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1新情境·激趣引航提取生物大分子的基本思路是选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。对于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。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。2新课堂·互动探究学习目标1.尝试对植物或动物组织中的DNA进行粗提取。2.了解DNA的物理、化学性质。3.理解DNA粗提取及DNA鉴定的原理。新知预习一、提取DNA的方法1．DNA的粗提取利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。2．DNA的理化性质(1)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。利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀。②DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些物质则可以溶于此溶液。(2)DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性：①蛋白酶能水解蛋白质，但是对DNA没有影响。②大多数蛋白质不能忍受60～80℃的高温，而DNA在80℃以上才会变性。③洗涤剂可以瓦解细胞膜，去除脂质和蛋白质，但对DNA没有影响。3．DNA的鉴定在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。因此，二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。二、DNA粗提取与鉴定实验设计1．过程(1)实验材料的选取①选用DNA含量相对较高的生物组织②取材时注意安全问题③取材时注意保护环境，不要选择珍稀濒危生物(2)破碎细胞，获取含DNA的滤液①动物细胞的破碎(以鸡血为例)：在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水，同时用玻璃棒搅拌，过滤后收集滤液。②植物细胞的破碎方法：用洗涤剂溶解细胞膜延伸实验a.探究生物材料与洗涤剂、食盐用量的最佳比例b.探究不同洗涤剂的作用效果(3)去除滤液中的杂质方案一：通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质。方案二：直接在滤液中加入嫩肉粉，反应10～15min，其中的木瓜蛋白酶能够分解蛋白质。方案三：将滤液放在60～75℃的恒温水浴箱中保温10～15min。(4)DNA的析出与鉴定①析出在滤液中加入同体积、冷却的酒精溶液体积分数为95%↓静置2～3min↓溶液中出现白色丝状物↓用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并吸去水分②鉴定设置对照实验a.一支试管加物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液5mLb.另一支试管中加丝状物和物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液5mL鉴定方法：DNA＋二苯胺试剂――→沸水加热5min变蓝2．操作提示(1)防止血液凝固：每100mL血液需加入3g柠檬酸钠。(2)减少产生泡沫：加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和。(3)避免DNA断裂：加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓。(4)二苯胺试剂要现配现用。激趣应用——如何观察DNA和RNA在细胞中的分布？(1)你能总结一下DNA、RNA在细胞中的分布规律吗？(2)你能列举不能用来提取DNA的细胞吗？请给出必要的解释。(3)观察DNA、RNA在细胞中分布实验的原理是什么？提示：(1)对真核生物而言，DNA主要存在于细胞核(染色质)中，线粒体、叶绿体中也有少量的DNA。RNA主要存在于细胞质(细胞质基质、核糖体、叶绿体、线粒体)中，细胞核中也有少量的RNA。(2)哺乳动物成熟的红细胞、植物的筛管细胞等，因为它们失去了细胞核，而DNA分子主要存在于细胞核中。(3)提示：用吡罗红甲基绿的混合染色剂对细胞染色，然后用显微镜观察。绿色区域代表DNA的分布区域，红色区域代表RNA的分布区域。3新课堂·互动探究知识点一提取DNA的思路和DNA的理化性质1．DNA粗提取的原理、方法和目的基本原理方法目的DNA在不同的物质的量浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，在物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低溶于NaCl溶液中并稀释NaCl溶液的物质的量浓度为2mol/L时，DNA溶解，而部分蛋白质发生盐析生成沉淀，过滤可除去部分蛋白质及不溶于NaCl溶液的杂质。当NaCl溶液的物质的量浓度稀释至0.14mol/L时DNA析出，过滤可除去溶于NaCl溶液中的部分蛋白质和其他杂质DNA不被蛋白酶水解加入嫩肉粉嫩肉粉中含木瓜蛋白酶，水解蛋白质DNA不溶于酒精溶液加入冷却酒精(体积分数为95%)DNA析出，除去溶于酒精的蛋白质DNA可被二苯胺试剂染成蓝色加入二苯胺试剂并沸水浴鉴定DNA2.DNA和蛋白质在不同的物质的量浓度的NaCl溶液中的溶解度溶解规律2mol/L的NaCl溶液0.14mol/L的NaCl溶液DNA溶解析出蛋白质NaCl溶液的物质的量浓度在从2mol/L降低的过程中，溶解度逐渐增大部分发生盐析沉淀溶解典例精析2015·南京调研下列有关DNA粗提取与鉴定的实验叙述，正确的是()A.酵母、菜花和猪的成熟红细胞都可作为提取DNA的材料B.DNA在NaCl溶液中的溶解度随其溶液浓度增大而增大C.在溶有DNA的滤液中加入嫩肉粉，可分解其中的杂质蛋白D.鉴定DNA时，应将丝状物直接加入到二苯胺试剂中进行沸水浴【解析】猪的成熟红细胞没有细胞核，也没有线粒体，不可作为提取DNA的材料，A错误；DNA在0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度最小，B错误；在溶有DNA的滤液中加入嫩肉粉，嫩肉粉中含有的蛋白酶可分解其中的杂质蛋白，C正确；鉴定DNA时，应将丝状物加入到2mol/L的NaCl溶液中让丝状物溶解，然后加入二苯胺试剂进行沸水浴，D错误。【答案】C跟踪练习1.2015·宿迁质检下列有关“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是()A．新鲜猪血、菜花等动植物材料均可用于DNA的粗提取B．植物材料需先用洗涤剂破坏细胞壁再吸水胀破C．DNA不溶于95%的冷酒精而溶于2mol/L的NaCl溶液D．溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂后即呈蓝色【解析】猪是哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和细胞器，不含DNA，不能用于提取DNA，故A错误；用植物材料提取DNA时，通过研磨法破坏细胞壁，用洗涤剂瓦解细胞膜，故B错误；DNA不溶于95%的冷酒精，但溶于2mol/L的NaCl溶液，故C正确；溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂后需要沸水浴加热才能呈蓝色，故D错误。【答案】C知识点二DNA的粗提取和鉴定的实验过程细解教材1．方法步骤：2．实验过程中的各操作的目的：(1)实验中两次加入蒸馏水的目的不同：①第一次在第一步中，目的是使鸡血细胞吸水涨破，加水后必须充分搅拌，不应少于5min，使鸡血细胞充分吸水涨破。②第二次在第三步中，目的是为了稀释NaCl溶液，使DNA逐渐析出。(2)实验中三次加NaCl溶液的目的：①在第二步中，加入NaCl溶液后必须充分搅拌，加速染色质中DNA与蛋白质分离，使DNA充分游离并溶解在NaCl溶液中。②在第五步中，加入NaCl溶液的目的是使DNA溶解。③在第八步(即DNA鉴定环节)中加NaCl溶液的目的是溶解DNA。(3)实验中六次搅拌的目的：目的第一次搅拌加蒸馏水的鸡血细胞液，加速细胞破裂第二次搅拌含DNA的高浓度盐溶液，加速DNA的溶解第三次搅拌加蒸馏水的NaCl溶液，均匀稀释以析出更多DNA第四次搅拌含DNA的高浓度盐溶液，加速DNA的溶解第五次搅拌含DNA的酒精溶液，提取含杂质较少的DNA第六次搅拌含DNA白色丝状物的盐溶液，加速DNA的溶解特别提醒(1)若选取肝脏细胞或植物细胞，不能直接用蒸馏水和甲苯处理，由于肝组织含较多蛋白质纤维，植物组织有胞间连丝和细胞壁，应先充分研磨。(2)过滤含DNA的黏稠物时不能用滤纸代替纱布，否则会因DNA被吸附到滤纸上，而导致DNA大量损失。典例精析2015·镇江模拟下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验过程中的一些重要操作示意图，请分析回答有关问题：(1)正确的操作顺序是______________(用字母和箭头表示)。(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是经过______________的才能使用，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______________试剂后沸水浴，如果出现______________则证明该丝状物的主要成分为DNA。C→B→E→D→A加速细胞的破裂降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出充分预冷提取含杂质较少(或较纯净)的DNA二苯胺蓝色【解析】(1)DNA的粗提取与鉴定实验中，正确的操作顺序是实验材料的选取→破碎细胞，获取含DNA的滤液→去除滤液中的杂质→DNA的析出与鉴定，所以上图中正确的操作顺序是C→B→E→D→A。(2)C步骤加入蒸馏水是为了让鸡血细胞吸水，加速细胞的破裂，让其DNA从细胞内出来；DNA在0.14mol/L的氯化钠溶液中溶解度最低，E步骤加入蒸馏水是为了降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出。(3)A步骤是析出较纯净的DNA，去除杂质蛋白，所用酒精必须经过充分预冷才能使用。(4)DNA遇二苯胺变蓝，滴加二苯胺试剂后沸水浴，如果出现蓝色则证明该丝状物的主要成分为DNA。跟踪练习2.2015·南通调研下图是利用鸡血粗提取DNA的基本操作，下表中操作目的不能实现的是()选项烧杯甲中的试剂烧杯乙中的液体或物质操作目的A蒸馏水鸡血细胞液使鸡血细胞吸水涨破B蒸馏水含DNA的浓NaCl溶液去除不溶于低浓度NaCl溶液中的杂质C冷却的酒精含DNA的浓NaCl溶液去除溶于酒精中的杂质D2mol/LNaCl溶液纱布上的黏稠物去除不溶于2mol/LNaCl溶液中的杂质【解析】在DNA粗提取实验中，鸡血中加入蒸馏水目的是使血细胞吸水涨破，A项正确；将烧杯甲中的蒸馏水加入到含DNA的浓(2mol/L)NaCl溶液的烧杯乙中，其目的是使NaCl溶液的浓度降低至0.14mol/L，此时DNA在NaCl溶液中的溶解度最小，从而使DNA析出，B项错误；DNA不溶于酒精溶液，细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，据此，将冷却的酒精加入到含DNA的浓NaCl溶液中，可除去溶于酒精中的杂质，C项正确；将烧杯甲中的2mol/L的NaCl溶液加入到烧杯乙中，纱布上的黏稠物中的DNA会溶解在2mol/L的NaCl溶液中，可去除不溶于2mol/L的NaCl溶液中的杂质，D项正确。【答案】B4新思维·随堂自测1.2015·华中师大附中期中下列材料中不能作为DNA粗提取与鉴定的材料是()猪肝、香蕉、鸡血、哺乳动物的红细胞、菜花、豌豆、菠菜、高等植物的木质部导管细胞、高等植物的韧皮部筛管细胞A．有一项B．有二项C．有三项D．有四项【解析】哺乳动物其红细胞没有细胞核，所以不能用于DNA的粗提取，高等植物的木质部细胞和韧皮部筛管细胞也不能作为实验材料。【答案】C2．在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，实验原理是利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同来提取的，DNA的溶解度与如图所示曲线的对应点相符合的是()A．a点浓度最适合析出DNAB．b点浓度最适合析出DNAC．c点浓度最适合析出DNAD．d点浓度最适合析出DNA【解析】由图可知，DNA在0.14mol/LNaCl溶液中的溶解度最小，故这一浓度最适合析出DNA，随着NaCl溶液浓度的增大或减小，DNA溶解度逐渐增大。【答案】B3．以鸡血细胞为材料对DNA的粗提取和鉴定中有三次过滤，下列说法中正确的是()A．第一次过滤取的是滤布上的残留物(滤渣)B．第三次过滤取的是滤布上的残留物(滤渣)C．第二次过滤取的是滤液D．A、B、C均不正确【解析】过滤