2019-2020学年人教版生物选修一抢分教程能力提升：专题5课题1　DNA的粗提取与鉴定

2019-2020学年人教版生物选修一抢分教程能力提升：专题5课题1　DNA的粗提取与鉴定

专题 5 课题 1 DNA 的粗提取与鉴定 [随堂巩固] 1．在 DNA 的粗提取与鉴定实验中有三次过滤 (1)过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液 (2)过滤含黏稠物的质量浓度为 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液 (3)过滤溶解有 DNA 的质量浓度为 2 mol/L 的 NaCl 溶液 以上三次过滤分别为了获得 A．含核物质的滤液、纱布上的黏稠物、含 DNA 的滤液 B．含核物质的滤液、滤液中 DNA 黏稠物、含 DNA 滤液 C．含核物质的滤液、滤液中 DNA 黏稠物、纱布上的 DNA D．含较纯 DNA 滤液、纱布上黏稠物、含 DNA 滤液 解析 过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液，为了获得含核物质的滤液。过 滤含黏稠物的质量浓度为 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液，获得纱布上的黏稠物。过滤 溶解有 DNA 的质量浓度为 2 mol/L 的 NaCl 溶液，获得过滤溶解有 DNA 的质量 浓度为 2 mol/L 的 NaCl 溶液，A 正确。 答案 A 2．蛋白酶能将蛋白质水解而使染色质中的 DNA 分离出来。下列选项可达 到上述同一目的的是 A．蒸馏水 B．NaCl 溶液 C．NaOH 溶液 D．盐酸 解析 蛋白酶是利用酶的专一性将 DNA 和蛋白质分离，而 NaCl 溶液则是 利用 DNA 和蛋白质在该溶液中的溶解度不同将其分离。 答案 B 3．在利用鸡血进行“DNA 的粗提取与鉴定”的实验中，相关叙述正确的是 A．用蒸馏水将 NaCl 溶液浓度调至 0.14 mol/L，滤去析出物 B．调节 NaCl 溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质 C．将丝状物溶解在 2 mol/L NaCl 溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色 D．用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同 解析 DNA的粗提取实验原理是 0.14 mol/L NaCl 溶液中 DNA溶解度最低， DNA 不溶于 95%的冷酒精等，用蒸馏水将 2 mol/L NaCl 溶液浓度调至 0.14 mol/L，析出的是 DNA，丢弃的是滤液，A 错误；DNA 在不同浓度的 NaCl 溶 液中 DNA 溶解度不同，DNA 在 2 mol/L NaCl 溶液中溶解度最大，在 0.14 mol/L NaCl 溶液中溶解度最小，酶具有专一性，木瓜蛋白酶可以水解 DNA 中的蛋白 质类杂质，B 正确；DNA 丝状物溶解在 2 mol/L NaCl 溶液中，加入二苯胺试剂 后需要沸水浴才会呈现蓝色，C 错误；植物细胞有细胞壁保护着，所以用菜花做 实验材料时，需要研磨，加入食盐和洗涤剂，D 错误。 答案 B 4．在混合物中提取 DNA 分子的基本思路是 A．根据各种大分子的理化性质的差异 B．根据各种大分子的理化性质的共性 C．根据各种大分子在细胞内的功能 D．根据各种大分子的结构和在细胞内的位置 解析 在混合物中提取 DNA 分子的基本思路是根据各种大分子的理化性质 的差异，A 正确。 答案 A 5．关于 DNA 粗提取的实验材料的选择，研究者经过多次实验效果的比较， 最终选择鸡血做实验材料。请据图回答问题： (1)在实验中，两次向烧杯中加入蒸馏水的作用是________。 A．稀释血液，冲洗样品 B．使血细胞破裂、降低 NaCl 浓度使 DNA 析出 C．使血细胞破裂、增大 DNA 溶解量 D．使血细胞破裂、提取含杂质较少的 DNA。 (2)生活在牧区的人们，采集牛、羊和马血比较方便，若它们按实验要求完 成实验步骤后，结果是很难提取到 DNA，原因是__________________________。 (3) 不 同 的 NaCl 溶 液 中 ， DNA 的 溶 解 度 不 同 ， 在 NaCl 溶 液 浓 度 是 ________________时，DNA 的溶解度最小。 (4)在 DNA 的析出和鉴定过程中析出 DNA 时应将处理后的溶液过滤，加入 与滤液体积相等的、冷却的________(写出体积分数)，静置后溶液中将析出 DNA。 鉴定时所用的试剂为________________。 解析 (1)在 DNA 粗提取的实验中，先后两次向烧杯中加入蒸馏水的作用分 别是使血细胞吸水涨破，释放 DNA；降低 NaCl 浓度，使 DNA 析出。 (2)牛、羊和马属于哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核和细胞 器，因此若用它们的血液作为实验材料将很难提取到 DNA，但若改用动物肝脏 做实验材料，实验能顺利进行，这是因为肝细胞有细胞核。 (3)不同的 NaCl 溶液中，DNA 的溶解度不同，在 NaCl 溶液浓度是 0.14 mol/L 时，DNA 的溶解度最小。 (4)在 DNA 的析出和鉴定过程中，析出 DNA 时应将处理后的溶液过滤，加 入与滤液体积相等的、冷却的 95%的酒精，静置后溶液中将析出 DNA。鉴定时 所用的试剂为二苯胺。 答案 (1)B (2)牛羊马为哺乳动物，其成熟的红细胞中没有细胞核 (3)0.14 mol/L (4)95%的酒精 二苯胺 [限时检测] [时间 45 分钟，满分 80 分] 一、选择题(每小题 5 分，共 50 分) 1．甲、乙两图为“DNA 的粗提取与鉴定”实验中涉及的两个操作装置图。 相关叙述正确的是 A．图甲的烧杯和图乙的试管中所用溶剂都为 NaCl 溶液，但两者浓度不同 B．图乙试管经稍稍加热后即可观察到一支试管中的溶液明显变蓝，另一支 试管中的溶液不变蓝 C．图甲操作需用玻璃棒迅速搅拌以使 DNA 析出，并缠绕在玻璃棒上 D．图乙操作中所用的二苯胺需现配现用以达到较好的鉴定效果 解析 图甲烧杯中为酒精溶液，图乙试管中为 NaCl 溶液；图乙试管需要在 沸水中加热 5 min；图甲用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌，卷起丝状物；图乙操作 中所用的二苯胺最好现配现用，否则会影响鉴定的效果。 答案 D 2．在“DNA 的粗提取与鉴定”实验中，甲、乙、丙、丁四个小组除下表中 所列处理方法不同外，其他操作步骤均正确，但实验结果却不同。下列有关叙 述不正确的是 组别 实验材料 提取核物质时 加入的溶液 去除杂质时 加入的溶液 DNA 鉴定时 加入的试剂 甲 鸡血 蒸馏水 95%的酒精 50 ℃ 二苯胺 乙 菜花 蒸馏水 95%的酒精 (冷却) 双缩脲试剂 丙 猪血 蒸馏水 95%的酒精 (冷却) 二苯胺 丁 鸡血 蒸馏水 95%的酒精 (冷却) 二苯胺 A.实验材料选择错误的组别是丙 B．沸水浴后试管中溶液颜色变蓝的组别是甲、丁 C．甲组实验现象差的原因是 50 ℃的酒精对 DNA 的凝集效果差 D．乙组实验不成功仅因为在鉴定时加入了双缩脲试剂 解析 猪血中的成熟红细胞中没有细胞核和细胞器，不能作为提取 DNA 的 材料，A 项正确；乙组是植物材料，仅加入蒸馏水无法提取 DNA，需要先加入 洗涤剂和食盐，丙组选材错误，所以沸水浴后溶液颜色变蓝的组别只有甲、丁， B 项正确；DNA 在冷却的酒精中的溶解度较低，50 ℃的酒精对 DNA 的凝集效 果差，C 项正确；乙组实验不成功不仅是因为在鉴定时加入了双缩脲试剂，还因 为植物材料提取核物质时加入的溶液是蒸馏水，起不到预期的效果。 答案 D 3．下列关于“DNA 的粗提取与鉴定”实验原理与方法的叙述，错误的是 A．DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度随着溶液浓度的变化而变化 B．向鸡血细胞液中加入蒸馏水的目的是使其吸水涨破，释放出其中的 DNA C．把 DNA 加入二苯胺溶液，在沸水浴中颜色不变，只有冷却后才能观察 到蓝色 D．向滤液中加入冷却酒精的目的是除去 DNA 中的杂质，纯化 DNA 解析 DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中的溶解度最低，高于或低于这个浓度， 溶解度上升，A 项正确；鸡血细胞液中加入蒸馏水的目的是使其吸水涨破，释放 出其中的 DNA，B 项正确；在沸水浴条件下，DNA 遇二苯胺会被染成蓝色，C 项错误；DNA 不溶于酒精，因此向滤液中加入冷却酒精的目的是除去 DNA 中 的杂质，纯化 DNA，D 项正确。 答案 C 4．下表有关“DNA 粗提取和鉴定”的相关操作中所选取的试剂，错误的是 相关操作 选用的试剂 A 破碎鸡血细胞 蒸馏水 B 溶解核内 DNA 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液 C 提取杂质较少的 DNA 冷却的 95%的酒精 D DNA 的鉴定 现配的二苯胺试剂 解析 在鸡血细胞液中加入蒸馏水，使得血细胞吸水涨破，A 正确；0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中 DNA 的溶解度最低，B 错误；DNA 不溶解于酒精，而其 它杂质能溶解于酒精，则用体积分数为 95%的冷酒精能提取杂质较少的 DNA， C 正确；DNA 用二苯胺鉴定呈蓝色，双缩脲用来检测蛋白质呈紫色，D 正确。 答案 B 5．DNA 粗提取实验中，应尽可能避免 DNA 断裂和降解。相关操作正确的 是 A．以菜花为材料进行研磨时，可以适当加热以促进 DNA 溶解 B．向 DNA 溶液中迅速加入蒸馏水，使 DNA 快速析出 C．将丝状物溶解到 2 mol·L－1 NaCl 溶液中后，加水析出 D．向 DNA 溶液中加入冷却的酒精并沿同一方向缓慢搅拌 解析 以菜花为材料进行研磨时，可以加入一定的洗涤剂和食盐，进行充 分地搅拌和研磨，过滤后收集研磨液，A 项错误；为避免 DNA 断裂，加入蒸馏 水要缓慢，B 项错误；将丝状物溶解到 2 mol·L－1 NaCl 溶液中后，加入与滤液 体积相等的、冷却的、体积分数为 95%的酒精溶液，静置 2～3 min，以析出含 杂质较少的 DNA，C 项错误；为避免 DNA 断裂和降解，要向 DNA 溶液中加入 冷却的酒精并沿同一方向缓慢搅拌，D 项正确。 答案 D 6．在 DNA 的粗提取实验中，加入与滤液体积相等的、冷却的 A 溶液，静 置 2～3 min，溶液中会出现白色丝状物。上面的 A 溶液是指 A．0.9%的 NaCl 溶液 B．0.14 mol/L 的 NaCl 溶液 C．质量分数为 15%的 HCl D．体积分数为 95%的酒精溶液 解析 在 DNA 的粗提取实验中，加入与滤液体积相等的、冷却的 A 溶液， 静置 2～3 min，溶液中会出现白色丝状物。上面的 A 溶液是指体积分数为 95% 的酒精溶液。所以 D 正确。A、B、C 不正确。 答案 D 7．下列有关 DNA 的粗提取与鉴定实验的叙述，正确的是 A．取材：鸡血细胞；原因：有细胞核，其他动物的血细胞都没有细胞核 B．粗提取：不同浓度的 NaCl 溶液；原因：DNA 在其中的溶解度不同 C．提纯：95%的冷酒精；原因：DNA 溶于酒精，蛋白质等杂质不溶于酒 精 D．鉴定：二苯胺试剂；原因：DNA 溶液加入二苯胺试剂即呈蓝色 解析 除了哺乳动物成熟的红细胞，其他都有细胞核，A 错误；不同浓度的 NaCl 溶液，DNA 在其中的溶解度不同，进而粗提取 DNA，B 正确；DNA 不溶 于酒精，而蛋白质等杂质溶于酒精，进而提纯 DNA，C 错误；DNA 溶液加入二 苯胺试剂后沸水浴加热成蓝色，D 错误。 答案 B 8．在 DNA 的粗提取过程中，初步析出 DNA 和提取较纯净的 DNA 所用的 药品的浓度及其名称分别是 ①0.1 g/mL 的柠檬酸钠溶液 ②物质的量浓度为 2 mol/L 的 NaCl 溶液 ③物质的量浓度为 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液 ④体积分数为 95%的酒精溶液 ⑤物质的量浓度为 0.015 mol/L 的 NaCl 溶液 ⑥物质的量浓度为 0.04 mol/L 的 NaCl 溶液 A．①③⑤ B．③④ C．②④ D．②③④ 解析 0.1 g/ml 的柠檬酸钠溶液是作为抗凝剂防止血液凝固的，不能用于 DNA 的初步析出和提纯，①错误；DNA 在 2.00 mol/L 的 NaCl 溶液中溶解度较 大，可以利用该溶液从血细胞中提取 DNA，但不能用于 DNA 的初步析出和提 纯，②错误；DNA 在 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中溶解度最低，此时 DNA 会从溶 液中析出，可用于初步析出 DNA，③正确，⑤⑥错误；由于 DNA 不溶于酒精， 而其它杂质可以溶于酒精，因此利用体积分数为 95%的酒精溶液，可提取较纯 净的 DNA，④正确。因此，B 项正确，A、C、D 项错误。 答案 B 9．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 选项 正误 判断理由 A × 洗涤剂不能增加 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度 B × DNA 丝状物加入二苯胺后沸水浴加热后呈现蓝色，并不 要冷却 C √ 常温下菜花研磨匀浆中含有一些酶会影响 DNA 的提取 D × 玻璃棒搅拌滤液不会导致 DNA 含量的减小 答案 C 10．若从植物细胞中提取 DNA，发现实验效果不好，如看不到丝状物、用 二苯胺鉴定时不显示颜色反应等，其可能的原因是 ①植物细胞中 DNA 含量低 ②研磨不充分 ③过滤不充分 ④95%冷酒精 的量过多 A．①② B．③③ C．①④ D．②③ 解析 研磨不充分会使细胞核内的 DNA 释放不完全，提取的 DNA 量变少； 过滤不充分也会导致提取的 DNA 量过少；若用于沉淀 DNA 的酒精量过少，会 导致 DNA 的沉淀量少。这三种情况都可能导致题中的实验效果。 答案 D 二、非选择题(共 3 小题，共 30 分) 11．(10 分)下图为“DNA 的粗提取与鉴定”实验的相关操作。 (1) 图 中 实 验 材 料 A 可 以 是 ________ 等 ， 研 磨 前 加 入 的 B 应 该 是 ___________________________________________________________________。 (2)通过上述所示步骤得到滤液 C 后，再向滤液中加入 2 moL/L 的 NaCl 溶 液的目的是__________________________________________________________， 再过滤得到滤液 D，向滤液 D 中加入蒸馏水的目的是 _______________________________________________________________。 (3)在“DNA 的粗提取与鉴定”实验中，将含有一定杂质的 DNA 丝状物分 别放入体积为 2 mL 的 4 种溶液中，经搅拌后过滤，获得如表所示的 4 种滤液， 含 DNA 最少的是滤液________。 1 研磨液 搅拌后过滤 滤液 E 2 2 moL/L NaCl 溶液 搅拌后过滤 滤液 F 3 0.14 mol/L NaCl 溶液 搅拌后过滤 滤液 G 4 冷却的 95%的酒精溶液 搅拌后过滤 滤液 H (4)DNA 鉴定的原理是__________________________________________ _____________________________________________________________。 解析 (1)选用洋葱、菜茎等植物材料提取 DNA 时，要在切碎的材料中加入 一定量的洗涤剂和食盐，进行充分搅拌和研磨。(2)DNA 在 2 mol/L 的 NaCl 溶 液中的溶解度较高，而在 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中溶解度最小。向溶液中加入 2 mol/L 的 NaCl 溶液可以使 DNA 溶解，过滤除去不溶的杂质，向溶液中加入蒸 馏水可降低 NaCl 溶液的浓度，使 DNA 析出，除去溶解在低盐溶液中的杂质。 (3)DNA 不溶于酒精，因此在 4 种滤液中 H 滤液含 DNA 最少。(4)DNA 鉴定的 原理是在沸水的条件下，DNA 遇二苯胺会被染成蓝色。 答案 (1)洋葱 洗涤剂和食盐 (2)使 DNA 溶解 使 DNA 析出 (3)H (4)在沸水条件下，DNA 遇二苯胺会被染成蓝色 12．(10 分)某生物兴趣小组开展 DNA 粗提取的相关探究活动。具体步骤如 下： 材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各 2 份，每份 10 g。剪碎后分成 两组，一组置于 20 ℃、另一组置于－20 ℃条件下保存 24 h。 DNA 粗提取： 步骤一：将上述材料分别放入研钵中，各加入 15 mL 研磨液(含洗涤剂和食 盐)，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液备用。 步骤二：先向 6 只小烧杯中分别注入 10 mL 滤液，再加入 20 mL 体积分数 为 95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌，使絮状物缠绕在 玻璃棒上。步骤三：取 6 支试管，分别加入等量的________(填溶液名称及浓度) 溶液溶解上述絮状物。 步骤四：在上述试管中各加入 4 mL________试剂。混合均匀后，置于沸水 中加热 5 min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果如下表： 材料保存温度 花菜 辣椒 蒜黄 20 ℃ ＋＋ ＋ ＋＋＋ －20 ℃ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋＋ (注：“＋”越多表示蓝色越深) 分析上述实验过程，回答下列问题： (1)该探究性实验课题名称是________。 (2)步 骤 一 中 研 磨 液 中 洗 涤 剂 的 作 用 是 ____________ ， 食 盐 的 作 用 是 ________________。 (3)步骤二中“缓缓地”搅拌，这是为了______________________________， 所加酒精溶液需冷却的原因之一是低温抑制________的活性，可以防止 DNA 降解。 (4)上述实验中步骤三、步骤四的空缺依次分别为________、________。 (5)实验表明，____________获取的 DNA 量最多。 解析 (1)表中信息显示，该实验有两个自变量：实验材料和温度，所以该 探究性实验课题名称是：探究不同材料和不同保存温度对 DNA 提取量的影响。 (2)步骤一中研磨液中洗涤剂的作用是溶解细胞膜，有利于细胞内 DNA 的释 放。食盐的作用是溶解 DNA。 (3)步骤二中“缓缓地”搅拌，这是为了防止 DNA 断裂，所加酒精溶液需冷 却的原因之一是低温抑制 DNA 水解酶的活性，可以防止 DNA 降解。 (4)步骤二中得到的缠绕在玻璃棒上的絮状物是 DNA。在鉴定 DNA 时，需 将 DNA 溶解在 2 mol/L NaCl 溶液中，所用的鉴定试剂为二苯胺，所以上述实验 中步骤三、步骤四的空缺依次分别为 2 mol/L NaCl、二苯胺。 (5)表中的“＋”越多表示蓝色越深，而 DNA 遇二苯胺(沸水浴)被染成蓝色， 据此可知：保存在－20 ℃的蒜黄获取的 DNA 量最多。 答案 (1)探究不同材料和不同保存温度对 DNA 提取量的影响 (2)溶解细 胞膜 溶解 DNA (3)减少(或防止)DNA 断裂 DNA 水解酶(或核酸水解酶或 DNA 酶) (4)2 mol/L NaCl 二苯胺 (5)保存在－20 ℃的蒜黄 13．(10 分)某实验小组以洋葱组织为实验材料，进行 DNA 粗提取和鉴定的 实验，实验主要过程如下图，回答下列问题： 步骤一 步骤二 破碎细胞 ―→ 将蛋白质与 DNA 分离并去 除蛋白质 ―→ 步骤三 步骤四 沉淀 DNA 并进一步去除蛋白 质和其他杂质 ―→ DNA 的鉴定 (1)步骤一中需加入一定量的洗涤剂和________对洋葱组织进行处理，加入 前者是为了瓦解细胞膜结构，加入后者的目的是____________________。将搅拌 和研磨后的物质进行过滤，即可得到含有 DNA 的滤液。 (2)步骤二是 DNA 纯化过程中的关键步骤，可以采用以下几种不同的方法： ①滤液中 NaCl 浓度在 0.14 mol/L 时可分离出 DNA，若要再次提纯，需要 将其溶解在________mol/L 的 NaCl 溶液中； ②通常会向 DNA 粗提取物中加入嫩肉粉，其目的是____________________； ③将得到的 DNA 粗提取物放在 60～75 ℃水浴中保温 10～15 min，蛋白质 被破坏，但仍能得到纯度较高的 DNA，说明 DNA_________________________。 (3) 步 骤 三 中 向 滤 液 中 加 入 体 积 分 数 为 95% 的 酒 精 的 目 的 是 ____________________，依据的原理是____________。得到纯净的 DNA 后，可 利用 DNA 与____________在沸水浴条件下发生显色反应，来对其进行鉴定。 解析 (1)进行 DNA 粗提取和鉴定时，步骤一中需加入一定量的洗涤剂和食 盐(氯化钠)对洋葱组织进行处理，加入前者是为了瓦解细胞膜结构，加入后者的 目的是溶解 DNA，将搅拌和研磨后的物质进行过滤，即可得到含有 DNA 的滤 液。 (2)步骤二是 DNA 纯化过程中的关键步骤，可以采用以下几种不同的方法： ①利用DNA在浓度为 0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低可分离出DNA； 若要再次提纯，需要将其溶解在 2 mol/L 的 NaCl 溶液中。 ②通常会向 DNA 粗提取物中加入嫩肉粉，由于嫩肉粉中含有蛋白酶，可破 坏其中的蛋白质。 ③由于 DNA 具有较高的稳定性(或耐较高温度)，将得到的 DNA 粗提取物放 在 60～75 ℃水浴中保温 10～15 min，则蛋白质被破坏，可得到纯度较高的 DNA。 (3)由于 DNA 不溶于酒精，但酒精可以使蛋白质变性并与 DNA 分离，故步 骤三中向滤液中加入体积分数为 95%的酒精的目的是析出 DNA。得到纯净的 DNA 后，可利用 DNA 与二苯胺在沸水浴条件下发生显色(蓝色)反应，来对其进 行鉴定。 答案 (1)食盐(氯化钠) 溶解 DNA (2)①2 ②破坏其中的蛋白质 ③具有较高的稳定性(或耐较高温度) (3)析出 DNA DNA 不溶于酒精，但酒精可以使蛋白质变性并与 DNA 分离 二苯胺