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关于“DNA分子的提取与鉴定”实验的问题

(2014-04-10 20:31:51)
分类: 生物教学

题目一:(2009江苏高考题)下列有关实验及显色结果的叙述,错误的有(  
A.水浴加热条件下,蔗糖与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀
B.沸水浴条件下,脱氧核苷酸与二苯胺发生作用呈现蓝色
C.常温条件下,蛋白质与双缩脲试剂发生作用呈现紫色
D.常温条件下,核糖核酸与甲基绿作用呈现绿色
正确答案:ABD
    我的问题是,答案B错误在哪里?我的理解是,脱氧核苷酸含有脱氧核糖,可以和二苯胺发生反应生成蓝色。我查了下资料,《生物化学教程》(第二版,张洪渊主编,四川大学出版社,1994,成都。172页)也明确写到:“DNA或脱糖核苷酸与二苯胺发生反应生成蓝色物质”。


我继续查找资料得知:DNA与二苯胺发生反应必须在酸性条件下才能生成蓝色物质。DNA在酸性条件下加热,其嘌呤碱与脱氧核糖间的糖苷键断裂,生成嘌呤碱、脱氧核糖和脱氧嘧啶核苷酸,而2-脱氧核糖在酸性环境中加热脱水生成ω-羟基-γ-酮基戊糖,ω-羟基-γ-酮基戊糖再与二苯胺发生反应的。本题给的二苯胺不是二苯胺试剂,没有提供酸性环境,所以不能出现颜色变化。在有些题目里说DNA能与二苯胺试剂发生颜色变化,是因为二苯胺试剂配置过程中含有浓硫酸,从这里也可以看出,二苯胺和二苯胺试剂是有区别的。


除DNA外,脱氧木糖、阿拉伯糖也有同样的反应:


注:配制二苯胺试剂


取0.1毫升B液,滴入到10毫升A液中,混匀。⑦鉴定→取4毫升DNA提取液放入试管中,加入4毫升二苯胺试剂,混匀后观察溶液颜色(不变蓝)。用沸水浴(100°)加热10分钟。在加热过程中,随时注意试管中溶液颜色的变化(逐渐出现浅蓝色)。


  


题目二:(2012年江苏高考题第18题)下列关于“DNA粗提取与鉴定实验”的叙述,正确的是(  
A.洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度
B.将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
C.常温下菜花匀浆中有些酶类会影响DNA的提取
D.用玻棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少
正确答案:C
    我的问题在于B,答案B的说法应该也是正确的吧。针对二苯胺试剂鉴定DNA,在人教版选修一教材P56页中明确写道:混合均匀后,将试管置于沸水中加热5分钟。待试管冷却后,比较两支试管中溶液颜色的变化。
为什么“将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝”就是错误呢?


带着对本题的疑问,我在实验室自己做了这个实验,选择有氯化钠溶解的和没有氯化钠溶解作为对照组,结果发现:如果DNA没有用氯化钠溶解直接与二苯胺试剂加热,发现实验现象为先出现淡淡的粉色,接着变为紫色,随反应时间延长紫色越来越深;而用氯化钠溶解的DNA反应现象是出现蓝色,反应时间越长蓝色越深。说明DNA丝状物要在氯化钠溶液溶解后才能与二苯胺试剂发生颜色反应,这道高考题的答案是对的。


由此带来新的疑问:Nacl在DNA与二苯胺试剂的反应中起什么作用呢?它为什么会对其颜色反应有影响呢?我查到的资料:
  (1)DNA在酸性条件下加热,其嘌呤碱与脱氧核糖间的糖苷键断裂,生成嘌呤碱、脱氧核糖和脱氧嘧啶核苷酸,而2-脱氧核糖在酸性环境中加热脱水生成ω-羟基-γ-酮基戊糖,与二苯胺试剂反应生成蓝色物质。
  (2)DNA分子里面有各种基团,有正点的有负电的。氯化钠粒子可以在DNA分子外面形成一个“离子团”,包裹住DNA分子,减小DNA分子间的互相作用,增加DNA的溶解度。溶解就是非沉淀状态,是每个DNA分子以整个分子的形式均匀分布在溶液里。
  (3)盐溶:中性盐可以增加蛋白质溶解度,NaCl就是很典型的.原因简单说下-由于单分子吸附离子后,带电层使蛋白质分子彼此排斥,而蛋白质与水分子的相互作用增强,因此溶解度提高。


(4)取4毫升DNA提取液放入试管中,加入4毫升二苯胺试剂,混匀后观察溶液颜色(不变蓝)。用沸水浴(100°)加热10分钟,在加热过程中,随时注意试管中溶液颜色的变化(逐渐出现浅蓝色)。为什么会呈现蓝色,是因为发生了可逆反应的平衡移动,显示蓝色的离子数量明显多于其他时就会产生蓝色效应。
    (5)DNA的初步纯化:如果提取的DNA量不够多且其中含有较多杂质,或者加入溶液和搅拌等操作过程不规范,都会导致实验现象不明显,常常使制取的DNA粗制品不能显示出DNA的本色──白色。为了增进实验效果,需要对DNA粗制品进行简单的提纯,下面的方案可供参考。将DNA黏稠物再溶解,继续用2 mol/L的NaCl溶液20 mL溶解DNA黏稠物,仍旧沿一个方向不停搅拌3 min,使DNA充分溶解,以免损失。用3~4层纱布进行过滤(或离心),滤去杂质,收集含有DNA的滤液。向滤液中贴壁缓慢加入50 mL预冷的体积分数为95%的乙醇,并用玻璃棒朝一个方向缓慢、均匀地搅拌,溶液中会出现DNA丝状物。


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