2020年高二生物下册知识梳理及测试题：DNA和蛋白质技术

专题 04 ＤＮＡ和蛋白质技术 课题一　ＤＮＡ的粗提取与鉴定 ·提取 DNA 的溶解性原理包括哪些方面？ DNA 在不同浓度 NaCl 溶液中溶解度不同；DNA 不溶于酒精。 · DNA 在不同浓度 NaCl 溶液中溶解度有何特点？要使 DNA 溶解，需要使用什么浓度？要使 DNA 析 出，又需要使用什么浓度？ 在 0.14mol/L 时溶解度最小；较高浓度可使 DNA 溶解；0.14mol/L 可使 DNA 析出。 ·在溶解细胞中的 DNA 时，人们通常选用 2mol/LNaCl 溶液；将 DNA 分子析出的方法是向溶有 DNA 的 NaCl 溶液中缓慢注入蒸馏水，以稀释 NaCl 溶液。酒精是一种常用有机溶剂，但 DNA 却不能溶 于酒精（特别是 95％冷却酒精），但细胞中蛋白质可溶于酒精。 从理论上分析，预冷的乙醇溶液具有以下优点。一是抑制核酸水解酶活性，防止 DNA 降解；二是降 低分子运动，易于形成沉淀析出；三是低温有利于增加 DNA 分子柔韧性，减少断裂。 ·采用 DNA 不溶于酒精的原理，可以达到什么目的？ 将 DNA 和蛋白质进一步分离。 ·提取 DNA 还可以利用 DNA 对酶、高温和洗涤剂的耐受性原理。利用该原理时，应选用怎样的酶和 怎样的温度值？ 蛋白酶，因为酶具有专一性，蛋白酶只水解蛋白质而不会对 DNA 产生影响。温度值为 60～80 ℃，因为该温度值蛋白质变性沉淀，而 DNA 不会变性。 补充：DNA 的变性是指 DNA 分子在高温下解螺旋，其温度在 80℃以上，如在 PCR 技术中 DNA 变性温度在 95℃。 ·洗涤剂在提取 DNA 中有何作用？ 洗涤剂将细胞膜上的蛋白质，从而瓦解细胞膜。 ·当鉴定提取出的物质是否是 DNA 时，需要使用什么指示剂进行鉴定？ 在沸水浴条件下，DNA 遇二苯胺呈现蓝色。 原理总结：通过利用不同浓度 NaCl 溶液溶解或析出 DNA，可以从细胞中提取和提纯 DNA；再 利用酒精进一步将 DNA 与蛋白质分离开来，达到提纯的目的；最后利用二苯胺试剂鉴定提取的物质 是否是 DNA。实验材料的选取 不同生物的组织中 DNA 含量不同。在选取材料时，应本着 DNA 含量高、材料易得、便于提取 的原则。 本实验用鸡血细胞做实验材料有两个原因。一是因为鸡血细胞核的 DNA 含量丰富，材料易得； 二是鸡血细胞极易吸水胀破，而用动物肝脏细胞作实验材料常常需要匀浆和离心，对设备要求较高， 操作繁琐，历时较长。 鸡血细胞破碎以后释放出的 DNA，容易被玻璃容器吸附，所以在提取过程中为了减少 DNA 的 损失，最好使用塑料的烧杯和试管盛放鸡血细胞液。 破碎细胞，获取含 DNA 的滤液 ·若选用鸡血和洋葱作实验材料，则怎样获取含 DNA 的滤液？ 在鸡血细胞液中加入一定量蒸馏水并用玻棒搅拌，过滤后收集滤液；切碎洋葱，加入一定量洗 涤剂和食盐，搅拌研磨，过滤后收集滤液。 ·为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？ 答：蒸馏水对于鸡血细胞来说是一种低渗液体，水分可以大量进入血细胞内，使血细胞胀裂，再加 上搅拌的机械作用，就加速了鸡血细胞的破裂(细胞膜和核膜的破裂)，从而释放出 DNA。 ·在以上实验中，加入蒸馏水、洗涤剂和食盐的作用分别是什么？过滤时应当选用（滤纸、尼龙 布）。血细胞在蒸馏水中大量吸水而张裂；洗涤剂瓦解细胞膜；食盐溶解 DNA 物质；选用尼龙布进 行过滤。 ·在处理植物组织时需要进行研磨，其目的是什么？研磨不充分产生什么结果？ 破碎细胞壁，使核物质容易溶解在 NaCl 溶液中；研磨不充分会使 DNA 的提取量减少，影响实验结 果，导致看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定不显示蓝色等。 。具体做法。10mL 鸡血＋20mL 蒸馏水→同方向搅拌→3 层尼龙布过滤→滤液 去除滤液中的杂质 为什么反复地溶解与析出 DNA，能够去除杂质？ 用高盐浓度的溶液溶解 DNA，能除去在高盐中不能溶解的杂质；用低盐浓度使 DNA 析出，能 除去溶解在低盐溶液中的杂质。因此，通过反复溶解与析出 DNA，就能够除去与 DNA 溶解度不同 的多种杂质。 最初获得的 DNA 滤液含有蛋白质、脂质等杂质，需要进一步提纯 DNA。 方案一的原理是 DNA 在不同浓度 NaCl 溶液中溶解度不同；方案二的原理是蛋白酶分解蛋白质， 不分解 DNA；方案三的原理是蛋白质和 DNA 的变性温度不同。 方案二与方案三的原理有什么不同？答：方案二是利用蛋白酶分解杂质蛋白，从而使提取的 DNA 与蛋白质分开；方案三利用的是 DNA 和蛋白质对高温耐受性的不同，从而使蛋白质变性，与 DNA 分离。 析出与鉴定 ·在滤液中仍然含有一些杂质，怎样除去这些杂质呢？得到的 DNA 呈何颜色？ 滤液与等体积的冷却酒精混合均匀，静置 2～3 分钟，析出的白色丝状物就是 DNA。DNA 呈白 色。 ·怎样鉴定析出的白色丝状物就是 DNA 呢？ 具体做法。试管 2 支，编号甲乙→各加等量 5mLNaCl 溶液→甲中放入少量白色丝状物，使之溶 解→各加 4mL 二苯胺，混合均匀→沸水浴 5min→观察颜色变化 实验操作 制备鸡血细胞液…………加柠檬酸钠，静置或离心 ↓ 破碎细胞，释放 DNA… 加蒸馏水，同一方向快速通方向搅拌 ↓→过滤，除去细胞壁、细胞膜等。 溶解核内 DNA………… 加入 NaCl 至 2mol/L，同一方向缓慢搅拌 ↓ DNA 析出……………… 加蒸馏水至 0.14mol/L，过滤，在溶解到 2mol/L 溶液中 ↓→除去细胞质中的大部分物质。 DNA 初步纯化………… 与等体积 95％冷却酒精混合，析出白色丝状物 ↓→除去核蛋白、RNA、多糖等。 DNA 鉴定……………… 二苯胺，沸水浴，呈现蓝色注意事项：在鸡血中加入柠檬酸钠防止凝固；鸡血静置或离心以提高细胞悬液浓度；使用塑料烧杯； 使用尼龙布过滤；玻棒沿同一方向搅拌；玻棒搅拌要缓慢（细胞破裂快速搅拌）；玻棒不要碰到烧杯 壁；二苯胺试剂要现用现配等。