Question

9．生物興趣小組以蘋果為材料開展細胞中DNA含量測定研究，主要實驗流程如圖，其中SDS（十二烷基硫酸鈉）具有破壞細胞膜和核膜、使蛋白質變性等作用，苯酚和氯仿不溶或微溶于水，它們的密度均大水．請分析回答：

（1）步驟①中蘋果組織研磨前先經液氮冷凍處理的主要優點是充分破碎植物細胞．在常溫條件下，也可向切碎的組織材料中加入一定量的洗滌劑和食鹽，再進行充分攪拌和研磨．
（2）根據實驗流程可推知，步驟③、④所依據的原理是DNA不溶于苯酚、氯仿，而蛋白質等雜質能溶．
（3）步驟⑤加入2～3倍體積的95%乙醇的目的是使DNA析出，同時去除部分蛋白質等雜質（提取雜質較少的DNA）．
（4）下面是某同學設計的DNA鑒定實驗的主要步驟：
①取1支20mL試管，向其中先后加入2mol•L^-1的NaCl溶液5mL和少量絮狀DNA沉淀，用玻棒攪拌使其溶解．
②向試管中加入4mL二苯胺試劑，混勻后將試管置于50～60℃水浴中加熱5min，待試管冷卻后，觀察溶液是否變藍．
請指出上面實驗步驟中的兩個錯誤：水浴溫度應為“沸水浴”、缺少對照組．
（5）興趣小組成員還以同種蘋果的不同組織器官為材料，測定不同組織細胞中DNA的含量，結果如下表（表中數值為每克生物材料干重中DNA含量）：

組織器官	韌皮部	形成層	冬芽	秋梢嫩葉	成熟葉片
含量/μg•g-1	80.00	150.00	160.00	120.00	70.00

試從細胞分裂的角度，解釋不同生物材料中DNA含量差異明顯的原因形成層、冬芽、嫩葉等部位的細胞分裂旺盛，DNA復制使得細胞中DNA含量較高．

Answer 1

分析 提取生物大分子的基本思路是選用一定的物理或化學方法分離具有不同物理或化學性質的生物大分子．對于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA與RNA、蛋白質和脂質等在物理和化學性質方面的差異，提取DNA，去除其他成分．
1、DNA的溶解性
（1）DNA和蛋白質等其他成分在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同（0.14mol/L溶解度最低），利用這一特點，選擇適當的鹽濃度就能使DNA充分溶解，而使雜質沉淀，或者相反，以達到分離目的．
（2）DNA不溶于酒精溶液，但是細胞中的某些蛋白質則溶于酒精．利用這一原理，可以將DNA與蛋白質進一步的分離．
2、DNA對酶、高溫和洗滌劑的耐受性
蛋白酶能水解蛋白質，但是對DNA沒有影響．大多數蛋白質不能忍受60-80℃的高溫，而DNA在80℃以上才會變性．洗滌劑能夠瓦解細胞膜，但對DNA沒有影響．
3、DNA的鑒定
在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺會被染成藍色，因此二苯胺可以作為鑒定DNA的試劑．

解答 解：（1）從植物細胞中提取DNA首先需要破碎細胞，因此步驟①中蘋果組織研磨前先經液氮冷凍處理能夠充分破碎植物細胞．在常溫條件下，也可向切碎的組織材料中加入一定量的洗滌劑和食鹽，再進行充分攪拌和研磨．
（2）分析題意可知，“苯酚和氯仿不溶或微溶于水，它們的密度均大水”，而DNA能夠溶于水，而離心后獲得的是上清液（其中含有DNA），由此可推知，步驟③、④所依據的原理是DNA不溶于苯酚、氯仿，而蛋白質等雜質能溶．
（3）DNA不溶于酒精溶液，但是細胞中的某些蛋白質則溶于酒精．步驟⑤加入2～3倍體積的95%乙醇能夠使DNA析出，同時去除部分蛋白質等雜質（提取雜質較少的DNA）．
（4）DNA鑒定需要沸水浴加熱，并且鑒定過程中需要設置對照實驗．
（5）分析表格可知，形成層、冬芽、秋梢嫩葉的DNA含量較高，而韌皮部、成熟葉片的DNA含量較低，從細胞分裂的角度來看，形成層、冬芽、嫩葉等部位的細胞分裂旺盛，DNA復制使得細胞中DNA含量較高．
故答案為：
（1）充分破碎植物細胞  洗滌劑和食鹽
（2）DNA不溶于苯酚、氯仿，而蛋白質等雜質能溶
（3）使DNA析出，同時去除部分蛋白質等雜質（提取雜質較少的DNA）
（4）水浴溫度應為“沸水浴”缺少對照組
（5）形成層、冬芽、嫩葉等部位的細胞分裂旺盛，DNA復制使得細胞中DNA含量較高

點評 本題考查了DNA的粗提取和鑒定的有關知識，要求考生能夠掌握實驗的原理、方法和注意點，能夠通過題干信息確定實驗中各步驟的目的，明確DNA鑒定需要水浴加熱，并能夠結合題干要求答題．