高中生物《DNA的粗提取与鉴定》学案1新人教版选修

DNA的粗提取与鉴定导学诱思 1提取 DNA 的方法提取生物大分子的基本思路是。对于 DNA 的粗提取而言， 就是要利用、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DNA 和蛋白质等其他成分在不同浓度的中溶解度不同，利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。图 5 1 是 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度曲线，请根据曲线图，思考：在什么浓度下， DNA 的溶解度最小？ DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度是如何变化的？如何通过控制NaCl 溶液的浓度使 DNA 在盐溶液中溶解或析出？此外， DNA 不溶于溶液，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，但是对没有影响。大多数蛋白质不能忍受60 80oC 的高温，而 DNA 在以上才会变性。洗涤剂能够瓦解，但对 DNA 没有影响。3） DNA 的鉴定在条件下， DNA 遇会被染成色，因此二苯胺可以作为鉴定DNA 的试剂。2实验设计1 ） 实 验 材 料 的 选 取凡 是 含 有的 生 物 材 料 都 可 以 考 虑 ， 但 是 使 用的生物组织，成功的可能性更大。在下面的生物材料中选取适合的实验材料：鱼卵、猪肝、菜花（花椰菜） 、香蕉、鸡血、哺乳动物的红细胞、猕猴桃、洋葱、豌豆、菠菜、在液体培养基的大肠杆菌思考：哺乳动物的红细胞的特点？2）破碎细胞，获取含DNA 的滤液动物细胞的破碎比较容易，以鸡血细胞为例，在鸡血细胞液中加入一定量的，同时用搅拌，过滤后收集滤液即可。如果实验材料是植物细胞，需要先用溶解细胞膜。例如，提取洋葱的DNA 时，在切碎的洋葱中加入一定的和，进行充分的搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。思考：为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么？如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响?用心爱心专心此步骤获得的滤液中可能含有哪些细胞成分？3）去除滤液中的杂质阅读课本的三个方案，思考：为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质？方案二与方案三的原理有什么不同？4） DNA 的析出与鉴定将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积、冷却的，静置，溶液中会出现，这就是粗提取的DNA。用玻璃棒搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸取上面的水分。取两支 20ml 的试管，各加入物质的量浓度为的 NaCl 溶液 5ml ，将丝状物放入其中一支试管中，用玻璃棒搅拌，使丝状物溶解。然后，向两支试管中各加入4ml 的。混合均匀后，将试管置于中加热5min ，待试管冷却后，比较两支试管溶液颜色的变化，看看溶解有DNA 的溶液是否变。3操作提示以血液为实验材料时，每100ml 血液中需要加入3g，防止。加入洗涤剂后，动作要、，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤地操作。加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要，以免，导致 DNA分子不能形成絮状沉淀。二苯胺试剂要，否则会影响鉴定的效果。4结果分析与评价疑难点拨 1 DNA 的溶解度与 NaCl 溶液浓度的关系：当 NaCl 溶液浓度低于0.14mol/L 时，随浓度的升高， DNA 的溶解度降低；当 NaCl 溶液浓度高于 0.14mol/L 时，随浓度升高， DNA 的溶解度升高。2 制备鸡血细胞液时，要在新鲜的鸡血中加入柠檬酸钠的原因制备鸡血细胞液时， 要在新鲜的鸡血中加入抗凝剂柠檬酸钠，防止血液凝固。 其原理是柠檬酸钠能与血浆中Ca2+发生反应， 生成柠檬酸钙络合物， 血浆中游离的 Ca2+大大减少，血液便不会凝固，因为鸡血红细胞，白细胞都有细胞核，DNA 主要存在于细胞核中，所以在离心或静置沉淀后，要弃出上层清液血浆。3提取 DNA 的第一步是材料的选取，其目的是一定要选取DNA 含量较高的生物材料，否则会由于实验过程中或多或少的损失而造成检测的困难；第二步是DNA 的释放和溶解，这一步是实验成功与否的关键，要尽可能使细胞内的DNA 全部溶解；第三步是 DNA 的纯化，即根据 DNA 的溶解特性、对酶及高温的耐受性的不同等特性，最大限度地将DNA 与杂质分开；最后一步是对 DNA 进行鉴定，这是对整个实验的结果的检测。4在 DNA 的析出的步骤中用到玻璃棒搅拌时，注意动作要轻缓，以免加剧DNA 分子的断裂，导致 DNA 分子不能形成絮状沉淀。5盛放鸡血细胞液的容器，最好是塑料容器。鸡血细胞破碎以后释放出的DNA，容易被玻璃容器吸附，由于细胞内DNA 的含量本来就比较少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取到的 DNA 就会更少。因此，实验过程中最好使用塑料的烧杯和试管，这样可以减少提取过程用心爱心专心的 DNA 的损失。典例解析 本实验中有三次过滤：过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液过滤含粘稠物的 0.14mol/LNaCl 溶液过滤溶解有 DNA 的 2mol/LNaCl 溶液以上三次过滤分别为了获得（）A 含核物质的滤液、纱布上的粘稠物、含DNA 的滤液B 含核物质的滤液、滤液中DNA 粘稠物、含DNA 的滤液C 含核物质的滤液、滤液中DNA 粘稠物、纱布上的 DNAD 含较纯的 DNA 滤液、纱布上的粘稠物、含DNA 的滤液答案： A解析 :用蒸馏水稀释鸡血细胞液，使血细胞的细胞膜、核膜破裂，释放出核物质，此时过滤只能得到含 DNA 和其他物质如蛋白质的滤液，这种滤液必须经过实验中其他步骤得相继处理，方能得到较纯的 DNA。DNA 在 0.13mol/LNaCl 溶液中溶解度最低，成丝状粘稠物，可经过滤留在纱布上。【课本问题答案和提示】（一）旁栏思考题1为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？答：蒸馏水对于鸡血细胞来说是一种低渗液体， 水分可以大量进入血细胞内， 使血细胞胀裂，再加上搅拌的机械作用， 就加速了鸡血细胞的破裂 (细胞膜和核膜的破裂 )，从而释放出 DNA。2加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么？答：洗涤剂是一些离子去污剂，能溶解细胞膜， 有利于 DNA 的释放；食盐的主要成分是NaCl，有利于 DNA 的溶解。3如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？答：研磨不充分会使细胞核内的DNA 释放不完全，提取的DNA 量变少，影响实验结果，导致看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定不显示蓝色等。4此步骤获得的滤液中可能含有哪些细胞成分？答：可能含有核蛋白、多糖和RNA 等杂质。5为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质？答：用高盐浓度的溶液溶解DNA，能除去在高盐中不能溶解的杂质；用低盐浓度使DNA 析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质。 因此，通过反复溶解与析出 DNA，就能够除去与 DNA 溶解度不同的多种杂质。6方案二与方案三的原理有什么不同？答：方案二是利用蛋白酶分解杂质蛋白，从而使提取的DNA 与蛋白质分开；方案三利用的是 DNA 和蛋白质对高温耐受性的不同，从而使蛋白质变性，与DNA 分离。（二）练习1答：提取DNA 的第一步是材料的选取，其目的是一定要选取DNA 含量较高的生物材料，否则会由于实验过程中或多或少的损失而造成检测的困难；第二步是DNA 的释放和溶解，这一步是实验成功与否的关键，要尽可能使细胞内的DNA 全部溶解； 第三步是DNA 的纯化，用心爱心专心即根据 DNA 的溶解特性、对酶及高温的耐受性的不同等特性，最大限度地将DNA 与杂质分开；最后一步是对DNA 进行鉴定，这是对整个实验的结果的检测。2答：提取蛋白质比提取DNA 的难度大。这是因为，与DNA 相比，蛋白质对温度、盐浓度、 pH 等条件要敏感得多，很容易失活；并且蛋白质的空间结构多种多样，理化性质各不相同，使得蛋白质的提取没有一种统一的方法，只能根据特定蛋白质的特性摸索提取的条件，设计特定的方法。【知识拓展 】1.二苯胺鉴定DNA 的化学原理DNA 中嘌呤核苷酸上的脱氧核糖遇酸生成-羟基 - 酮基戊醛， 它再和二苯胺作用而呈现蓝色(溶液呈浅蓝色)。鉴定时溶液蓝色的深浅，与溶液中DNA 含量的多少有关。2.研磨液中几种药品的作用Tris/HCl:提供缓冲体系，DNA 在这一体系中呈稳定态（Tris 为三羟甲基氨基甲烷） 。EDTA（乙二胺四乙酸二钠） ：是 DNA 酶的抑制剂，可以防止细胞破碎后DNA 酶降解 DNA。SDS（十二烷基磺酸钠） ：可以使蛋白质变性，与DNA 分离。【教学反思】用心爱心专心