高中生物《DNA的粗提取与鉴定》学案1 新人教版选修1

用心 爱心 专心 DNADNA 的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定 导学诱思导学诱思 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 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 破碎细胞 获取含 DNA 的滤液的滤液 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 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 疑难点拨疑难点拨 1 DNA 的溶解度与的溶解度与 NaCl 溶液浓度的关系 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 用心 爱心 专心 程的 DNA 的损失 典例解析典例解析 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 DNA D 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 用心 爱心 专心 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 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