Question

9．生物兴趣小组以苹果为材料开展细胞中DNA含量测定研究，主要实验流程如图，其中SDS（十二烷基硫酸钠）具有破坏细胞膜和核膜、使蛋白质变性等作用，苯酚和氯仿不溶或微溶于水，它们的密度均大水．请分析回答：

（1）步骤①中苹果组织研磨前先经液氮冷冻处理的主要优点是充分破碎植物细胞．在常温条件下，也可向切碎的组织材料中加入一定量的洗涤剂和食盐，再进行充分搅拌和研磨．
（2）根据实验流程可推知，步骤③、④所依据的原理是DNA不溶于苯酚、氯仿，而蛋白质等杂质能溶．
（3）步骤⑤加入2～3倍体积的95%乙醇的目的是使DNA析出，同时去除部分蛋白质等杂质（提取杂质较少的DNA）．
（4）下面是某同学设计的DNA鉴定实验的主要步骤：
①取1支20mL试管，向其中先后加入2mol•L^-1的NaCl溶液5mL和少量絮状DNA沉淀，用玻棒搅拌使其溶解．
②向试管中加入4mL二苯胺试剂，混匀后将试管置于50～60℃水浴中加热5min，待试管冷却后，观察溶液是否变蓝．
请指出上面实验步骤中的两个错误：水浴温度应为“沸水浴”、缺少对照组．
（5）兴趣小组成员还以同种苹果的不同组织器官为材料，测定不同组织细胞中DNA的含量，结果如下表（表中数值为每克生物材料干重中DNA含量）：

组织器官	韧皮部	形成层	冬芽	秋梢嫩叶	成熟叶片
含量/μg•g-1	80.00	150.00	160.00	120.00	70.00

试从细胞分裂的角度，解释不同生物材料中DNA含量差异明显的原因形成层、冬芽、嫩叶等部位的细胞分裂旺盛，DNA复制使得细胞中DNA含量较高．

Answer 1

分析 提取生物大分子的基本思路是选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子．对于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分．
1、DNA的溶解性
（1）DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同（0.14mol/L溶解度最低），利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的．
（2）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与蛋白质进一步的分离．
2、DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性
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60-80℃的高温，而DNA在80℃以上才会变性．洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响．
3、DNA的鉴定
在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色，因此二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂．

解答 解：（1）从植物细胞中提取DNA首先需要破碎细胞，因此步骤①中苹果组织研磨前先经液氮冷冻处理能够充分破碎植物细胞．在常温条件下，也可向切碎的组织材料中加入一定量的洗涤剂和食盐，再进行充分搅拌和研磨．
（2）分析题意可知，“苯酚和氯仿不溶或微溶于水，它们的密度均大水”，而DNA能够溶于水，而离心后获得的是上清液（其中含有DNA），由此可推知，步骤③、④所依据的原理是DNA不溶于苯酚、氯仿，而蛋白质等杂质能溶．
（3）DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精．步骤⑤加入2～3倍体积的95%乙醇能够使DNA析出，同时去除部分蛋白质等杂质（提取杂质较少的DNA）．
（4）DNA鉴定需要沸水浴加热，并且鉴定过程中需要设置对照实验．
（5）分析表格可知，形成层、冬芽、秋梢嫩叶的DNA含量较高，而韧皮部、成熟叶片的DNA含量较低，从细胞分裂的角度来看，形成层、冬芽、嫩叶等部位的细胞分裂旺盛，DNA复制使得细胞中DNA含量较高．
故答案为：
（1）充分破碎植物细胞  洗涤剂和食盐
（2）DNA不溶于苯酚、氯仿，而蛋白质等杂质能溶
（3）使DNA析出，同时去除部分蛋白质等杂质（提取杂质较少的DNA）
（4）水浴温度应为“沸水浴”缺少对照组
（5）形成层、冬芽、嫩叶等部位的细胞分裂旺盛，DNA复制使得细胞中DNA含量较高

点评 本题考查了DNA的粗提取和鉴定的有关知识，要求考生能够掌握实验的原理、方法和注意点，能够通过题干信息确定实验中各步骤的目的，明确DNA鉴定需要水浴加热，并能够结合题干要求答题．