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第2课时DNA的提取和DNA分子的结构1．学会DNA粗提取与鉴定的方法。2．掌握DNA和RNA分子的结构。一、DNA的粗提取与鉴定1．实验原理(1)十二烷基硫酸钠和碱可以使细胞膜破裂，蛋白质变性，使蛋白质和DNA分离开来。(2)DNA能溶于氯化钠溶液中，但不溶于酒精，加入酒精可以使DNA从溶液中析出。(3)DNA＋二苯胺――→沸水浴蓝色(DNA鉴定)。2．实验流程(1)研碎细胞(细胞释放DNA)：将30g香蕉或菜花切碎，放入研钵中，加入2gNaCl，研磨直至成半流体状。(2)蛋白质与DNA分离：向研钵中加入10mL蒸馏水或凉开水搅拌，然后加入10mL洗涤剂，轻轻搅拌。(3)过滤、析出DNA：将混合液用两层纱布过滤，向滤液中加入预冷的10mL乙醇溶液，静置，即可产生絮状的DNA。(4)获取DNA：取两支试管，分别加入5mL生理盐水，将DNA挑至其中一支试管中，轻轻搅拌使其溶解。(5)鉴定DNA：向两支试管中各加入4mL二苯胺，混匀后，放入沸水中加热5min。(6)观察现象：待试管冷却后，观察并比较两支试管中溶液颜色的变化。二、DNA分子的结构1．DNA双螺旋结构模型的构建(1)构建者：沃森和克里克。(2)当时对DNA分子的认识①DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。②腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。(3)模型特点：磷酸—脱氧核糖在外，碱基在内的双链螺旋；碱基配对方式是A—T、G—C。2．DNA双螺旋结构特点(1)一个DNA含有两条多核苷酸链，多核苷酸链是由很多个核苷酸聚合而成的。(2)两条多核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。(3)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。(4)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。三、RNA分子的结构1．基本单位：核糖核苷酸。2．结构：由许多核苷酸聚合而成的多聚体，也是长链大分子，一般是单链，长度比DNA短。3．核酶：有的RNA具有酶的催化功能，能够对RNA自身的特定序列进行自我剪接。判一判(1)DNA的两条脱氧核糖核苷酸链平行盘旋成双螺旋结构。(×)(2)RNA中A＝U，G＝C。(×)想一想在双链DNA分子中A＝T、C＝G，其中一条单链上的A与T相等吗？提示：不一定相等。DNA分子的粗提取与鉴定1．实验材料选择实验材料选择富含DNA的材料，哺乳动物成熟红细胞没有细胞核，DNA含量低，因而不宜作实验材料。2．加入洗涤剂目的洗涤剂可破坏细胞膜，使蛋白质变性，有利于核内物质释放和DNA与蛋白质的分离。3．两次使用NaCl(1)研磨时加入2gNaCl，目的是使研磨充分，破坏细胞结构，有利于DNA释放。(2)获取DNA时加入5mL的生理盐水，使DNA溶于NaCl溶液中。4．在DNA鉴定时，运用了对照实验的实验思想试管1：5mL生理盐水＋4mL二苯胺――→沸水浴5min不出现浅蓝色试管2：5mL生理盐水＋4mL二苯胺＋絮状物――→沸水浴5min出现浅蓝色5．获取较纯净DNA的关键步骤(1)研磨要充分，获取较多DNA。(2)加入洗涤剂，使DNA和蛋白质分开。(3)沉淀DNA时必须使用冷酒精。(4)正确搅拌：沿一个方向轻轻搅拌，以便获取较完整的DNA分子。1．下列关于“DNA粗提取与鉴定实验”的叙述，正确的是()A．洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度B．将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝C．常温下菜花匀浆中有些酶类会影响DNA的提取D．用玻璃棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少解析：选C。洗涤剂可瓦解植物细胞膜，有利于释放DNA，但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度，A项错误；含DNA的丝状物应先溶解在生理盐水中，再用二苯胺试剂在沸水浴条件下检测，冷却后变成蓝色，B项错误；常温下菜花匀浆中某些酶如DNA水解酶，其活性较高，会影响DNA的提取，C项正确；用玻璃棒缓慢搅拌滤液可防止DNA分子断裂，但不影响DNA的提取量，D项错误。2．提取DNA的原理之一是DNA在()ABCD氯化钠溶液中溶不溶溶不溶预冷的乙醇溶液中不溶溶溶不溶解析：选A。DNA能溶于氯化钠溶液，而不溶于酒精。DNA分子的结构(1)基本单位——脱氧核苷酸，如图所示：其中，○表示一分子磷酸；表示一分子脱氧核糖；▭表示含氮碱基，构成DNA分子的含氮碱基共有4种，即A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)。(2)一条脱氧核苷酸单链中，相邻脱氧核苷酸之间的连接如图所示：(3)两条单链之间形成的碱基对表示如下：(4)DNA分子形成规则的双螺旋结构结构外侧内侧构成方式磷酸和脱氧核糖交替连接，两条主链呈反向平行，有规则盘旋成双螺旋主链上对应碱基以氢键连接成对，对应碱基之间互补(A—T，G—C)配对，碱基平面之间平行动态变化相对稳定，每条链均有一个游离的磷酸基团碱基比率和碱基序列可变碱基A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。含氢键越多，结构越稳定，即含G—C比例越大，结构越稳定。1．下面关于DNA分子结构的叙述中，不正确的是()A．每个DNA分子中含有四种脱氧核苷酸B．DNA分子的两条链反向平行C．DNA两条链上的碱基以氢键相连，且A与T配对，G与C配对D．每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基解析：选D。注意审题不要脱离“DNA分子结构中”。2．如图表示某同学绘制的一条脱氧核苷酸链，下列表述不正确的是()A．能表示一个完整脱氧核苷酸的是图中的a或bB．图中与每个五碳糖直接相连的碱基只有1个C．相邻脱氧核苷酸之间通过化学键③连接起来D．从碱基上看，缺少的碱基是T解析：选A。图中所示只有a表示的是一个完整的脱氧核苷酸；图中与五碳糖直接相连的碱基只有1个；③表示的是磷酸二酯键，相邻的脱氧核苷酸通过此键相连接；脱氧核苷酸中的碱基共有4种，即A、G、C、T。“三看法”判断DNA分子结构的正误一看外侧链成键位置是否正确，正确的成键位置在一分子脱氧核苷酸的5号碳原子上的磷酸基与相邻核苷酸的3号碳原子之间；二看外侧链是否反向平行；三看内侧链碱基之间配对是否遵循碱基互补配对原则。RNA的分子结构1．DNA与RNA的结构比较比较项目DNARNA化学组成基本组成单位脱氧核苷酸核糖核苷酸碱基嘌呤腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)嘧啶胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)五碳糖无机酸磷酸磷酸空间结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构2．单链RNA的结构与双螺旋结构的DNA相比，RNA的结构相对不稳定，所以烟草花叶病毒等以RNA为遗传物质的病毒更容易发生变异。3．研究DNA往往标记胸腺嘧啶(T)，而研究RNA往往标记尿嘧啶(U)。4．因为DNA中的碱基是以配对后的碱基对出现的，且总是嘧啶与嘌呤配对，所以嘧啶数总是与嘌呤数相等。而RNA是单链的，碱基不以碱基对的形式出现，所以嘌呤数往往与嘧啶数不相等。1．如图表示T2噬菌体、乳酸菌、酵母菌和家兔体内遗传物质组成中五碳糖、碱基和核苷酸的种类，其中与实际情况相符的是()A．T2噬菌体B．乳酸菌C．酵母菌D．家兔解析：选A。选项涉及的四种生物的遗传物质都是DNA，DNA所含的五碳糖为1种，即脱氧核糖，碱基种类为A、T、G、C共4种，核苷酸为4种脱氧核苷酸。只有A选项符合题意。2．已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA和单链RNA四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪一种类型，应该()A．分析碱基类型，确定碱基比率B．分析碱基类型，分析核糖类型C．分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型D．分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型解析：选A。确定DNA或RNA，可分析碱基和五碳糖(有T或脱氧核糖的为DNA；有U或核糖的为RNA)；确定单链或双链可分析其中各种碱基所占的比率：若A与T或U相等，C与G相等，则为双链(当然也有可能是单链)；若不相等则为单链。如果分析氨基酸组成，则不能区分核酸类型。DNA与RNA的快速界定方法核心知识小结[要点回眸][规范答题]1．DNA由两条反向平行．．．．．．的多核苷酸链连接而成，脱氧核糖与磷酸．．．．．．．交替连接，形成DNA分子多核苷酸链的骨架，排列在外侧，碱基排列在内侧，两条链上的碱基通过氢键相连，A与T、G与C配对。2．RNA是单链．．的多聚核糖核苷酸，碱基组成为A．、G．、C．、U．。[随堂检测]1．某同学用洋葱进行DNA粗提取和鉴定实验，下列操作错误的是()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DNAC．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，A项错误；蛋白酶能够分解蛋白质，因此能起到纯化DNA的目的，B项正确；加入酒精后用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀，C项正确；对DNA进行鉴定时，加入二苯胺试剂摇匀后沸水浴加热，溶液将变为蓝色，D项正确。2．在DNA分子的一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构是()A．氢键B．磷酸—脱氧核糖—磷酸C．肽键D．脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖解析：选D。审题时应扣住“一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构”，相邻的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连接，因此两个碱基之间的连接结构是脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖。3．如图为DNA测序仪显示的某真核生物DNA片段一条链的碱基排列顺序图片。其中图1的碱基排列顺序已经解读，其顺序是：GGTTATGCGT，那么图2显示的碱基排列顺序应该是()A．GCTTGCGTATB．GATGCGTTCGC．TAGTCTGGCTD．GCTGAGTTAG解析：选B。图1为DNA测序仪显示的某真核生物DNA片段一条链的碱基排列顺序图片。图1的碱基排列顺序已经解读，其顺序是：GGTTATGCGT，所以图中碱基序列应从下向上读，且由左至右的顺序依次是ACGT，所以图2中碱基序列为：GATGCGTTCG，A、C、D错误，B正确。4．下图为某同学在学习DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(其中○代表磷酸)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是()A．甲说：该图没有什么物质和结构上的错误B．乙说：该图有一处错误，就是U应改为TC．丙说：该图有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖D．丁说：如果说他画的是RNA双链则该图就是正确的解析：选C。图中有三处错误，错误一：组成DNA分子的五碳糖应该是脱氧核糖，所以图中的核糖应改为脱氧核糖。错误二：碱基应为A、T、G、C四种，图中的U应改为T。错误三：单链中脱氧核苷酸之间的连接形式不应该是磷酸与磷酸之间，而是在磷酸与脱氧核糖之间。5．如果有人给你一种单链DNA的样品，你不相信，于是你对样品做了核苷酸组成分析，以下能证明你的样品一定是单链DNA的数据是()A．38%A，12%C，12%G，38%UB．22%A，32%C，17%G，29%UC．22%A，32%C，17%G，29%TD．38%A，12%C，12%G，38%T解析：选C。双链DNA分子中互补配对的碱基数量一定相等，如果配对碱基数量不相等则一定是单链DNA分子，且DNA分子中不含有碱基U。6．如图是DNA片段的结构图，请据图回答问题：(1)图甲表示DNA片段的________结构，图乙表示DNA片段的________结构。(2)填出图中部分结构的名称：[2]________________、[5]________________。(3)从图中可以看出DNA分子的两条链是由________和____________交替连接形成的。(4)连接碱基对的化学键是________，碱基配对的方式如下：________与________配对；________与________配对。(5)从图甲中可以看出组成DNA分子的两条链的方向是________的，从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成规则的____