高一生物DNA的粗提取與鑒定知識(shí)詳解
高一生物DNA的粗提取與鑒定知識(shí)詳解
DNA是生物的遺傳物質(zhì)，是高考生物的考點(diǎn)之一，需要學(xué)生去掌握，下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)淼挠嘘P(guān)于高一生物的DNA的粗提取介紹，希望能夠幫助到大家。
高一生物DNA的粗提取與鑒定知識(shí)點(diǎn)
該知識(shí)點(diǎn)主要包括提取DNA的方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作提示等要點(diǎn)。
1. 提取DNA的方法：首先要掌握提取生物大分子的基本思路，其次是要掌握DNA提取與鑒定的具體方法。
當(dāng)NaCl溶液濃度低于0.14mol/L時(shí)，隨濃度的升高，DNA的溶解度降低;當(dāng)NaCl溶液濃度高于0.14mol/L時(shí)，隨濃度升高，DNA的溶解度升高。此外，DNA不溶于酒精溶液，但是細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精。利用這一原理，可以將DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步分離。
蛋白酶能水解蛋白質(zhì)，但是對(duì)DNA沒有影響。大多數(shù)蛋白質(zhì)不能忍受60—80oC的高溫，而DNA在80oC以上才會(huì)變性。洗滌劑能夠瓦解細(xì)胞膜，但對(duì)DNA沒有影響。
在加熱條件下，DNA遇二苯胺會(huì)生成藍(lán)色，因此，二苯胺可以作為鑒定DNA的試劑。
2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作提示：實(shí)驗(yàn)的步驟及注意事項(xiàng)是同學(xué)們要掌握的關(guān)鍵。
(1)制備雞血細(xì)胞液時(shí)，要在新鮮的雞血中加入檸檬酸鈉的原因：制備雞血細(xì)胞液時(shí)，要在新鮮的雞血中加入抗凝劑——檸檬酸鈉，防止血液凝固。其原理是檸檬酸鈉能與血漿中Ca2+發(fā)生反應(yīng)，生成檸檬酸鈣絡(luò)合物，血漿中游離的Ca2+大大減少，血液便不會(huì)凝固，因?yàn)殡u的紅細(xì)胞，白細(xì)胞都有細(xì)胞核，DNA主要存在于細(xì)胞核中，所以在離心或靜置沉淀后，要棄出上清液——血漿。
(2)提取DNA的第一步是材料的選取，一定要選取DNA含量較高的生物材料，否則會(huì)由于實(shí)驗(yàn)過程中或多或少的損失而造成檢測(cè)的困難;第二步是DNA的釋放和溶解，這一步是實(shí)驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵，要盡可能使細(xì)胞內(nèi)的DNA全部溶解;第三步是DNA的純化，即根據(jù)DNA的溶解特性、對(duì)酶及高溫的耐受性的不同等特性，最大限度地將DNA與雜質(zhì)分開;最后一步是對(duì)DNA進(jìn)行鑒定，這是對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的檢測(cè)。
(3)盛放雞血細(xì)胞液的容器，最好是塑料容器。雞血細(xì)胞破碎以后釋放出的DNA，容易被玻璃容器吸附，由于細(xì)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(huì)更少。因此，實(shí)驗(yàn)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的DNA的損失。
【DNA的粗提取與鑒定考點(diǎn)分析】
在平常測(cè)試中，該知識(shí)點(diǎn)多以選擇題的形式出現(xiàn)。通?？疾镈NA的提取、鑒定方法及操作過程中的注意事項(xiàng)，出題形式靈活，難度不大。從近幾年生物高考試題看，全國(guó)課標(biāo)卷到目前還沒有涉及到本專題的知識(shí)點(diǎn);在單科生物卷中，涉及到了本部分知識(shí)，多以選擇題形式出現(xiàn)，因此，記住相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)是關(guān)鍵。
【DNA的粗提取與鑒定知識(shí)點(diǎn)誤區(qū)】
提取、鑒定DNA的方法、不能用哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞作實(shí)驗(yàn)材料的原因、實(shí)驗(yàn)操作中兩次使用蒸餾水的原因是本專題的易錯(cuò)問題，一定要把握住要點(diǎn)，記清細(xì)節(jié)知識(shí)(如知識(shí)點(diǎn)總結(jié))，突破相關(guān)試題。
【典型例題】
某同學(xué)用洋蔥進(jìn)行DNA 粗提取和鑒定實(shí)驗(yàn)，操作錯(cuò)誤的是( )
A. 加入洗滌劑后用力進(jìn)行快速、充分的研磨
B. 用蛋白酶純化過濾后的研磨液中的 DNA
C. 加入酒精后用玻璃棒輕緩攪拌
D. 加二苯胺試劑搖勻后沸水浴加熱
答案：A
解析：加入洗滌劑后研磨動(dòng)作要輕緩、柔和，否則容易產(chǎn)生大量的泡沫，不利于后續(xù)步驟的操作，A錯(cuò)誤;利用蛋白酶分解雜質(zhì)蛋白，從而使提取的DNA與蛋白質(zhì)分開，起到純化的作用，B正確;加入酒精溶液，靜置溶液中出現(xiàn)的白色絲狀物就是粗提取的DNA，用玻璃棒沿一個(gè)方向輕緩攪拌，防止斷裂，C正確;用二苯胺鑒定DNA需要水浴加熱，D正確。
高一生物多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段知識(shí)點(diǎn)
該知識(shí)點(diǎn)包括PCR原理、PCR反應(yīng)過程、實(shí)驗(yàn)操作及操作提示等幾個(gè)要點(diǎn)知識(shí)。
1. PCR原理：DNA熱變性原理，即：
此外，DNA的合成方向也是必須掌握的知識(shí)要點(diǎn)。DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，通常將DNA的羥基末端稱為3，端，而磷酸基團(tuán)的末端稱為5，端。DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，而只能從3，端延伸DNA鏈，因此，DNA復(fù)制需要引物。當(dāng)引物與DNA母鏈通過堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的3，端開始延伸DNA鏈，DNA的合成方向總是從子鏈的5，端向3，端延伸。
在DNA的復(fù)制過程中，復(fù)制的前提是DNA解旋。在體外可通過控制溫度來實(shí)現(xiàn)。在80-100℃的溫度范圍內(nèi)，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)將解旋，雙鏈分開，這個(gè)過程稱為熱變性。PCR利用了DNA的熱變性原理，通過控制溫度來控制雙鏈的解聚與結(jié)合。由于PCR過程的溫度高，導(dǎo)致DNA聚合酶失活，后來耐高溫的DNA聚合酶的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，大大增加了PCR的效率。
2. PCR反應(yīng)過程
(1)變性：當(dāng)溫度上升到90 ℃以上時(shí)，雙鏈DNA解聚為單鏈，如下圖：
(2)復(fù)性：溫度下降到50 ℃左右，兩種引物通過堿基互補(bǔ)配對(duì)與兩條單鏈DNA結(jié)合，如下圖：
(3)延伸：溫度上升到72 ℃左右，溶液中的四種脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成新的DNA鏈，如下圖：
3. 實(shí)驗(yàn)操作及操作提示：
實(shí)驗(yàn)操作：在實(shí)驗(yàn)室中，做PCR通常使用微量離心管，它是一種薄壁塑料管。具體操作時(shí)，用微量移液器，按PCR反應(yīng)體系的配方在微量離心管中依次加入各組分，再參照下表的設(shè)置設(shè)計(jì)好PCR儀的循環(huán)程序即可。
操作提示：為避免外源DNA等的污染，PCR實(shí)驗(yàn)中使用的微量離心管、槍頭、緩沖液以及蒸餾水等在使用前必須進(jìn)行高壓滅菌。PCR所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在-20℃儲(chǔ)存。使用前，將所需試劑從冰箱拿出，放在冰塊上緩慢融化。在微量離心管中添加反應(yīng)成分時(shí)，移液管上的槍頭要更換。
【多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段考點(diǎn)分析】
在平常測(cè)試中，該知識(shí)點(diǎn)多以選擇題或簡(jiǎn)答題的形式出現(xiàn)。通?？疾镈NA復(fù)制與PCR技術(shù)的區(qū)別、PCR反應(yīng)過程等相關(guān)問題，出題形式圖文兼有，靈活多樣，但是難度不大。從近幾年全國(guó)課標(biāo)卷高考生物試題看， PCR技術(shù)沒有在選修1的選做題中出現(xiàn)過，只是偶爾在選修3考查基因工程的選做題出現(xiàn)過個(gè)別填空，。因此，對(duì)于本部分知識(shí)記住關(guān)鍵的基礎(chǔ)知識(shí)。2011年江蘇生物卷33題中出現(xiàn)過該知識(shí)點(diǎn)，并且不都是簡(jiǎn)單的識(shí)記。
【多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段知識(shí)點(diǎn)誤區(qū)】
不能準(zhǔn)確把握PCR技術(shù)與DNA復(fù)制的區(qū)別是同學(xué)們易錯(cuò)的主因。
此外，對(duì)于PCR技術(shù)中的引物理解不到位也是失分的一個(gè)原因。可以從以下幾方面 理解“引物”：①含義：引物是一小段單鏈DNA或RNA分子。②作用：為DNA聚合酶提供合成的3′端起點(diǎn)。③種類：擴(kuò)增一個(gè)DNA分子需要2種引物。④數(shù)目：引物數(shù)目等于新合成的DNA子鏈數(shù)目。⑤與DNA母鏈的關(guān)系：兩種引物分別與DNA母鏈的3′端通過堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合。
高一生物無土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)知識(shí)點(diǎn)
該知識(shí)點(diǎn)包括研究思路(篩選菌株、統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目、設(shè)置對(duì)照)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作提示幾個(gè)要點(diǎn)知識(shí)。
1. 尿素分解菌的分離與計(jì)數(shù)：
(1)土壤中的細(xì)菌之所以能夠分解尿素，是因?yàn)樗鼈凅w內(nèi)能合成脲酶。這種物質(zhì)在把尿素分解成無機(jī)物的過程中起催化作用。
(2)實(shí)驗(yàn)室中微生物篩選的原理：人為提供有利于目的菌株生長(zhǎng)的條件(包括營(yíng)養(yǎng)、溫度、pH等)，同時(shí)抑制或阻止其他微生物生長(zhǎng)。
2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
土壤取樣→樣品稀釋→取樣涂布→微生物培養(yǎng)→觀察并記錄結(jié)果→細(xì)菌計(jì)數(shù)。
3. 操作提示：
(1)選擇培養(yǎng)基：在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，以抑制不需要的微生物的生長(zhǎng)，促進(jìn)需要的微生物的生長(zhǎng)，目的是從眾多微生物中分離所需要的微生物。
(2)選擇培養(yǎng)基應(yīng)用實(shí)例：
①培養(yǎng)基中加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌。
②培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽可得到金黃色葡萄球菌。
③培養(yǎng)基中缺乏氮源時(shí)，可以分離固氮微生物，因?yàn)榉枪痰⑸锊荒茉诖伺囵B(yǎng)基上生存。
④當(dāng)培養(yǎng)基的某種營(yíng)養(yǎng)成分為特定化學(xué)成分時(shí)，也具有分離效果。如石油是唯一碳源時(shí)，可以抑制不能利用石油的微生物的生長(zhǎng)，使能夠利用石油的微生物生存，達(dá)到分離能消除石油污染的微生物的目的。
?、莞淖兾⑸锏呐囵B(yǎng)條件，也可以達(dá)到分離微生物的目的，如將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)只能得到耐高溫的微生物。
【土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)考點(diǎn)分析】
本知識(shí)點(diǎn)主要考點(diǎn)集中在對(duì)尿素分解菌的鑒定方法上，其次是微生物計(jì)數(shù)的方法也是常見考點(diǎn)，但本部分多以選擇題形式出現(xiàn)在考題中，以非選擇的形式考查不常見。
【土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)知識(shí)點(diǎn)誤區(qū)】
1.顯微鏡直接計(jì)數(shù)法
?、僭恚豪锰囟?xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞計(jì)數(shù)板，在顯微鏡下計(jì)算一定容積的樣品中微生物的數(shù)量。
②方法：用計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)。
③缺點(diǎn)：不能區(qū)分死菌與活菌。
2.間接計(jì)數(shù)法(活菌計(jì)數(shù)法)
①原理：當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落，來源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌，通過統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù)，就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活菌。
?、诓僮?/p>
a.設(shè)置重復(fù)組，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說服力與準(zhǔn)確性。
b.為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇菌落數(shù)在30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。
③計(jì)算公式：每克樣品中的菌株數(shù)=(C/V)×M，其中C代表某一稀釋度下平板上生長(zhǎng)的平均菌落數(shù)，V代表涂布平板時(shí)所用的稀釋液的體積(mL)，M代表稀釋倍數(shù)。
3. 分離分解尿素的細(xì)菌的培養(yǎng)基應(yīng)為選擇培養(yǎng)基，培養(yǎng)基中的氮源只有尿素，理論上只有能合成脲酶的微生物才能在上面生長(zhǎng)。其配方如下：
KH2PO4 1.4g
Na2HPO4 2.1g
MgSO4·7H2O 0.2g
葡萄糖 10.0g
尿素(唯一氮源) 1.0g
瓊脂 15.0g
將上述物質(zhì)溶解后，用自來水定容到1 000 mL。
【典型例題】可以鑒定出分解尿素的細(xì)菌的方法是( )
A.以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑
B.以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入二苯胺試劑
C.以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入蘇丹Ⅲ試劑
D.以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入雙縮脲試劑
答案：A
解析：在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中，不能分解尿素獲得氮源的細(xì)菌不能生長(zhǎng)，而分解尿素的細(xì)菌能利用尿素作氮源，將尿素分解為氨，使pH升高。若培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑，指示劑將變紅。此培養(yǎng)基既屬于選擇培養(yǎng)基，又屬于鑒別培養(yǎng)基。
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