新人教版高中生物选修1《51DNA的粗提取与鉴定》重点高中教案学案一体化

1、课题 1 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

2、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 6080oC 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

3、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 鸡血细胞液中加入一定量的， 同时用搅拌， 需要先用溶解细胞膜。例如，提取洋葱的 分的搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。 动物细胞的破碎比较容易 ， 以鸡血细胞为例，在 过滤后收集滤液即可。 如果实验材料是植物细胞， DNA 时，在切碎的洋葱中加入一定的和，进行充 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 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

4、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

5、，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

6、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

7、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 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

8、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

9、，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

10、， 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。

11、 （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，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

12、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。 课堂演练 一、选择题（ 10 个） 1.在研究 DNA 的基因样本前，采集来的血样需要蛋白水解酶处理，然后用有机溶剂除去蛋 白质。用蛋白水解酶处理血样的目的是（ D ） A. 除去血浆中的蛋白质B.除去染色体上的蛋白质C.除去血细胞表面的蛋白质 D.除去血细胞中的所有的蛋白质，使DNA释放，便于进一步提纯 2与析出 DNA 粘稠物有关的叙述，不正确的是（ C ） A. 操作时缓缓滴加蒸馏水，降低 DNA的溶解度 B. 在操作A时，用玻璃棒轻缓搅拌，以保证 DNA分子完整 C

13、. 加蒸馏水可同时降低 DNA和蛋白质的溶解度，两者均可析出 D. 当丝状粘稠物不再增加时，此时NaCl的浓度相当于O.14mol/L 3洗涤剂能够瓦解（ B ），但对 DNA 没有影响。 A.细胞壁B.细胞膜C.细胞核D.细胞质 4在沸水浴的条件下，DNA 遇（ D ）会被染成蓝色。 A.斐林试剂B.苏丹川染液C.双缩脲试剂D. 二苯胺 5在 DNA 提取过程中，最好使用塑料试管和烧杯，目的是（B ） A.不易破碎B.减少提取过程中 DNA的损失 C.增加DNA的含量D.容易洗刷 6下列操作中，对 DNA 的提取量影响最小的是（ B ） A. 使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，放出DNA等核物质

14、 B. 搅拌时，要使用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌 C. 在“析出DNA粘稠物”时，要缓缓加蒸馏水，直至溶液中粘稠物不再增加 D. 在用酒精沉淀 DNA时，要使用冷酒精，甚至再将混合液放入冰箱中冷却 E 在 DNA 的溶解和再溶解时，要充分搅拌 7. DNA的粗提取中，将与滤液体积相等的、冷却的（D ）,静置2 3min，溶液中会 出现白色丝状物。 A.0 . 9%的NaCl B.0.14mol/L的NaCl溶液 C.质量分数15%的HCI D.体积分数为 95% 的酒精溶液 8. 以血液为实验材料时，需要向血液中加入（C ），防止血液凝固。 A.醋酸钠B.龙胆紫C.柠檬酸钠D醋酸洋红 9. 在向

15、溶解 DNA 的 NaCl 溶液中，不断加入蒸馏水的目的是（ C ） A.加快溶解DNA的速度 B.加快溶解杂质的速度C.减少DNA的溶解度，加快DNA析 出D.减小杂质的溶解度，加快杂质的析出 10. 去除滤液中的杂质时， 直接在滤液中加入嫩肉粉， 利用嫩肉粉中的 （ C ）分解蛋白质。 A.胃蛋白酶B.胰蛋白酶C.木瓜蛋白酶D.肠肽酶 二、非选择题（ 3 个） 1提取鸡血中 DNA 时，要除去血液中的上清液，这是因为什么？ 答案：因为上清液是血浆，不含有血细胞， DNA 存在于沉郁试管底部的鸡血细胞的细胞核 中，所以提取鸡血中的 DNA 时，要除去血液中的上清液。 2填写本实验完成下列实验

16、操作时所用试剂。 提取鸡血细胞中核物质 溶解核内 DNA ： 析出2mol/LNaCI溶液中的 DNA DNA粘稠物的再溶解 提取杂质较少的 DNA白色乳状丝状物 DNA的鉴定 答案：蒸馏水2moI/LNaCI溶液蒸馏水2moI/LNaCI溶液冷却的95%的酒精二苯 胺 3关于DNA粗提取的实验材料的选择，也经过了多次实验效果的比较，最终选择鸡血做实 验材料的原因是什么？请回答下列问题： 鸡血细胞中红细胞，家鸡属于鸟类，新陈代谢旺盛，因而血液中细胞树木较多，可以 提供丰富的。 实验前由老师制备血细胞液供同学们做实验材料，而不用鸡全血，主要原因是 。 生活在牧区的人们， 采集牛、羊和马血比较方便，若他们按实验要求完成实验步骤后， 结果是 是因为这些动物和人一样，成熟的红细胞中，但若 改用动物肝脏做实验材料，实验能顺利进行。这是因为。 若选用动物肝脏做实验材料，在提取之前，最好增加程序，使组织细胞更易分离。 答案：含细胞核；红；DNA 鸡血细胞液中DNA相对含量很难提取到DNA;无细