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高一生物DNA的粗提取与鉴定知识详解

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高一生物DNA的粗提取与鉴定知识详解

  DNA是生物的遗传物质,是高考生物的考点之一,需要学生去掌握,下面是学习啦小编给大家带来的有关于高一生物的DNA的粗提取介绍,希望能够帮助到大家。

  高一生物DNA的粗提取与鉴定知识点

  该知识点主要包括提取DNA的方法、实验设计及操作提示等要点。

  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提取与鉴定的具体方法。

  当NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时,随浓度的升高,DNA的溶解度降低;当NaCl溶液浓度高于0.14mol/L时,随浓度升高,DNA的溶解度升高。此外,DNA不溶于酒精溶液,但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理,可以将DNA与蛋白质进一步分离。

  蛋白酶能水解蛋白质,但是对DNA没有影响。大多数蛋白质不能忍受60—80oC的高温,而DNA在80oC以上才会变性。洗涤剂能够瓦解细胞膜,但对DNA没有影响。

  在加热条件下,DNA遇二苯胺会生成蓝色,因此,二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。

  2. 实验设计及操作提示:实验的步骤及注意事项是同学们要掌握的关键。

  (1)制备鸡血细胞液时,要在新鲜的鸡血中加入柠檬酸钠的原因:制备鸡血细胞液时,要在新鲜的鸡血中加入抗凝剂——柠檬酸钠,防止血液凝固。其原理是柠檬酸钠能与血浆中Ca2+发生反应,生成柠檬酸钙络合物,血浆中游离的Ca2+大大减少,血液便不会凝固,因为鸡的红细胞,白细胞都有细胞核,DNA主要存在于细胞核中,所以在离心或静置沉淀后,要弃出上清液——血浆。

  (2)提取DNA的第一步是材料的选取,一定要选取DNA含量较高的生物材料,否则会由于实验过程中或多或少的损失而造成检测的困难;第二步是DNA的释放和溶解,这一步是实验成功与否的关键,要尽可能使细胞内的DNA全部溶解;第三步是DNA的纯化,即根据DNA的溶解特性、对酶及高温的耐受性的不同等特性,最大限度地将DNA与杂质分开;最后一步是对DNA进行鉴定,这是对整个实验的结果的检测。

  (3)盛放鸡血细胞液的容器,最好是塑料容器。鸡血细胞破碎以后释放出的DNA,容易被玻璃容器吸附,由于细胞内DNA的含量本来就比较少,再被玻璃容器吸附去一部分,提取到的DNA就会更少。因此,实验过程中最好使用塑料的烧杯和试管,这样可以减少提取过程的DNA的损失。

  【DNA的粗提取与鉴定考点分析】

  在平常测试中,该知识点多以选择题的形式出现。通常考查DNA的提取、鉴定方法及操作过程中的注意事项,出题形式灵活,难度不大。从近几年生物高考试题看,全国课标卷到目前还没有涉及到本专题的知识点;在单科生物卷中,涉及到了本部分知识,多以选择题形式出现,因此,记住相关基础知识是关键。

  【DNA的粗提取与鉴定知识点误区】

  提取、鉴定DNA的方法、不能用哺乳动物成熟红细胞作实验材料的原因、实验操作中两次使用蒸馏水的原因是本专题的易错问题,一定要把握住要点,记清细节知识(如知识点总结),突破相关试题。

  【典型例题】

  某同学用洋葱进行DNA 粗提取和鉴定实验,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 DNA

  C. 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

  答案:A

  解析:加入洗涤剂后研磨动作要轻缓、柔和,否则容易产生大量的泡沫,不利于后续步骤的操作,A错误;利用蛋白酶分解杂质蛋白,从而使提取的DNA与蛋白质分开,起到纯化的作用,B正确;加入酒精溶液,静置溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA,用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌,防止断裂,C正确;用二苯胺鉴定DNA需要水浴加热,D正确。

  高一生物多聚酶链式反应扩增DNA片段知识点

  该知识点包括PCR原理、PCR反应过程、实验操作及操作提示等几个要点知识。

  1. PCR原理:DNA热变性原理,即:

  此外,DNA的合成方向也是必须掌握的知识要点。DNA的两条链是反向平行的,通常将DNA的羟基末端称为3,端,而磷酸基团的末端称为5,端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从3,端延伸DNA链,因此,DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后,DNA聚合酶就能从引物的3,端开始延伸DNA链,DNA的合成方向总是从子链的5,端向3,端延伸。

  在DNA的复制过程中,复制的前提是DNA解旋。在体外可通过控制温度来实现。在80-100℃的温度范围内,DNA的双螺旋结构将解旋,双链分开,这个过程称为热变性。PCR利用了DNA的热变性原理,通过控制温度来控制双链的解聚与结合。由于PCR过程的温度高,导致DNA聚合酶失活,后来耐高温的DNA聚合酶的发现和应用,大大增加了PCR的效率。

  2. PCR反应过程

  (1)变性:当温度上升到90 ℃以上时,双链DNA解聚为单链,如下图:

  (2)复性:温度下降到50 ℃左右,两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合,如下图:

  (3)延伸:温度上升到72 ℃左右,溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下,根据碱基互补配对原则合成新的DNA链,如下图:

  3. 实验操作及操作提示:

  实验操作:在实验室中,做PCR通常使用微量离心管,它是一种薄壁塑料管。具体操作时,用微量移液器,按PCR反应体系的配方在微量离心管中依次加入各组分,再参照下表的设置设计好PCR仪的循环程序即可。

  操作提示:为避免外源DNA等的污染,PCR实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份,并在-20℃储存。使用前,将所需试剂从冰箱拿出,放在冰块上缓慢融化。在微量离心管中添加反应成分时,移液管上的枪头要更换。

  【多聚酶链式反应扩增DNA片段考点分析】

  在平常测试中,该知识点多以选择题或简答题的形式出现。通常考查DNA复制与PCR技术的区别、PCR反应过程等相关问题,出题形式图文兼有,灵活多样,但是难度不大。从近几年全国课标卷高考生物试题看, PCR技术没有在选修1的选做题中出现过,只是偶尔在选修3考查基因工程的选做题出现过个别填空,。因此,对于本部分知识记住关键的基础知识。2011年江苏生物卷33题中出现过该知识点,并且不都是简单的识记。

  【多聚酶链式反应扩增DNA片段知识点误区】

  不能准确把握PCR技术与DNA复制的区别是同学们易错的主因。

  此外,对于PCR技术中的引物理解不到位也是失分的一个原因。可以从以下几方面 理解“引物”:①含义:引物是一小段单链DNA或RNA分子。②作用:为DNA聚合酶提供合成的3′端起点。③种类:扩增一个DNA分子需要2种引物。④数目:引物数目等于新合成的DNA子链数目。⑤与DNA母链的关系:两种引物分别与DNA母链的3′端通过碱基互补配对结合。

  高一生物无土壤中分解尿素的细菌的分离与计数知识点

  该知识点包括研究思路(筛选菌株、统计菌落数目、设置对照)、实验设计及操作提示几个要点知识。

  1. 尿素分解菌的分离与计数:

  (1)土壤中的细菌之所以能够分解尿素,是因为它们体内能合成脲酶。这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起催化作用。

  (2)实验室中微生物筛选的原理:人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等),同时抑制或阻止其他微生物生长。

  2. 实验设计:

  土壤取样→样品稀释→取样涂布→微生物培养→观察并记录结果→细菌计数。

  3. 操作提示:

  (1)选择培养基:在培养基中加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物的生长,促进需要的微生物的生长,目的是从众多微生物中分离所需要的微生物。

  (2)选择培养基应用实例:

  ①培养基中加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌。

  ②培养基中加入高浓度的食盐可得到金黄色葡萄球菌。

  ③培养基中缺乏氮源时,可以分离固氮微生物,因为非固氮微生物不能在此培养基上生存。

  ④当培养基的某种营养成分为特定化学成分时,也具有分离效果。如石油是唯一碳源时,可以抑制不能利用石油的微生物的生长,使能够利用石油的微生物生存,达到分离能消除石油污染的微生物的目的。

  ⑤改变微生物的培养条件,也可以达到分离微生物的目的,如将培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物。

  【土壤中分解尿素的细菌的分离与计数考点分析】

  本知识点主要考点集中在对尿素分解菌的鉴定方法上,其次是微生物计数的方法也是常见考点,但本部分多以选择题形式出现在考题中,以非选择的形式考查不常见。

  【土壤中分解尿素的细菌的分离与计数知识点误区】

  1.显微镜直接计数法

  ①原理:利用特定细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。

  ②方法:用计数板计数。

  ③缺点:不能区分死菌与活菌。

  2.间接计数法(活菌计数法)

  ①原理:当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌,通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。

  ②操作

  a.设置重复组,增强实验的说服力与准确性。

  b.为了保证结果准确,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数。

  ③计算公式:每克样品中的菌株数=(C/V)×M,其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数,V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL),M代表稀释倍数。

  3. 分离分解尿素的细菌的培养基应为选择培养基,培养基中的氮源只有尿素,理论上只有能合成脲酶的微生物才能在上面生长。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

  琼脂 15.0g

  将上述物质溶解后,用自来水定容到1 000 mL。

  【典型例题】可以鉴定出分解尿素的细菌的方法是(  )

  A.以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂

  B.以尿素为唯一氮源的培养基中加入二苯胺试剂

  C.以尿素为唯一氮源的培养基中加入苏丹Ⅲ试剂

  D.以尿素为唯一氮源的培养基中加入双缩脲试剂

  答案:A

  解析:在以尿素为唯一氮源的培养基中,不能分解尿素获得氮源的细菌不能生长,而分解尿素的细菌能利用尿素作氮源,将尿素分解为氨,使pH升高。若培养基中加入酚红指示剂,指示剂将变红。此培养基既属于选择培养基,又属于鉴别培养基。


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