2020版高考一轮复习生物江苏专版讲义：选修1 第4讲 DNA的粗提取与鉴定

[思维导图·成一统]

[基础速练·固根基]

1．判断下列叙述的正误

(1)用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质(√)

(2)提取DNA时，如果没有鸡血材料，可用猪血代替(×)

(3)在DNA的粗提取与鉴定实验中，用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同(×)

(4)洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度(×)

(5)将制备的含有DNA的滤液加入60～75 ℃的恒温水浴箱中保温10～15 min，可以将DNA析出(×)

(6)实验中两次使用蒸馏水的目的不同(√)

(7)在DNA的粗提取与鉴定实验中，将丝状物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色(×)

2．填空识记实验原理

(1)粗提取原理：DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，且不溶于冷酒精。

①DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同。

②DNA与杂质对酶、高温和洗涤剂的耐受性不同。

③DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理可将DNA与蛋白质进一步分离。

(2)鉴定原理： DNA＋二苯胺试剂蓝色。

3．填空掌握操作流程

4．据图回答①～④操作的目的分别是什么

     ①_____________________________________________________________________，

②_________________________________________________________________，

③________________________________________________________________________，

④________________________________________________________________________。

提示：①是使鸡血细胞吸水涨破释放出核物质；②是析出DNA，去除溶于酒精的杂质；③是使DNA溶解在2 mol/L NaCl溶液中；④是稀释NaCl溶液使其浓度接近0.14 mol/L，去除溶于低浓度NaCl溶液的杂质。

[题组练透·过考点]

1．(2014·江苏高考)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述，错误的是(　　)

A．酵母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．向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物

D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝

解析：选C　原则上含DNA的生物材料都可用来提取DNA，只是选用DNA含量高的生物组织，成功的可能性更大；DNA在2 mol/L NaCl溶液和蒸馏水中溶解度都较大；向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会吸水破裂，但在蒸馏水中不会析出DNA；DNA溶液加入二苯胺试剂后需沸水浴加热，待冷却后溶液变蓝。

2．(2015·江苏高考，多选)下图1、2分别为“DNA的粗提取与鉴定”实验中部分操作步骤示意图，下列叙述正确的是(　　)

A．图1、2中加入蒸馏水稀释的目的相同

B．图1中完成过滤之后保留滤液

C．图2中完成过滤之后弃去滤液

D．在图1鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质

解析：选BCD　图1中加入蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破，图2中加入蒸馏水的目的是调节盐溶液的浓度，使DNA析出。图1中含有DNA的核物质位于滤液中，因此完成过滤后应保留滤液。图2中析出的DNA在纱布上，因此完成过滤后应弃去滤液。嫩肉粉中含有木瓜蛋白酶，能催化杂质蛋白的分解。

[归纳拓展]

1．DNA粗提取实验中的三个注意点

(1)本实验不能用哺乳动物成熟红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟红细胞无细胞核。

(2)因DNA容易被玻璃容器吸附，实验过程中最好使用塑料的烧杯和试管，减少提取过程中DNA的损失。

(3)每次用玻璃棒搅拌时都要沿同一方向，防止打碎DNA分子。

2．DNA的粗提取与鉴定实验中的“2、3、4”

(1)加蒸馏水2次：

①加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破；

②加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的浓度下降到0.14 mol/L，使DNA析出。

(2)用纱布过滤3次：

①过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；

②滤取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)；

③过滤溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液。

(3)用NaCl溶液4次：

①加2 mol/L的NaCl溶液，溶解提取的细胞核物质；

②用0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出；

③用2 mol/L的NaCl溶液，溶解滤取的DNA黏稠物；

④用2 mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于鉴定DNA。

[课堂巩固练—小试身手]

1．(2013·江苏高考)某同学用洋葱进行DNA粗提取和鉴定实验，操作错误的是 (　　)

A．加入洗涤剂后用力进行快速、充分的研磨

B．用蛋白酶纯化过滤后的研磨液中的DNA

C．加入酒精后用玻璃棒轻缓搅拌

D．加二苯胺试剂摇匀后沸水浴加热

解析：选A　加入洗涤剂后研磨动作要轻缓、柔和，否则会产生许多泡沫，不利于后续步骤的操作；蛋白酶能够分解蛋白质，因此能起到纯化DNA的目的；加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免引起DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀；DNA可与二苯胺试剂在沸水浴条件下作用显蓝色。

2．下列关于“DNA粗提取和鉴定”实验的叙述，正确的是(　　)

A．酵母菌、菜花和猪的成熟红细胞都可作为提取DNA的材料

B．在酒精溶液中，某些蛋白质的溶解度比DNA大

C．在研磨植物细胞时加入洗涤剂是为了溶解DNA

D．在50～60 ℃的水浴中，DNA遇二苯胺试剂后即呈蓝色

解析：选B　猪的成熟红细胞没有细胞核和众多细胞器，不含DNA，不能作为提取DNA的材料；某些蛋白质溶于酒精溶液，而DNA不溶；研磨植物细胞时加入洗涤剂是为了瓦解细胞膜；沸水浴中，DNA遇二苯胺试剂呈蓝色。

3．下面为“DNA的粗提取与鉴定”实验的一些重要操作示意图，据图回答下列有关该实验的问题：

(1)正确的操作顺序是______________________________。

(2)上图C、E步骤都加入蒸馏水，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。

解析：两次加入蒸馏水的作用：第一次是使鸡血细胞吸水涨破，DNA从细胞中释放出来进入滤液；第二次是使溶解于物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中的DNA析出，与杂质分离。本题还涉及DNA的鉴定，DNA可在沸水浴条件下与二苯胺试剂作用，被染成蓝色。

答案：(1)C→B→E→D→A　(2)加速血细胞的破裂　降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出　(3)充分冷却　提取含杂质少的DNA　(4)二苯胺　蓝色

[课下模拟练—自我检测]

一、选择题

1．鉴定DNA的试剂是(　　)

A．斐林试剂　　　　　 B．苏丹Ⅲ染液

C．双缩脲试剂  D．二苯胺试剂

解析：选D　鉴定DNA用的试剂是二苯胺，苏丹Ⅲ染液用于鉴定脂肪，斐林试剂用于鉴定可溶性还原糖，双缩脲试剂用于鉴定蛋白质。

2．在提取DNA的过程中，最好使用塑料试管和烧杯，目的是(　　)

A．不易破碎  B．减少提取过程中DNA的损失

C．增加DNA的含量  D．容易刷洗

解析：选B　DNA易被玻璃器皿吸附，使用塑料试管和烧杯，可以减少DNA的损失。

3．(2018·江苏高考)关于还原糖、蛋白质和DNA的鉴定实验，下列叙述正确的是(　　)

A．在甘蔗茎的组织样液中加入双缩脲试剂，温水浴后液体由蓝色变成砖红色

B．在大豆种子匀浆液中加入斐林试剂，液体由蓝色变成紫色

C．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，过滤并弃去滤液

D．将DNA粗提物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂，沸水浴后液体由无色变成蓝色

解析：选D　甘蔗茎的组织样液中含有大量的蔗糖，蔗糖属于非还原性糖，与斐林试剂在50～65 ℃的水浴加热条件下不会产生砖红色沉淀；大豆种子的匀浆液中含有大量的蛋白质，鉴定蛋白质时应使用双缩脲试剂，双缩脲试剂在常温下能与蛋白质发生反应，生成紫色的络合物；提取DNA时，植物细胞需要先用洗涤剂瓦解细胞膜，在切碎的洋葱中加入适量的洗涤剂和食盐，进行充分的研磨，过滤后收集滤液；在沸水浴条件下，DNA与二苯胺试剂反应呈现蓝色。

4．下列有关DNA的粗提取与鉴定实验的叙述，正确的是(　　)

A．取材：鸡血细胞。原因：有细胞核，其他动物的血细胞都没有细胞核

B．粗提取：不同浓度的NaCl溶液。原因：DNA在其中的溶解度不同

C．提纯：95%的冷酒精。原因：DNA溶于酒精，蛋白质等杂质不溶于酒精

D．鉴定：二苯胺试剂。原因：DNA溶液加入二苯胺试剂即呈蓝色

解析：选B　除了哺乳动物成熟的红细胞，其他动物的血细胞都有细胞核。DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，从而粗提取DNA。DNA不溶于酒精，蛋白质等杂质溶于酒精，进而提纯DNA。DNA溶液加入二苯胺试剂后需沸水浴加热才会呈蓝色。

5．在DNA粗提取与鉴定实验中，将获得的含有DNA的黏稠物分别按下表处理3次，则DNA主要集中在标号(　　)

A.①③⑤  B．②③⑤

C．①④⑥  D．②④⑥

解析：选B　DNA在2 mol·L－1的NaCl溶液中溶解度大，过滤后DNA存在于滤液中；DNA在0.14 mol·L－1的NaCl溶液中溶解度低，搅拌过滤后存在于黏稠物中；DNA不溶于95%的冷酒精，搅拌过滤后存在于黏稠物中。

6．如图是“DNA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0.14 mol·L－1的NaCl溶液

B．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

C．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

D．图2试管1的作用是证明2 mol·L－1 NaCl溶液遇二苯胺出现蓝色

解析：选C　图1中是将丝状物溶解，溶液a是2 mol·L－1的NaCl溶液；加入冷却的酒精的目的是除杂，原理是DNA不溶于冷酒精，而杂质蛋白能溶于酒精；图2操作中的错误是试管2中未将DNA溶于2 mol·L－1的NaCl溶液中，可能导致试管2蓝色变化不明显；图2试管1的作用是证明2 mol·L－1NaCl溶液遇二苯胺不会出现蓝色。

7．(2019·南通二模)下列是“肝脏细胞DNA粗提取”实验的两个关键操作步骤，相关叙述错误的是(　　)

A．步骤1中，加入柠檬酸钠缓冲液的目的是维持pH的稳定

B．步骤1中，冰浴处理的主要原理是低温下DNA水解酶容易变性

C．步骤2中，异戊醇的作用可能是使与DNA结合的蛋白质因变性而沉淀

D．步骤2中，离心后应取上清液，因为DNA在2mol·L－1NaCl溶液中溶解度比较大

解析：选B　步骤1中，加入柠檬酸钠缓冲液的目的是维持pH的稳定；步骤1中，冰浴处理的主要原理是降低DNA的溶解度，使DNA析出；步骤2中，异戊醇的作用可能是使与DNA结合的蛋白质因变性而沉淀；DNA在2 mol·L－1的NaCl溶液中溶解度最大，因此加固体NaCl使溶液浓度达到2 mol·L－1后再离心过滤取上清液。

8．(2019·淮阴、海门四校联考)关于DNA的实验，叙述正确的是(　　)

A．DNA溶液与二苯胺试剂混合，沸水浴后生成蓝色产物

B．PCR的每个循环一般依次经过变性→延伸→复性三步

C．用兔的成熟红细胞可提取DNA

D．用甲基绿吡罗红将细胞染色，细胞质呈绿色，细胞核呈红色

解析：选A　DNA溶液与二苯胺试剂混合，沸水浴后生成蓝色产物；PCR的每个循环一般依次经过变性→复性→延伸三步；兔的成熟红细胞中没有DNA；用甲基绿吡罗红试剂对人的口腔上皮细胞染色，细胞核呈绿色，细胞质呈红色。

9．如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验中部分操作步骤示意图，下列有关叙述正确的是(　　)

A．DNA在常温下遇到二苯胺会被染成蓝色

B．图中加入蒸馏水的目的是稀释盐溶液使DNA析出

C．DNA在2 mol/L的盐溶液中溶解度比较小

D．加入酒精后需用玻璃棒快速来回搅拌

解析：选B　DNA溶液加入二苯胺试剂，在沸水浴加热的条件下会变蓝；在DNA浓盐溶液中加入蒸馏水的目的是稀释盐溶液，降低DNA的溶解度，使DNA析出；DNA在2 mol/L的盐溶液中溶解度比较大；加入酒精后需用玻璃棒搅拌，动作要轻缓，以免加剧DNA分子断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。

10．若从植物细胞中提取DNA，发现实验效果不好，如看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定时不显示颜色反应等，其不可能的原因是(　　)

A．植物细胞中DNA含量低　 B．研磨不充分

C．过滤不充分  D．95%冷酒精的量过少

解析：选A　研磨不充分、过滤不充分均会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少；若用于沉淀DNA的酒精量过少，也会导致DNA的沉淀量变少。

11．“DNA粗提取”实验中，应尽可能避免DNA断裂和降解。下列相关操作正确的是(　　)

A．以菜花为材料进行研磨时，可以适当加热以促进DNA溶解

B．向DNA溶液中迅速加入蒸馏水，使DNA快速析出

C．将丝状物溶解到2 mol·L－1NaCl溶液中后，加水析出

D．向DNA溶液中加入冷却的酒精并沿同一方向缓慢搅拌

解析：选D　以菜花为材料进行研磨时要加洗涤剂和食盐，不能加热，否则DNA水解酶活性会上升，会加速分解DNA；向DNA溶液中加蒸馏水要缓慢，使DNA充分析出；将丝状物溶解到2 mol·L－1 NaCl溶液中的目的是为了进行鉴定，应该加入二苯胺试剂，不是加水；向DNA溶液中加入冷酒精并沿同一方向缓慢搅拌析出DNA，防止DNA断裂。

12．(2019·盐城模拟)下列有关利用新鲜的菜花进行DNA粗提取与鉴定实验的叙述，正确的是(　　)

A．向菜花组织中加入蒸馏水并搅拌可释放核DNA

B．加入洗涤剂和食盐的作用分别是瓦解细胞膜和溶解DNA

C．利用DNA不溶于冷酒精的原理可进一步提纯DNA

D．含DNA的氯化钠溶液与二苯胺在常温下混合呈蓝色

解析：选BC　菜花细胞为植物细胞，有细胞壁保护，因此加蒸馏水不会吸水涨破。加入洗涤剂的作用是瓦解细胞膜，加入食盐的作用是溶解DNA。DNA在冷酒精中的溶解度很低，蛋白质在冷酒精中的溶解度较高，因此可以利用DNA不溶于冷酒精的原理进一步提纯DNA。含DNA的氯化钠溶液与二苯胺在沸水浴下混合呈蓝色。

13．(多选)如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验中的一些操作过程。相关叙述正确的是(　　)

A．实验过程中正确的操作顺序是③→②→⑤→④→①

B．实验⑤步骤中加入蒸馏水直到溶液中有丝状物析出为止

C．若改用植物材料需先用洗涤剂破坏细胞壁再吸水涨破

D．将粗提取的DNA溶解在2 mol/L的NaCl中加入二苯胺试剂加热鉴定

解析：选AD　分析题图，①表示用95%的酒精对DNA进行进一步纯化；③②表示破碎细胞，获取含DNA的滤液；④⑤表示去除滤液中的杂质，所以实验过程中正确的操作顺序是③→②→⑤→④→①；实验⑤步骤中加入蒸馏水直到析出的丝状物不再增加为止；若改用植物材料需研磨破坏细胞壁，同时加入洗涤剂瓦解细胞膜；可以将粗提取的DNA溶解在2 mol/L的NaCl溶液中，然后加入二苯胺试剂进行加热鉴定。

14．(多选)研究人员比较了不同贮藏条件对棉叶DNA纯度及提取率(提取率越高，获得的DNA越多)的影响，实验结果见下图。下列有关叙述正确是(　　)

A．提纯DNA时可加入酒精去除不溶的蛋白质、酚类等物质

B．新鲜棉叶提取的DNA纯度最高，提取DNA的量也最多

C．木瓜蛋白酶和不同浓度的NaCl溶液均可用于提纯DNA

D．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

解析：选CD　提纯DNA时可加入酒精去除可溶的蛋白质、酚类等物质；新鲜棉叶提取的DNA纯度最高，冷冻3 d时提取DNA的量最多，二苯胺试剂鉴定颜色最深；木瓜蛋白酶可以去除蛋白质，不同浓度的NaCl溶液可去除与DNA溶解度不同的杂质。

二、非选择题

15．(2019·无锡检测)血液作为一种常见的临床检测材料，如何从血液中快速、高效地分离和提取基因组DNA，对于临床血液检验与分析非常重要，科研人员对比分析了超声波处理法(方法A)、高盐法(方法B)、改良高盐法(方法C)等三种快速提取大鼠全血基因组DNA的方法，实验过程如图，请分析回答：

(1)多组实验数据发现，用大鼠全血为实验材料提取的DNA含量总是很少，原因是________________________________________________________________________。

(2)常规细胞破碎方法是_______________________________________________。

三种实验方法所需时间均较短，主要在样品处理和细胞破碎环节进行了优化，就三种方法而言，细胞破碎较理想的为______________。

(3)方法B得到的溶液中RNA含量高于DNA，分析原因是蛋白酶K的加入可能抑制了________的活性。

(4)步骤②中加入NaCl的目的是__________________________________________，

步骤③中加入异丙醇的作用是__________。

(5)得到含DNA的溶液后进行鉴定，需向其中加入____________，沸水浴加热，________后变蓝。

解析：(1)因哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和线粒体，也就没有DNA，因此用大鼠全血为实验材料提取的DNA含量总是很少。(2)常规细胞破碎方法是加入蒸馏水，使细胞吸水涨破。与方法A、B相比，方法C破碎细胞的效率高、成本低，是细胞破碎较理想的方法。(3)方法B得到的溶液中RNA含量高于DNA，其原因可能是蛋白酶K的加入抑制了RNA酶的活性。(4)步骤②中加入NaCl的目的是溶解DNA，步骤③中加入异丙醇的作用是使DNA析出。(5)得到含DNA的溶液后进行鉴定，需向其中加入二苯胺，沸水浴加热，冷却后变蓝。

答案：(1)哺乳动物红细胞中无细胞核和线粒体　(2)加入蒸馏水，使细胞吸水涨破　方法C　(3)RNA酶　(4)溶解DNA　使DNA析出　(5)二苯胺　冷却

16．(2019·南通考前卷)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能破坏膜结构，使蛋白质变性，提高DNA在提取液中的溶解度；SDS能破坏膜结构，使蛋白质变性；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，比较了两种提取DNA的方法，主要操作如下：

实验测定结果如下(表中OD260反映溶液中核酸的浓度，OD280反映溶液中蛋白质的浓度。理论上，纯DNA溶液的OD260/OD280为1.800，纯RNA溶液的OD260/OD280为2.000)。

请回答下列问题：

(1)与常温下研磨相比，液氮中研磨的优点是________________________________；CTAB法和SDS法提取液中都加入EDTA的目的是______________________________。

(2)氯仿－异戊醇密度均大于水且不溶于水，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________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较多，其可能原因是_____________________。

(4)两种方法中，________法提取的DNA纯度较低，其含有的主要杂质是________。

解析：(1)液氮温度低，在液氮中研磨，DNA酶活性低，可以降低DNA的分解，使研磨更充分；EDTA能螯合Mg2＋、Mn2＋，抑制DNA酶的活性，减少DNA水解，提高DNA的完整性和总量。(2)氯仿—异戊醇密度均大于水且不溶于水，DNA不溶于氯仿—异戊醇，离心后，氯仿—异戊醇位于试管的底部，DNA溶于上清液中，所以离心后应取上清液；含DNA的上清液中加异丙醇离心后取的是沉淀物，说明DNA不溶于异丙醇，而杂质能溶于异丙醇。(3)从表中数据可知，CTAB法提取的DNA的OD260是0.033，而SDS法提取的DNA的OD260是0.006,0.033＞0.006，所以CTAB法提取的DNA较多，根据CTAB和SDS两种试剂作用的区别，可知CTAB提高了DNA在提取液中的溶解度，从而可提取出更多的DNA。(4)从表中数据可知，CTAB法提取的DNA的OD260/OD280是1.833，而SDS法提取的DNA的OD260/OD280是1.200，与1.833相比，1.200偏离1.800更多，所以SDS法提取的DNA纯度较低，纯RNA溶液的OD260/OD280为2.000，比纯DNA溶液的OD260/OD280大，而1.200比1.800小，所以主要杂质不是RNA，而是蛋白质。

答案：(1)研磨充分，低温抑制酶活性，降低DNA的分解　减少DNA水解，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提高了DNA在提取液中的溶解度，从而能提取出更多的DNA　(4)SDS　蛋白质