人教版选修1 专题5 课题1 DNA的粗提取与鉴定 课件（59张）.ppt

专题五 dna和蛋白质技术 pcr技术与sars病因的确定通过pcr技术可以在数小时内将特定的目的基因或核酸序列扩增数千万倍 使原来需要几个月乃至数年才能完成的基因克隆等工作 在几天内就能完成 1975年全世界首次出现莱姆关节炎后 科学家用了7年时间才找到病因 1981年第一个艾滋病病例出现 科学家花了3年时间才找到人类获得性免疫缺陷病毒 hiv 而在2003年的sars爆发中 科学家仅花了几个月就找到了sars的病原体 在sars病因的迅速确定中 pcr技术起到了重要作用 pcr技术是如何发挥作用的呢 趣味导学 首先 pcr技术具有排除已知病原体的作用 德国和法国的实验室应用pcr技术检测排除了肺炎支原体 肺炎衣原体 副流感病毒 人类间质肺炎病毒等 与此同时 美国 中国的一些实验室针对sars患者的呼吸道分泌物和血液标本 采用pcr技术进行分析 排除了腺病毒 细小病毒 圆病毒 疱疹病毒等 其次 利用pcr技术确认病原体 研究人员从患者标本培养物中提取到一种病毒的核酸 经逆转录后 分别进行15个不同的pcr反应 得到约20个dna扩增片段并进行测序 经过与基因库比对后发现 其中3段不能与数据库中的任何序列匹配 但经翻译后的氨基酸序列与已知的冠状病毒序列同源 这表明分离到的病毒为冠状病毒 pcr技术和sars病因的确定与本专题的dna和蛋白质技术密切相关 本专题需要了解提取生物大分子的基本思路和方法 尝试dna和蛋白质的提取 我们应当理解pcr扩增dna片段的原理 尝试pcr技术的基本操作和应用 本专题分三个课题 dna的粗提取与鉴定 多聚酶链式反应扩增dna片段 血红蛋白的提取和分离 生物体的基本组成物质中都有核酸和蛋白质 核酸是遗传信息的携带者 生命活动的控制者 蛋白质是生命活动的主要承担者 生命活动的体现者 本专题将两大生命物质化抽象为具体 利用三个探究性实验 定性或定量地探究了从生物体内直接提取dna和dna的体外扩增技术 从生物体内直接提取血红蛋白 在这三个课题中渗透了探究实验设计的原则要求 渗透了物质提取 分离 纯化的一些基本技术 做好这些探究活动 会提高我们的动手操作能力 专题概述 专题重点 dna的粗提取和鉴定方法 pcr的原理和pcr的基本操作 凝胶色谱法的原理和方法 专题难点 dna的粗提取和鉴定方法 pcr的原理 样品的预处理 色谱柱填料的处理和色谱柱的装填 dna和蛋白质技术是分子生物学研究的基本技术 学习这些技术 不仅能够帮助我们初步了解分子生物学的基本实验方法 而且能够巩固必修课中学习的有关dna和蛋白质的理论知识 学习时 要明确dna粗提取的过程及方法 特别是nacl的作用 对pcr原理的理解是学习中的难点 因此要充分利用教材中的图文资料 联系细胞中dna复制的过程 需要的条件及遵循的碱基互补配对原则进行学习 学法指导 课题1dna的粗提取与鉴定 自主学习 物理或化学 不同物理或 化学性质 rna 蛋白质 脂质 差异 蛋白质 nacl nacl浓度 蛋白质 提纯a dna不溶于 但是某些 则可溶于其中 b 能水解蛋白质 但是对 没有影响 c 大多数蛋白质不能忍受 的高温而发生变性 而dna在 以上才会变性 利用以上原理可以将dna与蛋白质进一步分离 鉴定在沸水浴的条件下 dna被二苯胺染成蓝色 3 能够瓦解细胞膜 但对 没有影响 酒精溶液 蛋白质 蛋白酶 dna 60 80 80 洗涤剂 dna dna dna含量相对较高 蒸馏水 洗涤剂 洗涤剂 食盐 3 去除滤液中的杂质 1 方案一 通过控制 的浓度去除杂质 2 方案二 直接向滤液中加入 反应10 15min 添加物中的 能够分解蛋白质 3 方案三 将滤液放在 的恒温水浴箱中保温10 15min 注意严格控制温度范围 nacl溶液 嫩肉粉 木瓜蛋白酶 60 80 4 dna的析出与鉴定 将处理后的溶液过滤 加入与滤液体积相等的 冷却的 静置 溶液中会出现 这就是粗提取的dna 取两支试管 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 向两支试管中各加入4ml 置于 中加热5min 待试管冷却后 看溶解有dna的溶液是否变 色 酒精溶液 白色丝状物 2mol l 二苯胺试剂 沸水 蓝 思考根据下图分析 要使dna溶解 需要使用什么浓度 要使dna析出 又需要使用什么浓度 提示 在0 14mol l时dna溶解度最小 较高 或较低 浓度可使dna溶解 0 14mol l可使dna析出 1 dna和蛋白质等其他成分在不同浓度的nacl溶液中溶解度不同 它们都是有机物但都溶于酒精 分析 dna不溶于酒精 而某些蛋白质等杂质可以溶于酒精 2 做dna粗提取实验时 可用新鲜猪血代替鸡血 分析 哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核和其他的细胞器 因此不能作为提取dna的材料 判断题 3 在沸水浴的条件下 dna被甲基绿染成蓝色 分析 在沸水浴的条件下 dna与二苯胺反应呈现蓝色 4 dna能够耐受蛋白酶是因为酶具有专一性 5 向溶解dna的nacl溶液中不断加入蒸馏水的目的是减小杂质的溶解度 加快杂质的析出 分析 加入蒸馏水可使2mol l的nacl溶液的物质的量浓度变为0 14mol l 在这个浓度下dna的溶解度最低 因此此过程可减小dna溶解度 使dna析出 6 在析出dna时 要缓缓加入蒸馏水 直到出现絮状物为止 分析 出现絮状物时才刚开始析出dna 应继续缓缓加入蒸馏水 直到白色的絮状物不再增加为止 7 洗涤剂能瓦解细胞膜并增加dna在nacl溶液中的溶解度 分析 洗涤剂可以溶解细胞的细胞膜 但不能增加dna在nacl溶液中的溶解度 新知解读 1 dna的溶解性 知识点1dna粗提取的原理 知识贴士 利用dna随nacl溶液浓度的不同而溶解度不同作为原理可粗提取dna 利用dna不溶于酒精 而细胞内的其他许多物质则溶于酒精作为原理可进一步提纯dna 向溶有dna的2mol l的氯化钠溶液中不断加入蒸馏水 在这个过程中dna和杂质蛋白质溶解度变化情况分别是 a 减小 减小b 增大 增大c 先减小后增大 增大d 减小 增大 解析 加入蒸馏水后 dna溶解度随着氯化钠溶液的浓度降低而减小 至0 14mol l时达到最小 继续加入蒸馏水 dna溶解度增大 蛋白质等杂质随着氯化钠溶液的浓度降低而增大 答案为c c 典例1 变式训练1 图中能反映dna溶解度与nacl溶液浓度之间关系的是 解析 dna在nacl溶液中的溶解度 是随着nacl的浓度的变化而改变的 当nacl的物质的量为0 14mol l时 dna的溶解度最低 c 知识点2dna的粗提取与鉴定实验的过程分析 2 dna粗提取与鉴定的原理 方法 目的 知识贴士 获取材料时 选取含dna多的材料 如鸟类的红细胞 不用哺乳动物的红细胞 无细胞核 盛放鸡血细胞的容器最好用塑料容器 玻璃容器容易吸附dna 在以植物细胞为原料获取dna时 要使用洗涤剂和食盐 洗涤剂的作用是瓦解细胞膜 释放dna 食盐的作用是溶解dna 在提取dna时 用玻璃棒搅拌含有悬浮物的溶液时 不要直插烧杯底部 而且搅拌要轻缓 以便获得较完整的dna分子 二苯胺试剂要现配现用 否则会影响鉴定结果 在dna粗提取与鉴定实验中 将第二次过滤获得的纱布上含有的dna的黏稠物 含有较多杂质 分别处理如下 上述操作正确的是 a b c d c 典例2 解析 第二次过滤后纱布上的是粗提取的dna 此dna还含有杂质 因此将其溶于2mol l的nacl溶液中 再进行过滤 以除去不溶于2mol l的nacl溶液的杂质 然后向滤液中加入同体积的 冷却的95 酒精即可析出dna 然后挑出dna进行鉴定 答案为c 变式训练2 2017 海南文昌中学高二期末 dna的粗提取与鉴定 实验中有三次过滤 过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞溶液 过滤含黏稠物的0 14mol l的nacl溶液 过滤含dna的2mol l的nacl溶液 以上三次过滤分别为了获得 a 含核物质的滤液 滤液中的黏稠物 含dna的滤液b 含核物质的滤液 滤液中的黏稠物 纱布上的黏稠物c 含核物质的滤液 纱布上的黏稠物 含dna的滤液d 含较纯的dna的滤液 纱布上的黏稠物 含dna的滤液 c 解析 dna的粗提取过程中 第一次用1 2层纱布过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞溶液 其目的是得到含核物质 dna 的滤液 dna在质量浓度为0 14mol l的nacl溶解度中的最低 可以使溶解在nacl溶液中的dna析出 因此第二次用3 4层纱布过滤含黏稠物的0 14mol l的nacl溶液 其目的是得到纱布上的黏稠物 纱布上的黏稠物用2mol l的氯化钠溶液溶解后再进行第三次过滤 其目的是初步提纯dna 得到含dna的滤液 综上所述 a b d三项均错误 c项正确 指点迷津 一 dna粗提取实验中的 二 三 三 六 二 实验中有两次使用蒸馏水 第一次是为了使血细胞吸水涨破 加水后必须充分搅拌 时间不应低于5min 使血细胞充分破裂 第二次是为了稀释氯化钠溶液 三 实验中共3次过滤 过滤时使用的纱布层数与其滤液或黏稠物有关 第1 3次要用其滤液 使用的纱布为1 2层 第2次是要用其滤出的黏稠物 使用的纱布为多层 三 实验中有三次加氯化钠溶液 第一次 当加入氯化钠溶液后 必须充分晃动烧杯 使二者混合均匀 加速染色质中dna与蛋白质分离 使dna充分游离并溶解在氯化钠溶液中 第二次 加氯化钠溶液也是为了dna的溶解 不过这时溶液中蛋白质含量已较少 第三次 加氯化钠溶液还是为了溶解dna 六 实验中有6次搅拌 在析出dna dna再溶解和提取中 各步搅拌都要轻缓 玻璃棒不要直插烧杯底部 防止dna分子断裂 在dna的提取过程中有三次过滤 1 过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液 2 过滤含黏稠物的0 14mol l的nacl溶液 3 过滤溶解有dna的2mol l的nacl溶液 以上三次过滤分别为了获得 a 含核物质的滤液 纱布上的黏稠物 含dna的滤液b 含核物质的滤液 滤液中的dna黏稠物 含dna的滤液c 含核物质的滤液 滤液中的dna黏稠物 纱布上的dnad 较纯的dna滤液 纱布上的黏稠物 含dna的滤液 a 典例3 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核物质的滤液 这种滤液必须经过实验中其他步骤的相继处理 方能得到较纯的dna dna在0 14mol l的nacl溶液中溶解度最低 得丝状黏稠物 可经过滤留在纱布上 故正确答案为a 二 通过颜色变化鉴定有机化合物 细胞器 微生物等的方法总结 下列实验中所用试剂错误的是 a 在观察植物细胞有丝分裂实验中 使用醋酸洋红溶液使染色体着色b 在提取叶绿体色素的实验中 使用丙酮提取色素c 在 dna的粗提取与鉴定 实验中 使用氯化钠溶液析出dnad 在蛋白质的鉴定实验中 使用苏丹 染液鉴定蛋白质 d 典例4 核心素养 某生物兴趣小组开展dna粗提取的相关探究活动 具体步骤如下 材料处理 称取新鲜的花菜 辣椒和蒜黄各2份 每份10g 剪碎后分成两组 一组置于20 另一组置于 20 条件下保存24h dna的粗提取 第一步 将上述材料分别放人研钵中 各加入15ml研磨液 充分研磨 用两层纱布过滤 取滤液备用 第二步 先向6只小烧杯中分别注入10ml滤液 再加入20ml体积分数为95 的冷酒精溶液 然后用玻棒缓缓地向一个方向搅拌 使絮状物缠绕在玻棒上 案例 第三步 取6支试管 分别加入等量的物质的量浓度为2mol l 1的nacl溶液溶解上述絮状物 dna的检测 在上述试管中各加入4ml二苯胺试剂 混合均匀后 置于沸水中加热5min 待试管冷却后比较溶液的颜色深浅 结果如下表 注 越多表示蓝色越深 分析上述实验过程 回答下列问题 1 该探究性实验课题名称是 2 第二步中 缓缓地 搅拌 这是为了减少 3 根据实验结果 得出结论并分析 结论1 与20 相比 相同实验材料在 20 条件下保存 dna的提取量较多 结论2 针对结论1 请提出合理的解释 探究不同材料和不同保存温度对dna提取量的影响 dna断裂 等质量的不同实验材料 在相同的保存温度下 从蒜黄提取的dna量最多 低温抑制了相关酶的活性 dna降解速度慢 4 氯仿密度大于水 能使蛋白质变性沉淀 与水和dna均不相溶 且对dna影响极小 为了进一步提高dna纯度 依据氯仿的特性 在dna粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是 然后用体积分数为95 的冷酒精溶液使dna析出 将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合 静置一段时间 吸取上清液 思维过程 题干 三组材料各2份 分成两组 置于两种条件下保存 这说明进行了对照实验 回想dna的粗提取和鉴定 对比溶液的颜色深浅 找出自变量 因变量 小题 1 回想自变量 因变量 得出实验课题名称 2 回想dna的粗提取中 缓缓地 搅拌的作用 3 根据实验结果 得出结论并分析 结论1 比较不同条件下相同实验材料的dna的提取量 结论2 应该比较相同条件下不同实验材料的dna的提取量 思考温度对dna粗提取的影响进而作出解释 4 根据氯仿对蛋白质 dna和水的作用特性 利用氯仿进一步提高dna纯度 解析 根据步骤中选择了不同的材料 在不同条件下处理 可判断出本实