浅议以菜花为实验材料进行DNA的提取与鉴定

生物实验一直是高考生物必考的内容，从近几年高考生物实验部分的命题特点来看，借助实验方法创设新情境，侧重考查学生对实验进行解释和分析的能力已成为命题趋势。目前高考中有关DNA的提取与鉴定的实验考查多以鸡血为材料用具进行命题，以菜花为材料用具介绍较少或不完善，本文以菜花为实验材料，从实验步骤、实验分析、结果分析和评价以及试题示例方面作探讨。

一、实验步骤

（1）材料准备：将新鲜菜花和体积分数为95%的乙醇溶液放入冰箱冷冻室24 h。

（2）取材：称取30 g菜花，去梗取花，切碎。

（3）研磨：将碎菜花放入研钵中，倒入10 mL研磨液（洗涤剂和食盐），充分研磨10 min。

（4）过滤：在漏斗中垫上尼龙纱布，将菜花研磨液过滤到烧杯中（若有条件，可将滤液倒入塑料离心管中进行离心，用1000 r/min的转速，离心2~5min，取上清液放入烧杯中）。在4℃冰箱中放置几分钟后，再取上清液得DNA滤液。

（5）去杂质：直接在滤液中加入粉，反应10~15 min；或者，将滤液放在60~75℃的恒温水浴箱保温10~15 min，然后冷却至室温。

（6）沉淀：将一倍体积的DNA滤液倒入两倍体积的体积分数为95%的预冷乙醇溶液中，并用玻璃棒缓缓、轻轻地搅拌溶液（玻璃棒不要直插到烧杯底部）。沉淀3~5 min后，可见白色的DNA絮状物出现。用玻璃棒缓缓旋转，将絮状物缠绕在玻璃棒上。

（7）DNA的鉴定：两支试管，各加2 mol/L的NaCl溶液5 mL，一支加DNA丝状物搅拌溶解，再各加入4 mL二苯胺，水浴煮沸5 min，观察颜色变化。

二、实验分析

（1）洗涤剂和食盐：洗涤剂能溶解细胞膜，有利于DNA的释放；食盐的主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。

（2）充分研磨：研磨不充分会使细胞核内的DNA的释放不完全，提取的DNA量变少，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。

（3）加入洗涤剂后的动作要求：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。

三、结果分析和评价

（1）是否提取出了DNA：观察所提取的DNA颜色，如果不是白色丝状物，说明DNA中的杂质较多；二苯胺鉴定出蓝色说明实验基本成功，如果不呈现蓝色，可能所提取的DNA含量低，或是实验操作中出现错误，需要重新制备。

（2）分析DNA中的杂质：本实验提取的DNA粗制品有可能仍然含有白、多糖等杂质。

（3）不同实验方法的比较：首先选取不同的实验材料，其次同种材料还可以采用不同的方法，从多方面比较实验结果，如DNA的纯度、DNA的颜色、二苯胺显色的深浅等。

四、试题示例

例1某同学以菜花为实验材料进行“DNA的粗提取与鉴定”实验，步骤如下：

步骤一：称取30g菜花，去梗取花，切碎。

步骤二：将碎菜花放入研钵中，倒入10 mL研磨液，充分研磨10 min。

步骤三：在漏斗中垫上滤纸，将菜花研磨液过滤到烧杯中。在4℃冰箱中放置几分钟，取上清液。

步骤四：将一倍体积的上清液倒入两倍体积的某溶液中，并用玻璃棒缓缓地、轻轻地搅拌溶液。将絮状物缠绕在玻璃棒上。

请回答下列问题：

（1）请指出该同学实验操作中的错误并改正：

错误___________________________________；改正___________________________________。

（2）步骤二的目的是释放DNA，加入研磨液的主要成分有__________和__________等。

（3）如要使步骤三所得上清液中杂质减少，可进行__________操作后再置于冰箱中。

（4）步骤四中的某溶液为__________，“缓缓地、轻轻地”搅拌溶液的目的是___________________。

（5）简要说明鉴定步骤四所得絮状物是DNA的实验设计思路：

________________________________________

_______________________________________。

参考答案

（1）将“垫上滤纸”改为“垫上纱布或尼龙布”

（2）洗涤剂食盐

（3）离心

（4）95%的冷酒精防止DNA断裂

（5）取两支试管编号A、B，向两支试管中加入等量的2 mol/L的NaCl溶液，再将絮状物溶于A试管液中，向两支试管加入等量的二苯胺试剂，沸水浴加热，观察颜色变化

例2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20C，另一组置于20C条件下保存24 h。

DNA粗提取：

第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15 mL研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液备用。

第二步：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。

第三步：取6支试管，分别加入等量的2 mol/L NaCl溶液溶解上述絮状物。

DNA检测：在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂，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：

（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）第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少__________________。

（3）根据实验结果，得出结论并分析。

①结论1：与20C相比，相同实验材料在-20C条件下保存，DNA的提取量较多。

结论2：____________________________________________________________________________。

②针对结论1，请提出合理的解释：____________________________________________________________________________________________。

（4）氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。为了进一步提高粗提取时DNA的纯度，依据氯仿的特征，在第三步的基础上继续操作的步骤是：_______________________________________________________________________________________________。

然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。

解析（1）题目给出了多种实验材料，以探究不同保存温度对DNA提取量的不同影响，因此该实验名称可为“探究不同实验材料和不同保存温度对DNA提取量的影响”。

（2）在提取DNA时，玻璃棒沿一个方向缓慢搅拌，为了有效提取DNA，防止DNA分子断裂。

（3）①由表格可见，花菜、辣椒、蒜黄三种不同的实验材料在20C时，DNA提取量表现为蒜黄多于花菜，花菜多于辣椒，在20C时结果相同，等质量的不同实验材料，在同一温度下DNA提取量不同（或从蒜黄提取的DNA量最多）；②低温下DNA水解酶的活性减弱，导致DNA降解速度慢，从而DNA提取量相对较高。

（4）由于氯仿可使蛋白质变性沉淀，而DNA易溶解于其中，对DNA结构无影响，因此可将第三步获得的滤液与等量氯仿混合，静置一段时间，蛋白质变性沉淀，而DNA溶解于上清液中，从而可吸取上清液，从上清液中提取DNA。

参考答案

（1）探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响

（2）DNA断裂

（3）①等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄提取的DNA量最多②低温抑制了相关酶的活性，DNA降解速度慢

（4）将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液