水 C.DNA的粗提取与鉴定实验中，需要使用体积分数95%的冷酒精 D.向洋葱研磨液的上清液中加蒸馏水搅拌，可见玻璃棒上有白色丝状物 √ 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 3.(2022·山东，13)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 ℃冰箱中进行是为了防止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 √ 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 低温时DNA酶的活性较低，过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了防止DNA降解，A正确； 离心研磨液是为了使细胞碎片沉淀，B错误； 在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色，C正确； 细胞中的某些蛋白质可以溶解于酒精，可能有蛋白质不溶于酒精，在95%的冷酒精中与DNA一块析出，故粗提取的DNA中可能含有蛋白质，D正确。 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 4.研究人员比较了不同储藏条件对棉叶DNA纯度及提取率(提取率越高，获得的DNA越多)的影响，实验结果如图所示。下列有关叙述错误的是 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 A.提纯DNA时可加入75%酒精去除蛋白质等物质 B.新鲜棉叶提取的DNA纯度最高，但提取DNA的量不是最多 C.用二苯胺试剂鉴定，蓝色最深的是冷冻3 d处理后提取的DNA D.DNA不溶于酒精，在NaCl溶液中的溶解度随溶液浓度的不同而不同 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 √ DNA不溶于酒精，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，所以DNA的粗提取与鉴定实验中，提纯DNA时，加入冷却的、体积分数为95%的酒精溶液是为了溶解蛋白质，形成含杂质较少的DNA丝状物，A错误； 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 新鲜棉叶提取的DNA纯度最高，但提取率不高，因此新鲜棉叶提取DNA的量不是最多的，B正确； 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 冷冻3 d处理提取的DNA量是最多的，因此用二苯胺试剂鉴定，颜色最深的是冷冻3 d处理后提取的DNA，C正确； DNA在不同NaCl溶液中的溶解度不同，D正确。 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 5.(2023·安阳高二期中)下列关于DNA粗提取与鉴定实验的叙述，正确的是 A.取材时可选用鸡血、洋葱、香蕉等富含DNA的材料进行实验 B.将白色丝状物置于2 mol/L的NaCl溶液中，离心后弃去上清液 C.可将洋葱置于清水中，细胞吸水破裂后将DNA释放出来 D.鉴定DNA时，将丝状物溶于2 mol/L的NaCl溶液中，再加入二苯胺试剂， 混匀后即呈蓝色 √ 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 DNA在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度较大，将白色丝状物置于2 mol/L的NaCl溶液中，会发生溶解现象，离心后应保留上清液，B错误； 将洋葱置于清水中，由于细胞壁的支持保护作用，植物细胞不会吸水涨破，C错误； 鉴定DNA时，将丝状物溶于2 mol/L的NaCl溶液中，再加入二苯胺试剂，混匀后再在沸水中加热5 min，冷却后会出现蓝色，D错误。 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 6.“CTAB法”和“SDS法”是提取DNA的常用方法，CTAB提取液含有CTAB、EDTA等成分，SDS提取液含SDS、EDTA等成分。CTAB、SDS能破坏膜结构，使蛋白质变性，提高DNA在提取液中的溶解度；EDTA能螯合Mg2＋、Mn2＋，抑制DNA酶的活性。某科研小组为了寻找提取腊梅DNA的优良方法，比较了上述两种提取DNA的方法，主要操作如图所示： 注：TE缓冲液主要用于溶解核酸，能稳定储存DNA和RNA。 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 CTAB SDS OD260 OD280 OD260/ OD280 OD260 OD280 OD260/ OD280 0.033 0.018 1.833 0.006 0.005 1.200 实验测定结果如表(表中OD260的值反映溶液中核酸的浓度，OD280的值反映溶液中蛋白质的浓度。理论上，纯DNA溶液的OD260/OD280的值为1.8，纯RNA溶液的OD260/OD280的值为2.0)。 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 请回答下列问题： (1)与常温下研磨相比，在液氮中研磨的优点是_________ _________________________；CTAB提取液和SDS提取液中都加入EDTA的目的是______ __________________________________________________。 DNA酶的活性，减少DNA分解，提高DNA的完整性和总量 抑制 研磨充分， 且低温能抑制DNA酶的活性 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 (2)氯仿－异戊醇密度大于水且不溶于水，DNA不溶于氯仿－异戊醇，蛋白质等杂质可溶于氯仿－异戊醇，实验过程中加入氯仿－异戊醇离心后，应取①________(填“上清液”或“沉淀物”)加异丙醇(异丙醇与水互溶)并离心进行纯化，利用异丙醇溶液纯化DNA的原理是________________________ ______________。 DNA不溶于异丙醇，而杂质能溶于异丙醇 上清液 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 (3)两种方法中，________法提取的DNA的纯度更高，判断的依据是_______________ ____________________________________________________________。 CTAB法提取的DNA溶液的OD260/OD280的值为1.833，更接近纯DNA溶液的该比值 CTAB 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 $