DNA的粗提取與鑒定

1、普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)生物選修1人教版課題1DNA的粗提取與鑒定課題目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1、通過(guò)嘗試對(duì)植物或動(dòng)物組織中的DNA進(jìn)行粗提取，了解DNA的物理化學(xué)性質(zhì)。2、理解DNA粗提取與鑒定的原理（二）過(guò)程與方法掌握DNA如提取計(jì)數(shù)，能利用DNA的性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)對(duì)DNA的粗提取的實(shí)驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)及操作，鍛煉科學(xué)的思維方法，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。課題重點(diǎn)DNA的粗提取和鑒定方法課題難點(diǎn)DNA的粗提取和鑒定方法教學(xué)方法啟發(fā)式教學(xué)教學(xué)工具多媒體課件教學(xué)過(guò)程（一）引入新課無(wú)論是果膠酶還是加酶洗衣粉中的酶制劑，都是從細(xì)胞中提取出來(lái)的。從今天開(kāi)始，我們學(xué)習(xí)生物化學(xué)成

2、分的提取與改造技術(shù)。（二）進(jìn)行新課1基礎(chǔ)知識(shí)1.1DNA粗提取的原理提取DNA的原理包括DNA的溶解性和耐受性兩個(gè)方面。問(wèn)：提取DNA的溶解性原理包括哪些方面？DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度不同；DNA不溶于酒精。1.1.1分析圖5LDNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度有何特點(diǎn)？要使DNA溶解，需要使用什么濃度？要使DNA析出，又需要使用什么濃度？在0.14mol/L時(shí)溶解度最??；較高濃度可使DNA溶解；0.14mol/L可使DNA析出。1.1.2在溶解細(xì)胞中的DNA時(shí)，人們通常選用2mol/LNaCl溶液；將DNA分子析出的方法是向溶有DNA的NaCl溶液中緩慢注入蒸餾水，以稀釋NaC

3、l溶液。酒精是一種常用有機(jī)溶劑，但DNA卻不能溶于酒精（特別是95%冷卻酒精），但細(xì)胞中蛋白質(zhì)可溶于酒精。問(wèn)：采用DNA不溶于酒精的原理，可以達(dá)到什么目的？將DNA和蛋白質(zhì)進(jìn)一步分離。1.3提取DNA還可以利用DNA對(duì)酶、高溫和洗滌劑的耐受性原理。利用該原理時(shí)，應(yīng)選用怎樣的酶和怎樣的溫度值？蛋白酶，因?yàn)槊妇哂袑Ｒ恍?，蛋白酶只水解蛋白質(zhì)而不會(huì)對(duì)DNA產(chǎn)生影響。溫度值為6080,因?yàn)樵摐囟戎档鞍踪|(zhì)變性沉淀，而DNA不會(huì)變性。補(bǔ)充：DNA的變性是指DNA分子在高溫下解螺旋，其溫度在80以上，如在PCR技術(shù)中DNA變性溫度在95。思考：觀察圖5-2,洗滌劑在提取DNA中有何作用？洗滌劑將細(xì)胞膜上的蛋白

4、質(zhì)，從而瓦解細(xì)胞膜。.2DNA的鑒定原理當(dāng)鑒定提取出的物質(zhì)是否是DNA時(shí)，需要使用什么指示劑進(jìn)行鑒定？在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺呈現(xiàn)藍(lán)色。原理總結(jié)。通過(guò)利用不同濃度NaCl溶液溶解或析出DNA,可以從細(xì)胞中提取和提純DNA；再利用酒精進(jìn)一步將DNA與蛋白質(zhì)分離開(kāi)來(lái)，達(dá)到提純的目的；最后利用二苯胺試劑鑒定提取的物質(zhì)是否是DNA。.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)材料不同生物的組織中DNA含量不同。在選取材料時(shí)，應(yīng)本著DNA含量高、材料易得、便于提取的原則。你認(rèn)為教材提供的材料中哪些不適合提取DNA？哺乳動(dòng)物的血液和液體培養(yǎng)基中的大腸桿菌。從核DNA數(shù)目來(lái)看，豬38條，雞78條，哺乳動(dòng)物血0條，獼猴桃58條，洋蔥

5、16條,豌豆14條,菠菜12條,大腸桿菌1條。請(qǐng)選擇動(dòng)植物材料各一種。雞血、獼猴桃。2破碎細(xì)胞，獲取含DNA的濾液若選用雞血和洋蔥作實(shí)驗(yàn)材料，則怎樣獲取含DNA的濾液？在雞血細(xì)胞液中加入一定量蒸餾水并用玻棒攪拌，過(guò)濾后收集濾液；切碎洋蔥，加入一定量洗滌劑和食鹽，攪拌研磨，過(guò)濾后收集濾液。在以上實(shí)驗(yàn)中，加入蒸餾水、洗滌劑和食鹽的作用分別是什么？過(guò)濾時(shí)應(yīng)當(dāng)選用（濾紙、尼龍布）。血細(xì)胞在蒸餾水中大量吸水而張裂；洗滌劑瓦解細(xì)胞膜；食鹽溶解DNA物質(zhì)；選用尼龍布進(jìn)行過(guò)濾。在處理植物組織時(shí)需要進(jìn)行研磨，其目的是什么？研磨不充分產(chǎn)生什么結(jié)果？破碎細(xì)胞壁，使核物質(zhì)容易溶解在NaCl溶液中；研磨不充分會(huì)使DNA

6、的提取量減少。具體做法。10mL雞血+20mL蒸餾水一同方向攪拌一3層尼龍布過(guò)濾一濾液2.3去除濾液中的雜質(zhì)最初獲得的DNA濾液含有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等雜質(zhì)，需要進(jìn)一步提純DNA。閱讀教材提供的三種方法，分析其中的原理。方案一的原理是DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度不同；方案二的原理是蛋白酶分解蛋白質(zhì)，不分解DNA；方案三的原理是蛋白質(zhì)和DNA的變性溫度不同。具體做法。方案一：30mL濾液+35gNaClf同方向攪拌，DNA溶解一加入蒸餾水一DNA析出一過(guò)濾得到過(guò)濾物一放到2mol/LNaCl溶液中溶解一DNA-NaCl溶解液方案二：30mL濾液+嫩肉粉（木瓜蛋白酶）一靜置1015分鐘一DNA濾

7、液方案三：30濾液一6067處理一過(guò)濾獲得DNA濾液4DNA析出與鑒定在濾液中仍然含有一些雜質(zhì)，怎樣除去這些雜質(zhì)呢？得到的DNA呈何顏色？濾液與等體積的冷卻酒精混合均勻，靜置23分鐘，析出的白色絲狀物就是DNAoDNA呈白色。怎樣鑒定析出的白色絲狀物就是DNA呢？閱讀教材。閱讀。簡(jiǎn)述DNA的鑒定過(guò)程。具體做法。試管2支，編號(hào)甲乙一各加等量5mLNaCl溶液一甲中放入少量白色絲狀物，使之溶解一各加4mL二苯胺，混合均勻一沸水浴5min觀察顏色變化實(shí)驗(yàn)操作加檸檬酸鈉，靜置或離心制備雞血細(xì)胞液加檸檬酸鈉，靜置或離心；破碎細(xì)胞，釋放DNA加蒸餾水，同一方向快速通方向攪拌I一過(guò)濾，除去細(xì)胞壁、細(xì)胞膜等。

8、溶解核內(nèi)DNA加入NaCl至2mol/L,同一方向緩慢攪拌；DNA析出加蒸餾水至0.14mol/L,過(guò)濾，在溶解到2mol/L溶液中I一除去細(xì)胞質(zhì)中的大部分物質(zhì)。DNA初步純化與等體積95%冷卻酒精混合，析出白色絲狀物I一除去核蛋白、RNA、多糖等。DNA鑒定二苯胺，沸水浴，呈現(xiàn)藍(lán)色其它注意事項(xiàng)：在雞血中加入檸檬酸鈉防止凝固；雞血靜置或離心以提高細(xì)胞懸液濃度；使用塑料燒杯；使用尼龍布過(guò)濾；玻棒沿同一方向攪拌；玻棒攪拌要緩慢（細(xì)胞破裂快速攪拌）；玻棒不要碰到燒杯壁；二苯胺試劑要現(xiàn)用現(xiàn)配等。為了提高DNA純度，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中通常使用的洗滌劑有十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）、十二烷基硫酸鈉（SDS）

9、。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)實(shí)驗(yàn)原理DNA在不同濃度實(shí)驗(yàn)原理DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度不同DN的粗提取與鑒定DNA與其他細(xì)胞成分在酒精中溶解度不同鑒定DN的粗提取與鑒定DNA與其他細(xì)胞成分在酒精中溶解度不同鑒定DNA-與二苯胺混合，沸水浴，呈現(xiàn)藍(lán)色反應(yīng)DNA和蛋白質(zhì)對(duì)酶、高溫和洗滌劑耐受性不同DNA與二苯胺呈現(xiàn)藍(lán)色反應(yīng)（四）實(shí)例探究例1在DNA分子的粗提取實(shí)驗(yàn)中，兩次向燒杯中加入蒸餾水的作用是（）稀釋血液、沖洗樣品使血細(xì)胞破裂，降低NaCl濃度使DNA析出使血細(xì)胞破裂，增大DNA溶解度使血細(xì)胞破裂，提取含雜質(zhì)較少的DNA解析：在該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，第一次加入蒸餾水的目的是使血細(xì)胞過(guò)度吸水而破裂，

10、以便核物質(zhì)溶解。第二次加入蒸餾水是為了降低NaCl濃度至0.14mol/l，因?yàn)榇藭r(shí)的DNA溶解度最小，可使DNA析出。例2在制備雞血細(xì)胞液的過(guò)程中，加入檸檬酸鈉的目的是（）A.防止凝血B.加快DNA析出C.加快DNA溶解D.加速凝血解析：檸檬酸鈉的作用是利用檸檬酸根離子與血漿中Ca2+離子結(jié)合成檸檬酸鈉，降低Ca2+離子濃度，使有關(guān)凝血酶活性降低。因此檸檬酸鈉是抗凝血物質(zhì)，防止凝血，有利于雞血細(xì)胞液的制備。答案：A綜合應(yīng)用例3DNA在NaCl溶液中溶解度有二重性，隨著NaCl溶液的變化而變化。（1）請(qǐng)?jiān)谙铝蠳aCl溶液中選出溶解度能使DNA析出最徹底的一種（）和溶解度最高的一種（）A.0.1

11、4mol/lB.2mol/lC.0.15mol/lD.0.3mol/l（2）DNA不溶于酒精溶液，但細(xì)胞中的某些物質(zhì)卻可以溶于酒精溶液，利用這一原理可以，可以推測(cè)溶于酒精中的物質(zhì)可能有。（3）利用DNA與變藍(lán)色的特性，將該物質(zhì)作為鑒定的試劑。其實(shí)驗(yàn)過(guò)程要點(diǎn)是向放有的試管中加熱4ml的?；旌暇鶆蚝?，將試管置于5min，待試管，觀察試管中溶液顏色的變化，這個(gè)實(shí)驗(yàn)也說(shuō)明DNA耐溫。解析:根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知DNA在0.14mol/l的NaCl溶液中溶解度最低，在高濃度2mol/l中，溶解度最高。DNA存在于染色體上，為了把DNA和其他物質(zhì)分開(kāi)，采取DNA不溶于酒精的方法，目的是除去雜質(zhì)；利用DNA與二苯

12、胺（沸水?。┏伤{(lán)色的特性，可以鑒定提取的DNA。答案：（1）A；B（2）除去雜質(zhì)；某些脂類、蛋白質(zhì)、糖類或其他大分子物質(zhì)（3）二苯胺；DNA；DNA；二苯胺試劑；沸水中水浴加熱；冷卻后；高（五）鞏固練習(xí).在研究DNA的基因樣本前，采集來(lái)的血樣需要蛋白水解酶處理，然后用有機(jī)溶劑除去蛋白質(zhì)。用蛋白水解酶處理血樣的目的是（）A.除去血漿中的蛋白質(zhì)B.除去染色體上的蛋白質(zhì)C.除去血細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)D.除去血細(xì)胞中的所有的蛋白質(zhì)，使DNA釋放，便于進(jìn)一步提純.與析出DNA粘稠物有關(guān)的敘述，不正確的是（）A.操作時(shí)緩緩滴加蒸餾水，降低DNA的溶解度.在操作A時(shí)，用玻璃棒輕緩攪拌，以保證DNA分子完整C.加

13、蒸餾水可同時(shí)降低DNA和蛋白質(zhì)的溶解度，兩者均可析出D.當(dāng)絲狀粘稠物不再增加時(shí)，此時(shí)NaCl的濃度相當(dāng)于0.14mol/L.洗滌劑能夠瓦解（），但對(duì)DNA沒(méi)有影響。A.細(xì)胞壁B.細(xì)胞膜C.細(xì)胞核D.細(xì)胞質(zhì)在沸水浴的條件下，DNA遇（）會(huì)被染成藍(lán)色。A.斐林試劑B.蘇丹m染液雙縮脲試劑D.二苯胺在DNA提取過(guò)程中，最好使用塑料試管和燒杯，目的是（）A.不易破碎B.減少提取過(guò)程中DNA的損失C.增力口DNA的含量D.容易洗刷下列操作中，對(duì)DNA的提取量影響最小的是（）A.使雞血細(xì)胞在蒸餾水中充分破裂，放出DNA等核物質(zhì)攪拌時(shí)，要使用玻璃棒沿一個(gè)方向輕緩攪拌C.在“析出DNA粘稠物”時(shí)，要緩緩加蒸餾

14、水，直至溶液中粘稠物不再增加D.在用酒精沉淀DNA時(shí)，要使用冷酒精，甚至再將混合液放入冰箱中冷卻E在DNA的溶解和再溶解時(shí)，要充分?jǐn)嚢?DNA的粗提取中，將與濾液體積相等的、冷卻的（），靜置23min,溶液中會(huì)出現(xiàn)白色絲狀物。A.0.9%的NaClB.0.14mol/L的NaCl溶液C.質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的HClD.體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液.以血液為實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，需要向血液中加入（），防止血液凝固。A.醋酸鈉B.龍膽紫C.檸檬酸鈉D.醋酸洋紅.在向溶解DNA的NaCl溶液中，不斷加入蒸餾水的目的是（）A.加快溶解DNA的速度B.加快溶解雜質(zhì)的速度C.減少DNA的溶解度，加快DNA析出D.減小雜質(zhì)的

15、溶解度，加快雜質(zhì)的析出.去除濾液中的雜質(zhì)時(shí)，直接在濾液中加入嫩肉粉，利用嫩肉粉中的（）分解蛋白質(zhì)。兒胃蛋白酶B.胰蛋白酶C.木瓜蛋白酶D.腸肽酶答案：DCBDBBDCCC課余作業(yè)為什么加入蒸餾水能使雞血細(xì)胞破裂？加入洗滌劑和食鹽的作用分別是什么教學(xué)體會(huì)生物體的性狀之所以能夠遺傳給后代，是由于生物體內(nèi)具有DNA或RNA這些遺傳物質(zhì)。在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生分析插圖，通過(guò)圖像理解DNA的溶解度，并且掌握分離DNA的原理。教材在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中關(guān)于去除濾液中雜質(zhì)的第二、第三個(gè)方案，正是利用了上述不同的特性，從而達(dá)到分離DNA和蛋白質(zhì)的目的。資料袋解開(kāi)DNA的秘密當(dāng)發(fā)現(xiàn)基因就是DNA后，人們還是想知道

16、，這個(gè)DNA是怎么樣的一種東西，它又是通過(guò)什么具體的辦法把生命的那么多信息傳遞給新的接班人的呢？首先人們想知道DNA是由什么組成的，人類總是愛(ài)這樣刨問(wèn)底。結(jié)果有一個(gè)叫萊文的科學(xué)家通過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)DNA是由四種更小的東西組成，這四種東西的總名字叫核苷酸，就像四個(gè)兄弟一樣，它們都姓核苷酸，但名字卻有所不同，分別是腺嘌呤（A）、鳥(niǎo)嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T），這四種名字很難記，不過(guò)只要記住DNA是由四種核苷酸只是隨便聚在一起的、而且它們相互的連接沒(méi)有什么規(guī)律，但后來(lái)核苷酸其實(shí)不一樣，而且它們相互組合的方式也千變?nèi)f化，大有奧秘?，F(xiàn)在，人們已基本上了解了遺傳是如何發(fā)生的。20世紀(jì)的生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：人體是由細(xì)胞構(gòu)成的，細(xì)胞由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核等組成。已知在細(xì)胞核中有一種物質(zhì)叫染色體，它主要由一些叫做脫氧核糖核酸（DNA）的物質(zhì)組成。生物的遺傳物質(zhì)存在于所有的細(xì)胞中，這種物質(zhì)叫核酸。核酸由核苷酸聚合而成。每個(gè)核苷酸又由磷酸、核糖和堿基構(gòu)成。堿基有五種，分別為腺嘌呤（A）、鳥(niǎo)嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）。每個(gè)核苷酸只含有這五種堿基中的一種。單個(gè)的核苷酸連成一條鏈，兩條核苷酸鏈按