【精选】人教版高中生物选修一专题5《DNA和蛋白质技术》word导学案-生物知识点总结

专题5DNA和蛋白质技术

第16课时DNA的粗提取与鉴定

目标导航 1.了解DNA的物理性质。2.理解DNA粗提取以及DNA鉴定的原理。

一、提取DNA的方法

1．提取生物大分子的基本思路

(1)选用一定的________或________方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。

(2)DNA的粗提取就是利用DNA与________、________和________等在物理或化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。

2．提取DNA分子的基本原理

(1)利用DNA的溶解性

①DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，利用这一点，选择适当浓度的NaCl溶液就能使DNA溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离的目的。

通过过滤可除去部分________；NaCl为0.14 mol/L时DNA________，过滤可除去溶解的部分

________。

②DNA不____酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则____酒精。利用这一原理，可将DNA与蛋白质进一步分离。

(2)利用DNA和蛋白质对酶、________和________的耐受性不同

①蛋白酶能水解蛋白质，但对________没有影响。

②大多数蛋白质不能忍受________的高温，而DNA在80℃以上才会变性。

③洗涤剂能够溶解________，但对________没有影响。

(3)DNA的鉴定：DNA在沸水浴的条件下，遇________会染成________。

二、提取DNA及鉴定DNA的实验流程

1．实验材料的选取

实验材料的选择原则是选用________含量高的生物组织。有些材料不宜选用，如有些哺乳动物的成熟红细胞无细胞核，无法提取DNA。实验中一般选用________或________作为实验材料。

2．破碎细胞，获取含DNA的滤液

(1)动物细胞一般采用____________破碎的方法。

(2)植物细胞需要先用__________溶解细胞膜，再加入一定量________，进行充分的搅拌和研磨，过滤后收集________。

3.去除滤液中的杂质

释放出的核物质是DNA、RNA和蛋白质等的混合物，根据不同的方案，可采用以下三种去除滤液

(1)原理：DNA不溶于________，但细胞中的某些蛋白质则能溶于酒精。

(2)方法

①将过滤得到的含DNA的黏稠物溶于________的NaCl溶液，再过滤得到含DNA的滤液。

②向滤液中加入与滤液体积相等的、冷却的、体积分数为______的酒精溶液，静置2～3 min，溶液中会出现________丝状物，它就是粗提取的DNA。

③用玻璃棒沿同一方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分。

(3)目的

①析出DNA；②去除溶于酒精的杂质。

5．DNA的鉴定

(1)鉴定原理：DNA＋________――→

5 min________

(2)步骤

提醒(1)

浴加热5 min，可使DNA呈蓝色。

(2)二苯胺试剂要现配现用，否则二苯胺会变成浅蓝色，影响鉴定效果。

6．对实验结果作出分析与评价

(1)鉴别提取的DNA

观察你提取的DNA颜色，如果不是________________，说明DNA中的杂质较多；二苯胺鉴定出现蓝色说明实验基本成功，如果不呈现________，可能所提取的DNA含量低，或是实验操作中出现错误，需要重新提取。

(2)分析DNA中的杂质

本实验提取的DNA粗制品有可能仍然含有核蛋白、多糖等杂质。

(3)不同实验方法的比较

对于不同的实验方法，本课题可以采用分组的方法进行研究。首先选取不同的实验材料，其次同种材料还可以采用不同方法，从多方面比较实验结果，如DNA的纯度、DNA的颜色、二苯胺显色的深浅等，看看哪种实验材料、哪种提取方法的效果更好。

知识点一提取DNA的方法

1．DNA的粗提取与鉴定实验，与下列哪项原理无关()

A．DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中，溶解度最低

B．DNA易被龙胆紫溶液染成紫色

C．DNA溶液中加入二苯胺试剂，加热后产生蓝色

D．加入95%的冷酒精，DNA会从溶液中析出

2．下列图示中能正确反映DNA溶解度与NaCl溶液浓度之间关系的是()

知识点二DNA的提取流程

3．下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验装置：

(1)实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中有较高含量的

____________。

(2)在图A所示的实验步骤中加蒸馏水的目的是________，通过图B所示的步骤取得滤液，再在溶液中加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是___________________________________；图C所示实验步骤中加蒸馏水的目的是________。

4．将粗提取的DNA丝状物分别加入0.14 mol/L NaCl溶液、2 mol/L NaCl溶液、体积分数为95%的酒精溶液中，然后用放有纱布的漏斗过滤，分别得到滤液P、Q、R以及存留在纱布上的黏稠物p、q、r，其中由于含DNA少可以丢弃的是()

A．P、Q、R B．p、q、r C．P、q、R D．p、Q、r

一、选择题

1．从鸡血细胞液中提取DNA所用的提取液是()

A．NaCl溶液B．酒精

C．二苯胺D．柠檬酸钠

2．去除DNA杂质时，可直接在滤液中加入__________，反应10～15 min()

A．嫩肉粉B．蒸馏水

C．2 mol·L－1NaCl溶液D．酒精

3．在“DNA的粗提取与鉴定”实验过程中，有两次DNA沉淀析出，其依据的原理是()

①DNA在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低

②DNA在冷却的体积分数为95%的酒精中能沉淀析出

A．两次都是①

B．两次都是②

C．第一次是①，第二次是②

D．第一次是②，第二次是①

4．在DNA的粗提取实验过程中，对DNA提取量影响较小的是()

A．使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，释放出DNA等核物质

B．搅拌时要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动

C．在析出DNA黏稠物时，要缓缓加入蒸馏水，直至黏稠物不再增多

D．要用冷酒精沉淀DNA，甚至可将混合液再放入冰箱中冷却

5．蛋白酶能使蛋白质水解而使染色质中的DNA分离出来，下列药品可达到上述同一目的的是()

A．蒸馏水B．NaCl溶液

C．NaOH溶液D．盐酸

6．在采用鸡血为材料对DNA进行粗提取的实验中，若需进一步提取含杂质较少的DNA，可以依据的原理是()

A．在物质的量浓度为0.14 mol/L NaCl溶液中DNA的溶解度最小

B．DNA遇二苯胺在沸水浴的条件下会染成蓝色

C．DNA不溶于酒精而细胞中的一些物质易溶于酒精

D．质量浓度为0.1 g/mL的柠檬酸钠溶液具有抗凝血作用

7．若选择的实验材料为植物细胞，破碎细胞时要加入一定量的洗涤剂和食盐。加入食盐的目的是()

A．有利于DNA的溶解B．分离DNA和蛋白质

C．溶解细胞膜D．溶解蛋白质

8．向溶解DNA的NaCl溶液中不断加入蒸馏水的目的是()

A．加快溶解DNA的速度

B．加快溶解杂质的速度

C．降低DNA的溶解度，加快DNA的析出

D．降低杂质的溶解度，加快杂质的析出

二、简答题

9．在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，为得到含DNA的黏稠物，某同学进行了如下操作，最后所得含DNA的黏稠物极少，导致下一步实验无法进行。请指出该同学实验操作上的错误并改正。

①在新鲜鸡血中加入适量的柠檬酸钠，经离心后，除去血浆，留下血细胞备用。

②取5～10 mL血细胞放入50 mL的塑料烧杯中，并立即注入20 mL 0.015 mol/L的氯化钠溶液，快速搅拌5 min后经滤纸过滤，取得其滤液。

③向滤液中加入40 mL 2 mol/L的氯化钠溶液，并用玻璃棒沿一个方向快速搅拌1 min。

④向上述溶液中缓缓加入蒸馏水，同时用玻璃棒沿一个方向不停地边轻轻搅拌边加入蒸馏水，直到溶液中出现丝状物为止，再进行过滤得含DNA的黏稠物。

实验结果：所得含DNA的黏稠物极少，导致下一步实验无法进行。

(1)请指出并改正上述实验操作中的错误：_____________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)要进一步提取DNA时，需加入冷却的酒精，其作用是____________和__________________。

(3)由于鸡血较难找到，某同学试图用人血代替，结果没有成功，其原因最可能是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)鉴定实验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

________现象，则该丝状物的主要成分为DNA。

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(1)根据上图，完成表格空白处的实验内容。

(2)对于B试管，完成1、2、3的操作后溶液颜色如何？

________________________________________________________________________。

(3)在沸水浴中加热的目的是_______________________________________________，

同时说明DNA对高温有较强的__________。

(4)A试管在实验中的作用是__________。

(5)B试管中溶液颜色的变化程度主要与________________________________有关。

第16课时DNA的粗提取与鉴定

知识清单

一、1.(1)物理化学(2)RNA蛋白质脂质

2．(1)①0.14最小溶解沉淀蛋白质析出蛋白质②溶于溶于(2)高温洗涤剂

①DNA②60～80℃③细胞膜DNA(3)二苯胺蓝色

二、1.DNA鸡血菜花

2．(1)加蒸馏水(2)洗涤剂食盐研磨液

3．NaCl嫩肉粉嫩肉粉木瓜蛋白酶60～75℃蛋白质DNA

4．(1)酒精(2)2 mol/L②95%白色

5．(1)二苯胺沸水浴蓝色(2)丝状物不变蓝

6．(1)白色丝状物蓝色

对点训练

1．B[DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低。DNA鉴定选用的试剂为二苯胺试剂，加热后(沸水浴)产生蓝色。加入95%的冷却的酒精，由于DNA不溶于酒精，DNA会从溶液中析出。] 规律链接“DNA粗提取与鉴定”实验材料选用鸡血细胞液，而不是鸡全血，主要原因是DNA主要贮存于细胞核内，而不在血浆内，使用鸡血细胞液提高材料中的细胞数量和DNA含量，从而可以保证实验能提取到足够的DNA。

2．C[在0.14 mol/L的NaCl溶液中DNA的溶解度最小。]

3．(1)DNA(2)使血细胞破裂使滤液中的DNA溶于浓NaCl溶液使DNA析出

解析题图A、B、C所示为本实验的三个关键步骤。图A通过添加蒸馏水，血细胞与蒸馏水相混合而使血细胞处于极度低渗的环境之中，细胞因大量吸水而最终破裂。图B通过纱布过滤使血细胞

释放出的DNA滤入收集的滤液中(将大量胶状物滤出)，再在滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液使DNA的溶解度增加。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，如在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度只有水中的1%，而在1 mol/L的NaCl溶液中的溶解度为水中的2倍。即使DNA溶于NaCl 溶液，图C在DNA浓盐溶液中加入蒸馏水(大量)，可使溶液的NaCl浓度降至较低，由于DNA在较低浓度的NaCl溶液中溶解度很低(在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，浓度再变小则DNA 溶解度将增大)，使DNA低渗析出，经过滤等手段可以收集到DNA。

规律链接

1．DNA粗提取与鉴定实验中的数字总结

(1)1次加入酒精：提取含杂质较少的DNA

DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。在含DNA的溶液中加入冷却的体积分数为95%的酒精，其目的是为了提取含杂质较少的DNA。

(2)2次加入蒸馏水：目的不同

第一次向鸡血细胞液中加入蒸馏水，是为了得到浓度低于血细胞内部浓度的溶液。这样水分子会大量渗入血细胞中，使血细胞吸水涨破而释放DNA。

第二次向2 mol/L NaCl溶液中加入蒸馏水，是为了使NaCl溶液的浓度降低到0.14 mol/L，从而使DNA分子从NaCl溶液中析出。

(3)3次过滤：DNA存在的部分及所用的纱布层数不同

第一次过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液，是为了得到含DNA的滤液，使用的纱布为1～2层。第二次过滤含有黏稠物的NaCl溶液，是为了得到从低浓度的NaCl溶液中析出的附着在纱布上的含DNA的黏稠物，所用的纱布为多层。

第三次过滤溶解有DNA的NaCl溶液，目的是为了使DNA再溶解，所以只要用两层纱布即可。(4)4次调整NaCl溶液的浓度：目的不同、使用的NaCl溶液的浓度不同

第一次在含DNA的滤液中，加入NaCl，调整NaCl溶液的物质的量浓度为2 mol/L ，必须充分混合均匀。目的是加速染色质中DNA与蛋白质的分离，使DNA充分游离并溶解在NaCl溶液中。

第二次调整NaCl溶液的物质的量浓度为0.14 mol/L，此时DNA的溶解度最小，目的是析出DNA。

第三次调整NaCl溶液的物质的量浓度为2 mol/L，目的是使DNA再次溶解。

第四次调整NaCl溶液的物质的量浓度为0.015 mol/L(或2 mol/L)，目的还是为了溶解DNA。(5)6次用玻璃棒搅拌：目的不同

第一次搅拌加蒸馏水的鸡血细胞液，目的是加速鸡血细胞的破裂。

第二次搅拌2 mol/L含DNA的NaCl溶液，目的是加速DNA的溶解。

第三次搅拌加蒸馏水的NaCl溶液，目的是均匀稀释NaCl溶液至0.14 mol/L，以析出更多的DNA。

第四次搅拌含DNA的2 mol/L的NaCl溶液，目的是加速DNA的溶解。

第五次搅拌体积分数为95%的含DNA的酒精，目的是提取含杂质较少的DNA。

第六次搅拌0.015 mol/L(或2 mol/L)含DNA的NaCl溶液，目的还是加速DNA的溶解。

2．该实验成功的关键

(1)破碎细胞应彻底充分。

(2)对提取的含杂质较多的DNA进行提纯时，所用的酒精必须经过充分预冷后才能使用。

(3)实验过程中，搅拌时玻璃棒不能直插烧杯底部，并且搅拌要轻缓，以便获得较完整的DNA分子。

(4)由于玻璃表面带电荷，DNA中的磷酸基也带电荷而被吸附于玻璃表面，故实验中应尽量不使用或少使用玻璃器皿，这样可以提取到较多的DNA。

(5)常温下，二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。

4．C[DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最小，过滤后DNA在黏稠物p中，可以丢弃P；DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解过滤后，DNA在滤液中，可以丢弃q；DNA不溶于体积分数为95%的酒精溶液，所以过滤后DNA在黏稠物r中，可以丢弃R。]

联想DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最小，在高于或低于0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度变大，DNA不溶于酒精，但蛋白质能溶于酒精，所以用酒精溶液可以除去DNA中的部分蛋白质杂质。

达标测试

1．A[本题考查各试剂在“DNA的粗提取与鉴定”实验中的作用。NaCl溶液：溶解、析出DNA；酒精：溶解蛋白质，提纯DNA；二苯胺：鉴定DNA；柠檬酸钠：防止血液凝固。]

2．A[嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能分解蛋白质。]

3．C[考查DNA粗提取的原理，DNA的第一次析出是利用DNA的溶解度在0.14 mol/L NaCl溶液中最小而沉淀析出的。第二次析出是利用DNA不溶于冷却的95%的酒精，而蛋白质等杂质可溶解于冷却的95%的酒精这一原理，达到对第一次析出的DNA进一步分离提纯的目的。]

4．B[A项的做法是为了充分释放出核中的DNA分子，使进入滤液中的DNA量尽量的多；C项是让DNA充分沉淀，保证DNA的量；D项的道理同C项；而B项的操作并不能使DNA增多或减少。]

5．B[染色质中的主要成分是DNA和蛋白质，我们可以利用蛋白酶水解杂质蛋白质，从而使提取的DNA与蛋白质分开。也可以利用DNA在NaCl 溶液中的溶解度不同，DNA在2 mol/L NaCl 溶液中溶解度高，而蛋白质不能溶解，通过过滤可除去不能溶解的杂质蛋白质，由此可看出两种方法虽然原理不同，但目的是一样的。]

6．C[考查DNA粗提取实验中各药品的作用，DNA粗提取的原理有：DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最小和DNA不溶于95%的冷酒精。进一步提取含杂质较少的DNA时用后者。B项用于DNA鉴定，D项中柠檬酸钠防止血液凝固。]

7．A[在解答本题时，不少同学会受“加入一定量的洗涤剂和食盐”的干扰，做出错误的判断，误选C，而忽略本题所考查的是食盐的作用。]

8．C[DNA分子在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，调节NaCl溶液的浓度可以使DNA溶解或析出，因此向溶解DNA的NaCl溶液中不断加入蒸馏水的目的是降低DNA的溶解度，加快DNA的析出。]

9．(1)②中“20 mL 0.015 mo l/L氯化钠溶液”错误，应改为“20 mL蒸馏水”；②中“经滤纸过滤”错误，应改为“经纱布过滤”；④中“直到溶液中出现丝状物为止”错误，应改为“直到溶液中丝状物不再增加时为止”

(2)凝集DNA溶解其他物质

(3)人血成熟红细胞中没有细胞核

(4)二苯胺蓝色

10．(1)溶液不变蓝色溶液逐渐变蓝色DNA在沸水浴的情况下遇二苯胺会被染成蓝色

(2)溶液颜色基本不变(不呈浅蓝色)

(3)加快颜色反应速度耐受性

(4)对照

(5)加入试管中的DNA(丝状物)的多少

解析本题主要考查DNA分子的鉴定。A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。本实验强调反应条件是沸水浴加热5 min，这样可加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。

第17课时多聚酶链式反应扩增DNA片段

目标导航 1.知道细胞内参与DNA复制的各种组成成分与反应条件；知道DNA合成方向。2.理解PCR的原理；掌握PCR的基本步骤及每个步骤前后发生的变化。

一、PCR技术的原理

1．PCR扩增方向