2019-2020学年高二生物人教版选修一讲义:专题五 课题1 DNA的粗提取与鉴定 Word版含答案.pdf
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1、一、提取一、提取 DNA 的方法的方法 提取生物大分子的思路:选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的提取生物大分子的思路:选用一定的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。生物大分子。 1DNA 的溶解性的溶解性 (1)DNA 和蛋白质在不同浓度的和蛋白质在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同,当该溶液浓度在溶液中溶解度不同,当该溶液浓度在 0.14_mol/L 时,时,DNA 的溶解度最低。的溶解度最低。 (2)DNA 不溶于酒精溶液,利用这一原理可以将不溶于酒精溶液,利用这一原理可以将 DNA 与蛋白质进一步分离。与蛋白质进一步分离。 2DNA 的耐受性的耐
2、受性 (1)蛋白酶能分解蛋白质,但是对蛋白酶能分解蛋白质,但是对 DNA 没有影响。没有影响。 (2)相比较而言,相比较而言,DNA 更耐受高温。更耐受高温。 (3)洗涤剂能瓦解细胞膜,但对洗涤剂能瓦解细胞膜,但对 DNA 没有影响。没有影响。 3DNA 的鉴定的鉴定 在沸水浴条件下,在沸水浴条件下,DNA 遇二苯胺会被染成蓝色。遇二苯胺会被染成蓝色。 二、实验设计二、实验设计 1实验材料的选取:选用实验材料的选取:选用 DNA 含量相对较高的生物组织。含量相对较高的生物组织。 2破碎细胞,获取含破碎细胞,获取含 DNA 的滤液的滤液 (1)动物细胞动物细胞(以鸡血为例以鸡血为例):在鸡血细胞
3、液中加入一定量的蒸馏水,同时用玻璃棒搅拌,:在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水,同时用玻璃棒搅拌, 过滤后收集滤液即可。过滤后收集滤液即可。 (2)植物细胞植物细胞(以洋葱为例以洋葱为例): 先将洋葱切碎,然后加入一定的洗涤剂和食盐,进行充分地: 先将洋葱切碎,然后加入一定的洗涤剂和食盐,进行充分地 搅拌和研磨,过滤后收集研磨液。搅拌和研磨,过滤后收集研磨液。 3去除滤液中的杂质去除滤液中的杂质 课课题题1 DNA的的粗粗提提取取与与鉴鉴定定 方案一:利用方案一:利用 DNA 在不同浓度的在不同浓度的 NaCl 溶液中的溶解度不同,通过控制溶液中的溶解度不同,通过控制 NaCl 溶液的 浓度去除
4、杂质。 溶液的 浓度去除杂质。 方案二:直接在滤液中加入嫩肉粉,反应一段时间,分解其中的蛋白质。方案二:直接在滤液中加入嫩肉粉,反应一段时间,分解其中的蛋白质。 方案三:将滤液放在方案三:将滤液放在 6075_的恒温水浴锅中保温一段时间。的恒温水浴锅中保温一段时间。 4DNA 的析出:用与滤液体积相等的、冷却的酒精溶液。的析出:用与滤液体积相等的、冷却的酒精溶液。 5DNA 的鉴定:用的鉴定:用 2 mol/L 的的 NaCl 溶液溶解溶液溶解 DNA 后,向其中加入后,向其中加入 4 mL 的二苯胺试的二苯胺试 剂。将试管置于沸水中加热剂。将试管置于沸水中加热 5 min,冷却后,观察含有,
5、冷却后,观察含有 DNA 的试管是否变蓝。的试管是否变蓝。 三、操作提示三、操作提示 1以血液为实验材料时,每以血液为实验材料时,每 100 mL 血液中需要加入血液中需要加入 3 g 柠檬酸钠,防止血液凝固。柠檬酸钠,防止血液凝固。 2加入洗涤剂后,动作要轻缓、柔和,否则容易产生大量的泡沫,不利于后续步骤的加入洗涤剂后,动作要轻缓、柔和,否则容易产生大量的泡沫,不利于后续步骤的 操作。加入酒精和用玻璃棒搅拌时,动作要轻缓,以免加剧操作。加入酒精和用玻璃棒搅拌时,动作要轻缓,以免加剧 DNA 分子的断裂,导致分子的断裂,导致 DNA 分子不能形成絮状沉淀。分子不能形成絮状沉淀。 3鉴定鉴定 D
6、NA 用的染色剂二苯胺试剂要现配现用,否则会影响鉴定的效果。用的染色剂二苯胺试剂要现配现用,否则会影响鉴定的效果。 探究点一探究点一DNA 的理化特性、提取及鉴定的理化特性、提取及鉴定 共研探究共研探究 DNA 主要分布于细胞核中,要将主要分布于细胞核中,要将 DNA 分离出来,必须利用分离出来,必须利用 DNA 的性质将的性质将 DNA 与其 他细胞成分分开。 与其 他细胞成分分开。 1DNA 粗提取的主要原理粗提取的主要原理 (1)在在 NaCl 溶液中的溶解度溶液中的溶解度(填表填表) 项目项目溶解规律溶解规律 物质的量浓度为物质的量浓度为 2 mol/L 的的 NaCl 溶液溶液 物质
7、的量浓度 为 物质的量浓度 为 0.14 mol/L 的的 NaCl 溶液溶液 1.DNA的的理理化化性性质 质是是什什么么? 2.提提取取并并检检验 验DNA的的原原理理和和方方法法是是什什么么? ? 3.如如何何进 进行行DNA粗粗提提取 取的的选选材材、 、析析出出及及鉴鉴定定? DNA溶解溶解析出析出 蛋白质蛋白质部分发生盐析沉淀部分发生盐析沉淀溶解溶解 总结总结 DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不 同。当 溶液中的溶解度不 同。当 NaCl 溶液的物质的量浓度低于溶液的物质的量浓度低于 0.14 mol/L 时,时,DNA 的溶
8、解 度随 的溶解 度随 NaCl 溶液物质的量浓度的增加而逐渐降低;溶液物质的量浓度的增加而逐渐降低;NaCl 溶液的物质溶液的物质 的量浓度为的量浓度为 0.14 mol/L 时,时,DNA 的溶解度最小;当的溶解度最小;当 NaCl 溶液的溶液的 物质的量浓度继续增加时,物质的量浓度继续增加时,DNA 的溶解度又逐渐增大的溶解度又逐渐增大 选择适当的盐溶液就能使选择适当的盐溶液就能使 DNA 充分溶解,而使杂质沉淀,或者充分溶解,而使杂质沉淀,或者 相反,以达到分离目的相反,以达到分离目的 (2)在酒精中的溶解情况在酒精中的溶解情况 DNA 不溶于酒精,但细胞中的某些蛋白质则溶于酒精,利用
9、该性质可将不溶于酒精,但细胞中的某些蛋白质则溶于酒精,利用该性质可将 DNA 和蛋白和蛋白 质进一步地分离。质进一步地分离。 (3)对酶、高温和洗涤剂的耐受性对酶、高温和洗涤剂的耐受性 项目项目DNA蛋白质蛋白质 蛋白酶蛋白酶没有影响没有影响分解分解 高温高温80 以上会变性以上会变性6080 高温下变性高温下变性 洗涤剂洗涤剂没有影响没有影响瓦解细胞膜瓦解细胞膜 2.DNA 鉴定的原理鉴定的原理 DNA二苯胺二苯胺蓝色。蓝色。 沸沸水水浴浴 总结升华总结升华 1DNA 的相关性质归纳的相关性质归纳 DNA 2 mol/L溶解溶解 0.14 mol/L析出析出 在不同浓度的在不同浓度的 NaC
10、l 溶液溶液 中的溶解性中的溶解性 溶溶解解规 规律律 在酒精溶液在酒精溶液 中的溶解性中的溶解性 不溶于酒精不溶于酒精 对高温的耐受性对高温的耐受性80 以上才会变性以上才会变性 对蛋白酶的耐受性对蛋白酶的耐受性无影响无影响 鉴定方法鉴定方法与二苯胺在沸水浴条件下反应呈蓝色与二苯胺在沸水浴条件下反应呈蓝色 2.高温和盐溶液对高温和盐溶液对 DNA 和蛋白质的影响不同和蛋白质的影响不同 (1)盐析过程中盐析过程中 DNA 的空间结构不变,没有变性,只是在不同盐浓度下溶解度不同,因 此改变盐浓度,可重新使 的空间结构不变,没有变性,只是在不同盐浓度下溶解度不同,因 此改变盐浓度,可重新使 DNA
11、 溶解。溶解。 (2)高温使高温使 DNA 和蛋白质变性时破坏的键不同。和蛋白质变性时破坏的键不同。 DNA 变性时, 氢键被破坏 ; 降温时变性时, 氢键被破坏 ; 降温时 DNA 能复性,是可逆过程。而蛋白质变性时往往是二硫键被破坏,因此蛋白质变性是不可逆的。能复性,是可逆过程。而蛋白质变性时往往是二硫键被破坏,因此蛋白质变性是不可逆的。 对点演练对点演练 1下列有关“下列有关“DNA 的粗提取与鉴定”实验的叙述,正确的是的粗提取与鉴定”实验的叙述,正确的是( ) A利用利用 DNA 溶于酒精,而蛋白质不溶于酒精的特性,可将溶于酒精,而蛋白质不溶于酒精的特性,可将 DNA 与蛋白质分离与蛋
12、白质分离 B利用高温能使蛋白质变性,却对利用高温能使蛋白质变性,却对 DNA 没有影响的特性,可将没有影响的特性,可将 DNA 与蛋白质分离与蛋白质分离 C 在溶有 在溶有 DNA 的物质的量浓度为的物质的量浓度为 2 mol/L 的的 NaCl 溶液中缓缓加入蒸馏水, 轻轻搅拌 后过滤,取滤液进行以后的实验 溶液中缓缓加入蒸馏水, 轻轻搅拌 后过滤,取滤液进行以后的实验 D在在 DNA 滤液中加入嫩肉粉,通过木瓜蛋白酶的作用,可将滤液中加入嫩肉粉,通过木瓜蛋白酶的作用,可将 DNA 与蛋白质分离与蛋白质分离 解析:选解析:选 D 利用 利用 DNA 不溶于酒精,而蛋白质溶于酒精的特性,可将不
13、溶于酒精,而蛋白质溶于酒精的特性,可将 DNA 和蛋白质 分离;温度过高也会影响 和蛋白质 分离;温度过高也会影响 DNA 的特性;在物质的量浓度为的特性;在物质的量浓度为 2 mol/L 的的 NaCl 溶液中溶液中 DNA 溶解度最大,加入蒸馏水后,溶解度降低,在溶解度最大,加入蒸馏水后,溶解度降低,在 0.14 mol/L 时,其溶解度最小,析出,过滤 后应取其黏稠物进行以后的实验;蛋白酶能分解蛋白质,而不能分解 时,其溶解度最小,析出,过滤 后应取其黏稠物进行以后的实验;蛋白酶能分解蛋白质,而不能分解 DNA。 探究点二探究点二DNA 的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定 共研探究共研探究 D
14、NA 与蛋白质的理化性质有显著的差别,因此可以利用与蛋白质的理化性质有显著的差别,因此可以利用 DNA 的理化特性从生物材料 中提取 的理化特性从生物材料 中提取 DNA 并进行鉴定。并进行鉴定。 1实验材料的选取及处理实验材料的选取及处理 (1)一般选取鸡血来提取一般选取鸡血来提取 DNA,鸡血中血细胞含量高,鸡血中血细胞含量高,DNA 含量丰富,材料易得,细含量丰富,材料易得,细 胞易吸水涨破。胞易吸水涨破。 (2)可以选用植物材料如洋葱等,只是破碎细胞比较麻烦。先将洋葱切碎,然后加入一 定的洗涤剂和食盐,进行充分搅拌和研磨,过滤后收集研磨液。 可以选用植物材料如洋葱等,只是破碎细胞比较麻
15、烦。先将洋葱切碎,然后加入一 定的洗涤剂和食盐,进行充分搅拌和研磨,过滤后收集研磨液。 2实验步骤实验步骤(以鸡血为材料进行以鸡血为材料进行 DNA 的粗提取的粗提取) (1)破碎细胞,获取含破碎细胞,获取含 DNA 的滤液的滤液 在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水,同时用玻璃棒沿一个方向搅拌,然后过滤,收在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水,同时用玻璃棒沿一个方向搅拌,然后过滤,收 集滤液。集滤液。 (2)去除滤液中的杂质去除滤液中的杂质 向上述滤液中加入向上述滤液中加入 NaCl,使,使 NaCl 溶液的物质的量浓度为溶液的物质的量浓度为 2_mol/L,并用玻璃棒沿,并用玻璃棒沿 一个方向搅拌
16、,然后过滤除去不溶的杂质。一个方向搅拌,然后过滤除去不溶的杂质。 向中得到的滤液中缓缓加入蒸馏水,同时用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌,当黏稠向中得到的滤液中缓缓加入蒸馏水,同时用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌,当黏稠 物不再增加时,停止加入蒸馏水,此时物不再增加时,停止加入蒸馏水,此时 NaCl 溶液的物质的量浓度约为溶液的物质的量浓度约为 0.14_mol/L。 过滤去除溶液中的杂质, 含过滤去除溶液中的杂质, 含 DNA 的黏稠物留在纱布上, 再用物质的量浓度为的黏稠物留在纱布上, 再用物质的量浓度为 2_mol/L 的的 NaCl 溶液溶解溶液溶解 DNA。 (3)DNA 的析出的析出 将处理后的
17、溶液过滤, 加入与滤液体积相等的、 冷却的体积分数为将处理后的溶液过滤, 加入与滤液体积相等的、 冷却的体积分数为95%的酒精, 静置的酒精, 静置23 min,溶液中会出现白色丝状物,这就是粗提取的,溶液中会出现白色丝状物,这就是粗提取的 DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌,卷起。用玻璃棒沿一个方向搅拌,卷起 丝状物,并用滤纸吸去上面的水分。丝状物,并用滤纸吸去上面的水分。 (4)DNA 的鉴定的鉴定 试管试管 序号 序号 AB 1加入加入 2 mol/L 的的 NaCl 溶液溶液 5 mL 加入加入 2 mol/L 的的 NaCl 溶液溶液 5 mL 2不加不加加加 DNA 丝状物溶解丝状物溶
18、解 3加加 4 mL 二苯胺混匀二苯胺混匀加加 4 mL 二苯胺混匀二苯胺混匀 4沸水浴沸水浴 5 min沸水浴沸水浴 5 min 实验现象实验现象不变色不变色变蓝变蓝 实验结论实验结论DNA 在沸水浴条件下,遇二苯胺会变成蓝色在沸水浴条件下,遇二苯胺会变成蓝色 3.根据根据 DNA 粗提取与鉴定的实验过程,回答下列问题粗提取与鉴定的实验过程,回答下列问题 (1)提取洋葱提取洋葱 DNA 时,洗涤剂的作用:瓦解细胞膜,有利于时,洗涤剂的作用:瓦解细胞膜,有利于 DNA 的释放;食盐的作用:的释放;食盐的作用: 有利于有利于 DNA 的溶解。的溶解。 (2)研磨要充分,否则细胞核内的研磨要充分,
19、否则细胞核内的 DNA 释放不完全,提取的释放不完全,提取的 DNA 量量,影响实验结果。,影响实验结果。少少 (3)反复地溶解与析出反复地溶解与析出 DNA,目的是除去与,目的是除去与 DNA 溶解度不同的多种杂质。溶解度不同的多种杂质。 总结升华总结升华 1实验中两次加入蒸馏水的目的实验中两次加入蒸馏水的目的 (1)第一次在步骤“提取细胞核物质”中,目的是使鸡血细胞吸水涨破,加水后必须充 分搅拌,且不少于 第一次在步骤“提取细胞核物质”中,目的是使鸡血细胞吸水涨破,加水后必须充 分搅拌,且不少于 5 min,使鸡血细胞充分吸水涨破。,使鸡血细胞充分吸水涨破。 (2)第二次在步骤“析出第二次
20、在步骤“析出 DNA 并过滤”中,目的是为了降低并过滤”中,目的是为了降低 NaCl 溶液的浓度,使溶液的浓度,使 DNA 逐渐析出。逐渐析出。 2实验中三次加实验中三次加 NaCl 溶液的目的溶液的目的 (1)在步骤“溶解在步骤“溶解 DNA”中,加入”中,加入 NaCl 溶液后必须充分搅拌,加速染色质中溶液后必须充分搅拌,加速染色质中 DNA 与 蛋白质分离,使 与 蛋白质分离,使 DNA 充分游离并溶解在充分游离并溶解在 NaCl 溶液中。溶液中。 (2)在步骤“在步骤“DNA 的再溶解”中,加入的再溶解”中,加入 NaCl 溶液的目的是使溶液的目的是使 DNA 溶解,同时除去部 分杂质
21、。 溶解,同时除去部 分杂质。 (3)在步骤“在步骤“DNA 的鉴定”中加的鉴定”中加 NaCl 溶液的目的是溶解溶液的目的是溶解 DNA。 3实验中四次过滤的目的实验中四次过滤的目的 项目项目第一次过滤第一次过滤第二次过滤第二次过滤第三次过滤第三次过滤第四次过滤第四次过滤 过滤前加入 的物质 过滤前加入 的物质 蒸馏水蒸馏水NaCl 溶液溶液蒸馏水蒸馏水NaCl 溶液溶液 过滤后滤液 中的物质 过滤后滤液 中的物质 含含 DNA 的核物质的核物质DNA 溶于溶于 0.14 mol/L NaCl 溶液的杂质溶液的杂质 DNA 过滤后纱布 上的物质 过滤后纱布 上的物质 细胞膜、 核膜等残 片
22、细胞膜、 核膜等残 片 不溶于不溶于 2 mol/L NaCl 溶液的杂质溶液的杂质 含含 DNA 的黏稠物的黏稠物 不溶于不溶于 2 mol/L NaCl 溶液的杂质溶液的杂质 过滤目的过滤目的 去除细胞膜、 核膜 等杂质 去除细胞膜、 核膜 等杂质 去除不溶于去除不溶于 2 mol/L NaCl 溶液 的杂质 溶液 的杂质 去除溶于去除溶于 0.14 mol/L NaCl 溶液 的杂质 溶液 的杂质 去除不溶于去除不溶于 2 mol/L NaCl 溶液 的杂质 溶液 的杂质 【易错易混】 根据【易错易混】 根据 DNA 的溶解性判断的溶解性判断 DNA 的去向的去向 (1)DNA 在在 2
23、 mol/L 的的 NaCl 溶液中溶解,过滤后要保留滤液。溶液中溶解,过滤后要保留滤液。 (2)DNA 在在 0.14 mol/L 的的 NaCl 溶液中析出,过滤后要保留黏稠物,舍弃滤液。溶液中析出,过滤后要保留黏稠物,舍弃滤液。 (3)DNA 在酒精溶液中析出,用玻璃棒卷起丝状物即可,不用过滤。在酒精溶液中析出,用玻璃棒卷起丝状物即可,不用过滤。 4鉴定鉴定 DNA 的其他方法的其他方法 (1)紫外灯照射法:用蒸馏水配制质量分数为紫外灯照射法:用蒸馏水配制质量分数为 0.05%的溴化乙锭的溴化乙锭(EB)溶液,将玻璃棒上 缠绕的白色絮状物抹到蜡纸上,再滴 溶液,将玻璃棒上 缠绕的白色絮状
24、物抹到蜡纸上,再滴 1 滴滴 EB 溶液染色。将蜡纸放在紫外灯溶液染色。将蜡纸放在紫外灯(260 nm)下照射下照射 (暗室中暗室中),可呈现橙红色的荧光,可呈现橙红色的荧光(DNA 的紫外吸收高峰在的紫外吸收高峰在 260 nm 处处)。 (2)电泳法:此方法适合鉴定纯度较高的电泳法:此方法适合鉴定纯度较高的 DNA。 【易错易混】 【易错易混】 DNA 粗提取与鉴定实验的注意事项粗提取与鉴定实验的注意事项 (1)以鸡血为实验材料应先除去血浆制备鸡血细胞液,方法是:取以鸡血为实验材料应先除去血浆制备鸡血细胞液,方法是:取 0.3 g/mL 的柠檬酸钠 溶液 的柠檬酸钠 溶液 10 mL,与,
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