释疑 | 以山东高考试题为例,整个DNA粗提取过程中可以不使用离心机的原因分析

本人编著的《高中生物学疑难知识解惑》丛书在热卖中！下单即发货！团购可优惠！

问题的提出：离高考还有一个月，回归教材是大多数老师的做法，做一些高考真题来配合回归教材是不错的选择。很多优秀的学生失分可能出现在实验方面，因此需要关注教材中的实验，特别是操作性方面，如2025年1月浙江的首考中出现取样器更换“枪头”的填空，具有一定的教学导向作用。如果考生未亲手完成该实验，单纯靠机械记忆而不理解实验原理很容易错选；或部分学生做实验时只动手不动脑，仅仅是机械的按步骤操作，不明白各操作的目的，甚至有大量的不规范操作。下面以2024年山东高考试题为例，说明“DNA的粗提取与鉴定”实验。

试题：（2024年山东高考试题）关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是（）

A. 整个提取过程中可以不使用离心机

B. 研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中

C.鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变

D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰

解析：本题考在教材中“DNA 的粗提取与鉴定”实验，属于对基础实验的考查。

该实验涉及实验材料的研磨、研磨液的获取、DNA 的析出及晾干、DNA 的鉴定等4个主要步骤。研磨液的获取步骤可以使用离心机, 但也可用静置的方式代替；DNA 的析出及晾干步骤可以使用离心机，离心后DNA沉在管底，但也可不经离心，直接用玻璃棒搅拌后卷起DNA。因此，A 选项说法正确。如下就是人教版教材中的说法：

“研磨液在4℃冰箱中放置几分钟”目的是使研磨液中混杂的少量未被过滤去除掉的组织碎片沉在烧杯底部，以便于后续步骤将其去除，放置后再摇匀无法达到上述实验目的。因此，B 选项说法错误。DNA鉴定的实验条件是“沸水中加热5min"，在此条件下，DNA已发生变性，其双螺旋结构发生了改变。因此，C选项说法错误。鉴定DNA时，两个试管分别为不含DNA的对照组和含DNA的实验组，对照组加热后未变蓝，可以证明二苯胺加热不变蓝，即可以排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰。因此，D选项说法错误。故试题的答案为A。

在DNA粗提取与鉴定实验中，‌整个提取过程中可以不使用离心机‌，但需要采用替代方法实现关键步骤的分离操作。以下是具体分析：

1.不使用离心机的可行性及替代方案

在DNA提取的初期（如细胞裂解后），传统方法需通过离心沉淀细胞碎片和杂质。但实验中可通过‌纱布过滤‌初步去除大颗粒杂质，再结合‌低温静置‌（如4℃冰箱放置几分钟）促使DNA与蛋白质、多糖等分离。此时DNA主要存在于上清液中，可直接取用上清液进行后续步骤。

在DNA沉淀阶段（如加入乙醇后），可通过‌玻璃棒卷取法‌直接收集析出的絮状DNA，无需依赖离心机。

‌DNA粗提取实验可通过‌纱布过滤+低温静置+乙醇沉淀‌的流程完全规避离心机的使用，但需接受分离效率与纯度的降低。该方法适用于教学实验或设备受限的场景，而科研级实验仍推荐结合离心机优化提取效果。

2.与使用离心机的常规操作对比

离心可更高效地分离DNA与其他杂质，例如通过密度梯度离心纯化特定组分，或在裂解后快速沉淀细胞碎片。常规流程中，离心机常用于以下步骤：研磨液离心取上清液；乙醇沉淀后离心浓缩DNA。

‌上述替代方法的局限性‌：未离心时，DNA纯度可能较低，如残留更多蛋白质或多糖；操作时间延长，如低温静置需等待分层。

无论是否使用离心机，最终DNA鉴定均需通过‌二苯胺试剂沸水浴显色‌完成。此时DNA双螺旋结构会因高温解旋，导致氢键断裂，因此需注意鉴定结果仅反映DNA存在性，而非结构完整性。‌

另外，实验需要设置对照组，若实验未设置‌空白对照组‌（仅含二苯胺试剂），无法排除试剂本身受热变蓝的干扰。因此需至少设置两组：实验组（DNA+二苯胺）和对照组（仅二苯胺）。‌