2024高中生物专题5DNA和蛋白质技术课题1DNA和蛋白质技术教案新人教版选修1

PAGE9-课题1DNA的粗提取与鉴定[学习目标]1.尝试粗提取植物或动物组织中的DNA。2.了解DNA的物理和化学性质。3.理解DNA粗提取与DNA鉴定的原理。学问点一DNA粗提取与鉴定的基础学问学问梳理1.提取DNA的基本思路(1)生物大分子的提取：选用肯定的eq\o(□,\s\up3(01))物理或eq\o(□,\s\up3(02))化学方法分别具有不同物理或化学性质的生物大分子。(2)DNA的粗提：利用DNA与eq\o(□,\s\up3(03))RNA、eq\o(□,\s\up3(04))蛋白质和eq\o(□,\s\up3(05))脂质等在eq\o(□,\s\up3(06))物理和eq\o(□,\s\up3(07))化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。2．提取DNA的原理(1)DNA的溶解性①DNA在NaCl溶液中的溶解度(如下图)DNA在eq\o(□,\s\up3(01))0.14mol/LNaCl溶液中的溶解度最小，DNA分子析出，其他杂质溶解；当NaCl溶液的浓度高于或低于此浓度时，DNA的溶解度都较高。②DNA在酒精溶液中的溶解性DNAeq\o(□,\s\up3(02))不溶于酒精溶液，但是细胞中的eq\o(□,\s\up3(03))某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步地分别。(2)DNA对酶、高温柔洗涤剂的耐受性①对酶的耐受性：蛋白酶能水解eq\o(□,\s\up3(04))蛋白质，但对eq\o(□,\s\up3(05))DNA没有影响。②对温度的耐受性：大多数蛋白质不能忍受eq\o(□,\s\up3(06))60～80_℃的高温，而DNA在eq\o(□,\s\up3(07))80_℃以上才会变性。③对洗涤剂的耐受性：洗涤剂能够瓦解eq\o(□,\s\up3(08))细胞膜，但对eq\o(□,\s\up3(09))DNA没有影响。3．DNA的鉴定在eq\o(□,\s\up3(01))沸水浴的条件下，DNA与eq\o(□,\s\up3(02))二苯胺反应呈现eq\o(□,\s\up3(03))蓝色。1.高温能使DNA和蛋白质均发生变性，高温对两者的作用机理相同吗？提示：不同。高温使蛋白质变性失活是由于高温破坏了蛋白质的空间结构，这种结构的破坏一般是不行逆转的；高温使DNA变性失活，是由于高温使DNA双链之间的氢键断裂，双链打开，降温后，双链结构还能复原。所以DNA变性失活后，还能复原活性。2．什么是蛋白质的盐溶和盐析？提示：一般在低盐浓度的状况下，蛋白质的溶解度随盐浓度的上升而增加，这种现象称为盐溶。而在盐浓度上升到肯定值后，蛋白质的溶解度又随盐浓度的上升而降低，结果蛋白质沉淀析出，这种现象称为盐析。典题分析题型一DNA与蛋白质理化性质的比较[例1]下列有关“DNA的粗提取与鉴定”试验的叙述正确的是()A．利用DNA能溶于酒精溶液，而蛋白质不溶于酒精溶液，可将DNA与蛋白质分别B．利用高温能使DNA变性，却对蛋白质没有任何影响的特性，可将DNA与蛋白质分别C．利用DNA在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最大的特点，可将DNA与蛋白质分别D．在DNA滤液中加入嫩肉粉，通过木瓜蛋白酶的作用，可将DNA与蛋白质分别解题分析DNA不溶于酒精，而某些蛋白质等杂质溶于酒精，A错误；蛋白质比DNA对温度的耐受性更差，因此更简单变性，B错误；DNA在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最小，而蛋白质在该浓度的NaCl溶液中溶解度较大，因此可将DNA与蛋白质分别，C错误；嫩肉粉中的木瓜蛋白酶只能催化蛋白质水解，而对DNA没有影响，因此，可将DNA与蛋白质分别，D正确。答案D题后归纳DNA与蛋白质在理化性质方面的比较学问点二DNA粗提取与鉴定的试验设计学问梳理1.试验材料的选取选用eq\o(□,\s\up3(01))DNA含量相对较eq\o(□,\s\up3(02))高的生物组织，如鸡血。2．破裂细胞，获得含DNA的滤液(1)动物细胞的破裂(以鸡血为例)在鸡血细胞液中加入肯定量的eq\o(□,\s\up3(01))蒸馏水，同时用eq\o(□,\s\up3(02))玻璃棒搅拌，eq\o(□,\s\up3(03))过滤后收集eq\o(□,\s\up3(04))滤液即可。(2)植物细胞的破裂(以洋葱为例)先将洋葱切碎，然后加入肯定量的eq\o(□,\s\up3(05))洗涤剂和食盐，进行eq\o(□,\s\up3(06))充分的搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。3．去除滤液中杂质(1)方案一：通过限制eq\o(□,\s\up3(01))NaCl溶液的浓度去除eq\o(□,\s\up3(02))杂质。(2)方案二：干脆向滤液中加入eq\o(□,\s\up3(03))嫩肉粉，反应10～15min，eq\o(□,\s\up3(04))嫩肉粉中的eq\o(□,\s\up3(05))木瓜蛋白酶能够分解蛋白质。(3)方案三：将滤液放在eq\o(□,\s\up3(06))60～75_℃的恒温水浴箱中保温10～15min，留意严格限制温度范围，使eq\o(□,\s\up3(07))蛋白质沉淀，而eq\o(□,\s\up3(08))DNA分子还未变性，可以将DNA与蛋白质分别。4．DNA的进一步提纯利用DNA不溶于冷却的eq\o(□,\s\up3(01))酒精这一原理，可从溶液中析出较纯净的DNA，此时DNA的状态为eq\o(□,\s\up3(02))丝状。5．以鸡血为例提取DNA的试验步骤6.DNA的鉴定7．操作提示(1)哺乳动物成熟的红细胞不含细胞核，不能作为提取DNA的试验材料；若选取肝脏细胞或植物细胞，则必需充分研磨。(2)盛放鸡血细胞液的容器最好是塑料器具，因为DNA简单被玻璃制品吸附，影响最终的DNA提取量。(3)搅拌时动作要轻缓，并沿同一方向，防止破坏DNA分子。(4)过滤含DNA的滤液时，不能用滤纸代替纱布，否则会因DNA吸附到滤纸上而损失大量DNA。(5)酒精必需充分预冷后才能运用。(6)二苯胺试剂要现配现用，否则二苯胺会变成浅蓝色，影响鉴定效果。1.为什么常用鸡血作试验材料提取DNA?提示：鸡血细胞核中DNA含量丰富，材料易得；鸡血细胞极易吸水涨破，而植物细胞有细胞壁，材料形态为固体，操作繁琐，易出现误差。2．在以植物细胞为材料提取DNA时，加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么？提示：洗涤剂是一些离子去污剂，它能溶解细胞膜，有利于DNA的释放；食盐的主要成分是NaCl，适度的食盐溶液有利于DNA的溶解。3．研磨细胞是否充分对试验结果特别重要，假如研磨不充分，对试验结果会产生怎样的影响？提示：研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量少，影响试验效果，导致看不到丝状沉淀物，用二苯胺鉴定不显示蓝色。4．研磨后，过滤收集的滤液中存在哪些杂质？提示：可能含有蛋白、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？提示：用高盐浓度溶液溶解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．用冷却的95%的酒精提取DNA有什么好处？提示：①可抑制核酸水解酶的活性，防止DNA降解；②降低分子运动，使DNA易形成沉淀析出；③低温有利于增加DNA分子的柔韧性，削减断裂；④降低DNA分子的溶解度，使DNA分子析出。典题分析题型二“DNA的粗提取与鉴定”试验中同种操作不同目的的辨析[例2]下图为“DNA粗提取和鉴定”试验的相关操作。(1)图中试验材料A可以是________等，研磨前加入的B应是__________。(2)通过上述所示步骤得到滤液C后，再向滤液中加入2mol/L的NaCl溶液的目的是______________，再过滤得到滤液D，向滤液D中加入蒸馏水的目的是______。(3)在“DNA的粗提取和鉴定”试验中，将含有肯定杂质的DNA丝状物分别放入体积为2mL的四种溶液中，经搅拌后过滤，获得4种滤液，含DNA最少的是滤液________。1B液中搅拌研磨后过滤滤液E22mol/L的NaCl溶液中搅拌后过滤滤液F30.14mol/L的NaCl溶液中搅拌后过滤滤液G4冷却的95%的酒精溶液中搅拌后过滤滤液H解题分析(1)用洋葱、菜花等破裂细胞时，加入肯定量的洗涤剂和食盐，洗涤剂可以溶解细胞膜，有利于DNA的释放，食盐主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。(2)在含有DNA的滤液中，加入2mol/L的NaCl溶液，可以使DNA溶解而杂质析出；在滤液D中加入蒸馏水，当NaCl浓度为0.14mol/L时，DNA溶解度最小而析出。(3)在滤液E、F中，只是除去了部分杂质，大部分DNA溶解，则含DNA较多，在滤液G中，因DNA析出，则含DNA较少，在滤液H中，因DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精，则含DNA最少。答案(1)洋葱(或菜花等)洗涤剂和食盐(2)使DNA充分溶解使DNA的溶解度下降而沉淀析出(3)H题后归纳“DNA粗提与鉴定”试验中同种操作的不同目的课堂小结当堂检测——查漏补缺巩固提升1.向溶有DNA的物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液中不断加入蒸馏水，在这个过程中DNA和杂质蛋白质的溶解度改变状况分别是()A．减小；减小B．增大；增大C．先减小后增大；先增大后减小D．减小；增大答案C解析在向溶有DNA的2mol/LNaCl溶液中不断加入蒸馏水时，DNA的溶解度先减小后增大，而蛋白质在高浓度盐溶液中会沉淀，随盐浓度降低，蛋白质的溶解度上升，到肯定值后，又会随盐浓度降低溶解度降低。2．在DNA的粗提取过程中，初步析出DNA和提取较纯净的DNA所用的试剂的浓度及其名称分别是()①0.1g/mL的柠檬酸钠溶液②物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液③物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液④体积分数为95%的酒精溶液A．①③B．③④C．②④D．②③答案B解析物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液能使DNA的溶解度降低，初步析出DNA；冷却的体积分数为95%的酒精能获得较纯净的DNA。3．下列有关“细胞中DNA的粗提取”试验的叙述，正确的是()A．在研磨过程中加入洗涤剂的作用是为了瓦解细胞壁B．试验过程中两次加入蒸馏水的作用相同C．将滤液放在60～75℃D．在滤液中加入冷却的等体积体积分数为95%酒精的原理是DNA可溶于酒精答案C解析在研磨中加入洗涤剂的作用是为了瓦解细胞膜，A错误；试验中两次加入蒸馏水，第一次的目的是使成熟的鸡血细胞吸水涨破释放出DNA，其次次的目的是稀释NaCl溶液，使DNA从NaCl溶液中沉淀析出，可见，试验过程中两次加入蒸馏水的作用不同，B错误；将滤液放在60～75℃下保温，其原理是利用DNA和蛋白质对高温的耐受性不同，从而使蛋白质变性，与DNA分别，以除去滤液中的杂质，C正确；在滤液中加入冷却的等体积体积分数为95%酒精的原理是DNA不溶于酒精，但细胞中的某些蛋白质可溶于酒精，利用这一原理，可将DNA与蛋白质进一步地分别，D错误。4．若从植物细胞中提取DNA，发觉试验效果不好，如看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定时不显示颜色反应等。其可能的缘由是()①植物细胞中DNA含量低②研磨不充分③除杂质时损耗过多④冷酒精的量过大A．①② B．③④C．①④ D．②③答案D解析植物细胞中DNA含量不会低到检测不出的程度；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；0.14mol/L的NaCl析出DNA，再次溶解时，溶解不充分等多种操作都会使DNA损失；若用于沉淀DNA的酒精量过少，也会导致DNA的沉淀量少，从而影响试验效果，而冷酒精的量过多，不会导致DNA提取量削减。5．如图为DNA的粗提取与鉴定的部分试验步骤。(1)本试验材料选用鸡血细胞液，而不是鸡全血，主要缘由是鸡血细胞液中________含量较高。(2)图A所示加入蒸馏水的目的是____________________________。(3)通过图B所示步骤取得滤液后，再向滤液中加入2mol/LNaCl溶液的目的是_________。(4)图C所示加入蒸馏水的目的是_____。(5)鉴定试验所得丝状物的主要成分是DNA，可用________________试剂进行检验，在沸水浴条件下，可以看到颜色反应为________。答案(1)DNA(2