生物（人教版选修1）课件专题5课题1DNA的粗提取与鉴定

专题五DNA和蛋白质技术课题一DNA的粗提取与鉴定1．说出DNA的物理化学性质；2．阐述DNA粗提取及鉴定的原理。一、提取DNA的方法1．基本思路提取生物大分子的基本思路是选用一定的______________________________________________________。对于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA与_________、__________和________等在_____________________的差异，提取DNA，去除其他成分。物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子RNA蛋白质脂质物理和化学性质方面2．提取方法与原理(1)利用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。在____________NaCl溶液浓度下，DNA的溶解度最小。此外，DNA不溶于__________溶液，但是细胞中的某些蛋白质能溶于其中。利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步地分离。NaCl溶液DNA0.14mol/L酒精(2)利用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__________℃的高温，而DNA在________℃以上才会变性。洗涤剂能够____________，但对DNA没有影响。3．DNA的鉴定在__________的条件下，DNA遇__________会被染成________色，因此__________可以作为鉴定DNA的试剂。鉴定时溶液颜色的深浅与溶液中DNA含量的多少有关。蛋白质DNA60～8080瓦解细胞膜沸水浴二苯胺蓝二苯胺1．DNA在NaCl溶液中的溶解度是如何变化的？提示：当NaCl溶液物质的量浓度低于0.14mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液物质的量浓度的增加而逐渐降低；当NaCl溶液物质的量浓度高于0.14mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液物质的量浓度的增加而逐渐升高。二、实验设计1．实验材料的选取选用___________________的生物组织，如鸡血、菜花、洋葱等。2．实验操作的过程(1)破碎细胞，提取含DNA的滤液①动物细胞：以鸡血为例，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。②植物细胞：以洋葱为例，先将洋葱切碎，加入一定量的______________，充分搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。DNA含量相对较高蒸馏水玻璃棒洗涤剂和食盐(2)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：直接在滤液中加入__________，反应10min～15min，嫩肉粉中的____________能够分解蛋白质。③方案三：将滤液放在60℃～75℃的恒温水浴箱中保温10min～15min，使蛋白质变性而与DNA分离。NaCl溶液嫩肉粉木瓜蛋白酶(3)DNA析出在滤液中加入同体积、冷却的__________(体积分数为95%)，静置2min～3min，溶液中会出现____________

(DNA)，用玻璃棒____________搅拌，卷起丝状物。酒精溶液白色丝状物沿一个方向(4)DNA鉴定①设计：A组：试管中加入__________和2mol/LNaCl溶液5mL；B组：试管中加入2mol/L__________5mL。然后，向两支试管中各加入4mL二苯胺试剂。②条件：在________中加热5min。③结果：A组________，B组_________。丝状物NaCl溶液沸水变蓝不变蓝3．操作提示(1)以血液为实验材料，每100mL血液中需要加入3g__________，防止血液凝固。(2)加入__________后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的__________。加入酒精和用____________时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成__________。(3)二苯胺试剂必须__________，否则会变成浅蓝色，从而影响实验结果。柠檬酸钠洗涤剂泡沫玻璃棒搅拌絮状沉淀现配现用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是什么？提示：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，要分离出上层清液——血浆。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。一、DNA与蛋白质理化性质的区别1．DNA对酶、高温、洗涤剂的耐受性与蛋白质的区别DNA蛋白质蛋白酶没影响水解高温80°C以上才会变性60～80°C会变性洗涤剂没影响瓦解细胞膜(破坏膜中的蛋白质分子)2.溶解度的区别1．DNA在下列浓度的NaCl溶液中，溶解度最低的是(

)A．2mol/L

B．0.015mol/LC．0.14mol/L D．5mol/L解析：DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl的浓度而变化。在浓度为2mol/L的NaCl溶液中DNA充分溶解，加蒸馏水降低NaCl溶液浓度，使DNA析出。加水太多，溶液过稀，会使DNA分子重新溶解。答案：C二、实验操作过程1．材料的选择①首先选择含有DNA的生物材料。②选用DNA含量相对较高的生物组织，成功率较大。2．材料的制备(以动物鸡血材料为例)3．方法步骤溶解核内DNA：上述滤液＋2mol/L的NaCl溶液，玻璃 棒沿同一方向搅拌过滤除去不溶杂质析出含DNA的丝状物：向上述滤液缓缓加入蒸馏水，并 轻轻地沿一个方向搅拌，出现丝 状物，当丝状物不再增加时，停 止加水(此时NaCl浓度为0.14 mol/L)过滤出含DNA的丝状物：用多层纱布过滤，含DNA的丝 状物留在纱布上DNA丝状物再溶解：再次用2mol/L的NaCl溶液溶解DNA提取含杂质较少的DNA：将上述滤液＋体积分数95%的 冷酒精静置2～3min，溶液中 出现白色丝状物，用玻璃棒沿 一个方向搅拌，卷起丝状物DNA鉴定：将丝状物溶入0.015mol/L的氯化钠溶液中， 加入二苯胺试剂，沸水浴中加热5分钟，待试 管冷却后观察试管中溶液颜色变化。DNA鉴定：将丝状物溶入0.015mol/L的氯化钠溶液中，加入二苯胺试剂，沸水浴中加热5分钟，待试管冷却后观察试管中溶液颜色变化。2．与析出DNA黏稠物有关的叙述，不正确的是(

)A．操作时缓缓滴加蒸馏水，降低DNA的溶解度B．在操作时，用玻璃棒轻缓搅拌，以保证DNA分子完整C．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．当丝状黏稠物不再增加时，此时NaCl溶液的浓度相当于0.14mol/L解析：向含有DNA的溶液中加入蒸馏水后，NaCl溶液的浓度会变小，当NaCl溶液的浓度为0.14mol/L时，DNA的溶解度最小而析出。答案：C三、实验成功的关键及注意事项1．在取新鲜鸡血的同时加入抗凝剂，使血液分层，取下层血细胞沉淀。2．实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血的主要原因是遗传物质DNA主要存在于血细胞的细胞核内。3．盛放鸡血细胞液的容器，最好是塑料容器。玻璃表面带电荷，鸡血细胞破碎以后释放出的DNA中的磷酸基也带电荷，因而容易被玻璃容器吸附，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，可以减少提取过程的DNA的损失。4．破碎细胞，释放DNA过程中，若是血细胞液，加水后必须充分搅拌，否则血细胞核不会充分破碎，溶解出的DNA量就会减少；若是菜花，则应与研磨液充分混合，目的是破碎细胞壁，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。5．洗涤剂是多组分的混合物，在严格的科学实验中很少使用。实验室提取高纯度的DNA时，通常使用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)或吐温等化学试剂。6．实验中有两次使用蒸馏水。第一次加蒸馏水是为了使血细胞吸水膨胀破裂；第二次加蒸馏水是为了稀释NaCl溶液使DNA析出。7．实验中共有3次过滤。过滤时使用的纱布层数与取其滤液或黏稠物有关。第1、3次要收集其滤液，使用的纱布为1～2层，第2次要收集其滤出的黏稠物，使用的纱布为多层。过滤时采用单层纱布或尼龙布，不能使用滤纸，以减少DNA的损失。8．实验中有6次搅拌，除最后一次搅拌外，前5次搅拌均要朝向一个方向，并且在析出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，以防止DNA分子断裂。9．提取DNA丝状物用玻璃棒搅拌时，要缓缓沿一个方向搅拌，而且不能直接触碰烧杯壁，以便获得较完整的DNA分子。10．用冷酒精浓缩和沉淀DNA时，所用的体积分数为95%的酒精必须充分预冷才能使用，冷酒精与含有DNA的氯化钠溶液的体积比是1∶1。因为低温可抑制核酸水解酶的活性，防止降解DNA；降低分子的运动，易于形成沉淀析出；低温有利于增加DNA分子柔韧性，减少断裂。11．鉴定实验所得的丝状物的主要成分是DNA，除了可用二苯胺做鉴定试剂外，还可用甲基绿试剂直接滴在玻璃棒上的丝状物上，因甲基绿与DNA亲和力强，所以若丝状物被染成绿色则证明该物质是DNA。3．在DNA粗提取与鉴定实验中，将第三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：序号操作过程①放入2mol/L的NaCl溶液，搅拌后过滤②再加0.14mol/L的NaCl溶液，搅拌后过滤③再加入冷却的、同体积的体积分数为

95%酒精溶液，用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物上述操作过程正确的是(

)A．①② B．①②③C．①③ D．②③解析：第三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、冷却的体积分数为95%酒精即可析出DNA。然后挑出DNA进行鉴定。答案：CDNA的粗提取

下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验装置，请据图回答：(1)实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中有较高含量的__________。(2)在图A所示的实验步骤中加蒸馏水的目的是________，通过图B所示的步骤取得滤液，再在溶液中加入2mol/L的NaCl溶液的目的是__________________，图C所示实验步骤中加蒸馏水的目的是_____________________________。(3)为鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA，可滴加__________溶液，结果丝状物被染成浅绿色。解析：“DNA的粗提取与鉴定”实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是DNA主要储存于细胞核内，而不在血浆内，使用鸡血细胞液提高材料中的细胞数量和DNA含量，从而可以保证实验能提取到足够量的DNA。图A、B、C所示为本实验的三个关键步骤。图A通过添加蒸馏水，血细胞与蒸馏水相混合而使血细胞处于极度低渗的环境之中，细胞因大量吸水而导致最终破裂，并释放出胞内物。图B通过纱布过滤使血细胞释放出的DNA滤入收集的滤液中(将大量胶状物滤出)，再在滤液中加入2mol/L的NaCl溶液使DNA的溶解度增加。

DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，如在0.14mol/L的NaC1溶液中溶解度只有水中的1%，而在lmol/L的NaCl溶液中的溶解度为水中的2倍。图C在DNA浓盐溶液中加入蒸馏水(大量)，可使NaCl溶液的浓度降低，由于DNA在较低浓度的NaCl溶液中溶解度很低(在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，浓度再变小则DNA溶解度将增大)，DNA析出，经过滤等手段可以收集到DNA。甲基绿为比较常用的细胞核染色剂，染色后细胞核、染色体呈绿色，属碱性染料，可以用来鉴定DNA。答案：(1)DNA(2)使血细胞破裂使滤液中的DNA溶于浓盐溶液使DNA析出(3)甲基绿DNA的鉴定

实验中对DNA进行鉴定时，做如下操作：

试管序号AB1加入物质的量浓度为2mol/LNaCl溶液5mL加入物质的量浓度为2mol/LNaCl溶液5mL2不加加入提取的DNA丝状物搅拌3加4mL二苯胺，混匀加4mL二苯胺，混匀4沸水浴5min沸水浴5min实验现象实验结论(1)根据上图，完成表格空白处的实验内容。(2)对B试管，完成1、2、3的操作后溶液颜色如何？________________________________________。(3)在沸水中加热的目的是__________________，同时说明DNA对高温有较强的__________。(4)A试管在实验中的作用是_______________________。(5)B试管中溶液颜色的变化程度主要与________有关。解析：本题主要考查DNA分子的鉴定。A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。本实验强调反应条件是沸水浴加热5min，加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。答案：(