高考生物復習指導：DNA的粗提取與鑒定實驗

　　在溶液中,DNA鏈略帶負電荷,而鹽離子可被吸引到DNA的負電荷上,中和這些負電荷,只要控制鹽的濃度,就能夠使DNA片段或者散開,或者聚合在一起,因此,食鹽能保持溶液中的濃度與細胞液相當。DNA不溶于酒精,但細胞中的某些物質(zhì)則可以溶于酒精。利用這一原理,就可以用酒精萃取DNA。DNA與二苯胺作用生成藍色沉淀,即可觀察到。

　　一、考點知識解讀

　　1.實驗原理

　　(1)粗提取原理：在NaCl溶液濃度低于0.14mol/L時，DNA的溶解度隨NaCl溶液濃度的增加而降低;在0.14mol/L時，DNA的溶解度最小;當NaCl溶液濃度繼續(xù)增加時，DNA溶解度又增大。

　　(2)純化原理：DNA不溶于酒精，但細胞中的某些蛋白質(zhì)溶于酒精。

　　(3)鑒定DNA原理：在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺會被染成藍色。

　　2.實驗材料的選擇及處理

　　(1)不選擇豬血等哺乳動物的血液，因為哺乳動物成熟的紅細胞無細胞核。

　　(2)需要在雞血中加入抗凝劑——檸檬酸鈉溶液，防止血液凝固。

　　(3)需除去雞血中的血漿，因為血漿中無DNA。

　　特別提醒：不同生物的組織中DNA含量不同在選取材料時，應本著DNA含量高、材料易得、便于提取的原則。

　　3.實驗過程

　　步驟：提取細胞核物質(zhì)→溶解核內(nèi)DNA→析出DNA粘稠物→濾取含DNA的粘稠物→DN A粘稠物的再溶解→過濾含有DNA的氯化鈉溶液→提取含雜質(zhì)較少的DNA→DNA的鑒定。

　　操作要點：(1)2次加蒸餾水：第一次是在是為了使血細胞吸水膨脹破裂，加水后必須充分攪拌使血細胞充分破裂;第二次加蒸餾水是為了稀釋氯化鈉溶液。

　　(2)3次加氯化鈉溶液：第一次加氯化鈉后，必須充分晃動燒杯，使二者混合均勻，加速染色質(zhì)中DNA與蛋白質(zhì)分離，使DNA充分游離并溶解在氯化鈉溶液中;第二次加氯化鈉溶液也是為了DNA的再溶解，這時溶液中的蛋白質(zhì)含量已很少;第三次加氯化鈉溶液還是為溶解DNA。

　　(3)6次攪拌：除最后一次攪拌外前5次攪拌均朝一個方向:，并且在析出DNA、DNA再溶解和提取中，各步攪拌都要輕緩玻璃棒，不要直插燒杯底部防止DNA分子斷裂。

　　(4)3次過濾：第一次過濾，留濾液;第二次過濾，留粘稠物;第三次過濾，留濾液。注意這3次過濾都用紗布，獲得沉淀物或粘稠物的通常為多層，獲得濾液的紗布層數(shù)適當減少。

　　特別提醒：若以植物為實驗材料，步驟上大致相同，在材料的處理上有幾點不同：一是增加研磨步驟，目的是破壞細胞壁;二是加入洗滌劑，目的是溶解細胞膜及核膜;三是加食鹽，可加速細胞膜及核膜的破裂。

　　4.實驗注意事項

　　(1)用冷酒精濃縮和沉淀DNA時所用的95%酒精，必須經(jīng)過充分預冷后才能使用，冷酒精與含 DNA的氯化鈉溶液體積比是2：1 。如果用冷酒精處理后，懸浮于溶液中的絲狀物較少，可將混合液放于冰箱中再冷卻幾分鐘，然后再用玻璃棒卷起絲狀物。

　　(2)雞血細胞破碎以后釋放的DNA，容易被玻璃容器吸附，由于細胞內(nèi)DNA的含量本來就比較少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取到的DNA就會更少。因此，實驗過程中最好使用塑料的燒杯和試管，這樣可以減少提取過程中DNA的損失。

　　二、典型試題賞析

　　例1 下列關于“DNA的粗提取與鑒定”實驗原理與方法的敘述，錯誤的是(　　)

　　A.DNA在NaCl溶液中的溶解度隨著溶液濃度的減小而減小

　　B.向雞血細胞液中加入蒸餾水的目的是使其吸水漲破，釋放出其中的DNA

　　C.向濾液中加入冷卻酒精的目的是除去DNA中的雜質(zhì)，純化DNA

　　D.向初步純化的DNA中加入二苯胺溶液，沸水浴后可觀察到溶液顯藍色

　　解析：DNA在0.14 mol·L-1的NaCl溶液中溶解度最小，在低于或高于這個濃度的條件下溶解度都會增大。向雞血細胞液中加入蒸餾水的目的是使其吸水漲破，釋放其中的DNA。利用DNA不溶于酒精而蛋白質(zhì)等雜質(zhì)溶于酒精的原理，向濾液中加入冷卻酒精可進一步將DNA與蛋白質(zhì)分離開，獲得較純的DNA。鑒定DNA的方法是向DNA中加入二苯胺溶液，沸水浴加熱，溶液變藍。

　　答案：A

　　例2 下圖表示以雞血為實驗材料進行DNA的粗提取與鑒定的操作程序，請分析回答下列問題：

　　(1)步驟一中，向雞血細胞液中加入____________并攪拌，可使雞血細胞破裂。

　　(2)步驟二中，過濾后收集含有DNA的____________。

　　(3)步驟三、四的操作原理是________________________________________________

　　________________________________________________________________________;步驟四中，通過向溶液中加入____________調(diào)節(jié)NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度至____________mol/L時，DNA將會析出，過濾去除溶液中的雜質(zhì)。

　　(4)步驟七：向步驟六過濾后的____________中加入等體積的冷卻的____________，靜置2～3 min，溶液中會出現(xiàn)________色絲狀物，這就是粗提取的DNA。

　　(5)步驟七：DNA遇____________試劑，沸水浴5 min，冷卻后，溶液呈______色。

　　解析：破碎紅細胞應用蒸餾水，使之吸水漲破。DNA在不同濃度的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。可通過加入蒸餾水將2 mol/L的NaCl溶液稀釋為0.14 mol/L的NaCl溶液。DNA不溶于冷酒精，遇二苯胺加熱呈藍色。

　　答案：(1)蒸餾水　(2)濾液　(3)DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度不同，通過控制NaCl溶液的濃度去除雜質(zhì)　蒸餾水　0.14　(4)濾液　酒精　白　(5)二苯胺　藍

　　鞏固練習

　　DNA的粗提取與鑒定的實驗(如圖)：

　　(1)本實驗材料選用雞血細胞液，而不是雞全血，主要原因是雞血細胞液中______含量較高。

　　(2)圖A所示加入蒸餾水的目的是_________。

　　(3)通過圖B所示步驟取得濾液后，再向濾液中加入2 mol/L NaCl溶液的目的是____________。

　　(4)圖C所示加入蒸餾水的目的是________________。

　　(5)為鑒定實驗所得絲狀物的主要成分是DNA，可用______試劑進行檢測，在沸水浴條件下，可以看到顏色反應為____________________色。

　　解析：雞血細胞沒有細胞壁，而且細胞內(nèi)DNA的含量較高。如圖A所示，雞血細胞液中加入蒸餾水后，細胞內(nèi)滲透壓較高，則雞血細胞吸水而漲破。如圖B所示，溶液中加入2 mol/L NaCl溶液，DNA溶解而雜質(zhì)析出。如圖C所示，加入蒸餾水后，溶液濃度會降低，當濃度降至0.14 mol/L時，DNA的溶解度最低而析出。在沸水浴的條件下，DNA遇二苯胺呈現(xiàn)藍色。

　　答案：(1)DNA (2)使血細胞吸水漲破，釋放出核物質(zhì)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 藍