高考生物复习指导：DNA的粗提取与鉴定实验
高考生物复习指导：DNA的粗提取与鉴定实验
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片段或者散开,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。
一、考点知识解读
1.实验原理
(1)粗提取原理：在NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的增加而降低;在0.14mol/L时，DNA的溶解度最小;当NaCl溶液浓度继续增加时，DNA溶解度又增大。
(2)纯化原理：DNA不溶于酒精，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精。
(3)鉴定DNA原理：在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。
2.实验材料的选择及处理
(1)不选择猪血等哺乳动物的血液，因为哺乳动物成熟的红细胞无细胞核。
(2)需要在鸡血中加入抗凝剂——柠檬酸钠溶液，防止血液凝固。
(3)需除去鸡血中的血浆，因为血浆中无DNA。
特别提醒：不同生物的组织中DNA含量不同在选取材料时，应本着DNA含量高、材料易得、便于提取的原则。
3.实验过程
步骤：提取细胞核物质→溶解核内DNA→析出DNA粘稠物→滤取含DNA的粘稠物→DN A粘稠物的再溶解→过滤含有DNA的氯化钠溶液→提取含杂质较少的DNA→DNA的鉴定。
操作要点：(1)2次加蒸馏水：第一次是在是为了使血细胞吸水膨胀破裂，加水后必须充分搅拌使血细胞充分破裂;第二次加蒸馏水是为了稀释氯化钠溶液。
(2)3次加氯化钠溶液：第一次加氯化钠后，必须充分晃动烧杯，使二者混合均匀，加速染色质中DNA与蛋白质分离，使DNA充分游离并溶解在氯化钠溶液中;第二次加氯化钠溶液也是为了DNA的再溶解，这时溶液中的蛋白质含量已很少;第三次加氯化钠溶液还是为溶解DNA。
(3)6次搅拌：除最后一次搅拌外前5次搅拌均朝一个方向:，并且在析出DNA、DNA再溶解和提取中，各步搅拌都要轻缓玻璃棒，不要直插烧杯底部防止DNA分子断裂。
(4)3次过滤：第一次过滤，留滤液;第二次过滤，留粘稠物;第三次过滤，留滤液。注意这3次过滤都用纱布，获得沉淀物或粘稠物的通常为多层，获得滤液的纱布层数适当减少。
特别提醒：若以植物为实验材料，步骤上大致相同，在材料的处理上有几点不同：一是增加研磨步骤，目的是破坏细胞壁;二是加入洗涤剂，目的是溶解细胞膜及核膜;三是加食盐，可加速细胞膜及核膜的破裂。
4.实验注意事项
(1)用冷酒精浓缩和沉淀DNA时所用的95%酒精，必须经过充分预冷后才能使用，冷酒精与含 DNA的氯化钠溶液体积比是2：1 。如果用冷酒精处理后，悬浮于溶液中的丝状物较少，可将混合液放于冰箱中再冷却几分钟，然后再用玻璃棒卷起丝状物。
(2)鸡血细胞破碎以后释放的DNA，容易被玻璃容器吸附，由于细胞内DNA的含量本来就比较少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取到的DNA就会更少。因此，实验过程中最好使用塑料的烧杯和试管，这样可以减少提取过程中DNA的损失。
二、典型试题赏析
例1 下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验原理与方法的叙述，错误的是( )
A.DNA在NaCl溶液中的溶解度随着溶液浓度的减小而减小
B.向鸡血细胞液中加入蒸馏水的目的是使其吸水涨破，释放出其中的DNA
C.向滤液中加入冷却酒精的目的是除去DNA中的杂质，纯化DNA
D.向初步纯化的DNA中加入二苯胺溶液，沸水浴后可观察到溶液显蓝色
解析：DNA在0.14 mol·L-1的NaCl溶液中溶解度最小，在低于或高于这个浓度的条件下溶解度都会增大。向鸡血细胞液中加入蒸馏水的目的是使其吸水涨破，释放其中的DNA。利用DNA不溶于酒精而蛋白质等杂质溶于酒精的原理，向滤液中加入冷却酒精可进一步将DNA与蛋白质分离开，获得较纯的DNA。鉴定DNA的方法是向DNA中加入二苯胺溶液，沸水浴加热，溶液变蓝。
答案：A
例2 下图表示以鸡血为实验材料进行DNA的粗提取与鉴定的操作程序，请分析回答下列问题：
(1)步骤一中，向鸡血细胞液中加入____________并搅拌，可使鸡血细胞破裂。
(2)步骤二中，过滤后收集含有DNA的____________。
(3)步骤三、四的操作原理是________________________________________________
________________________________________________________________________;步骤四中，通过向溶液中加入____________调节NaCl溶液的物质的量浓度至____________mol/L时，DNA将会析出，过滤去除溶液中的杂质。
(4)步骤七：向步骤六过滤后的____________中加入等体积的冷却的____________，静置2～3 min，溶液中会出现________色丝状物，这就是粗提取的DNA。
(5)步骤七：DNA遇____________试剂，沸水浴5 min，冷却后，溶液呈______色。
解析：破碎红细胞应用蒸馏水，使之吸水涨破。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，在2 mol/L的NaCl溶液中DNA溶解，在0.14 mol/L的NaCl溶液中DNA析出。可通过加入蒸馏水将2 mol/L的NaCl溶液稀释为0.14 mol/L的NaCl溶液。DNA不溶于冷酒精，遇二苯胺加热呈蓝色。
答案：(1)蒸馏水 (2)滤液 (3)DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质 蒸馏水 0.14 (4)滤液 酒精 白 (5)二苯胺 蓝
巩固练习
DNA的粗提取与鉴定的实验(如图)：
(1)本实验材料选用鸡血细胞液，而不是鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中______含量较高。
(2)图A所示加入蒸馏水的目的是_________。
(3)通过图B所示步骤取得滤液后，再向滤液中加入2 mol/L NaCl溶液的目的是____________。
(4)图C所示加入蒸馏水的目的是________________。
(5)为鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA，可用______试剂进行检测，在沸水浴条件下，可以看到颜色反应为____________________色。
解析：鸡血细胞没有细胞壁，而且细胞内DNA的含量较高。如图A所示，鸡血细胞液中加入蒸馏水后，细胞内渗透压较高，则鸡血细胞吸水而涨破。如图B所示，溶液中加入2 mol/L NaCl溶液，DNA溶解而杂质析出。如图C所示，加入蒸馏水后，溶液浓度会降低，当浓度降至0.14 mol/L时，DNA的溶解度最低而析出。在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺呈现蓝色。
答案：(1)DNA (2)使血细胞吸水涨破，释放出核物质DNA (3)使DNA溶解于NaCl溶液(4)使DNA的溶解度下降而析出 (5)二苯胺 蓝