2019_2020学年高中生物专题5课题1DNA的粗提取与鉴定教学案含解析新人教版选修.pdf
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1、DNA 的粗提取与鉴定DNA 的粗提取与鉴定 一、实验原理 1提取思路 : 利用 DNA 与 RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异,提取 DNA, 去除其他成分。 2提取原理 (1)DNA 的溶解性: 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,利用这一特点,选择 适当的盐浓度就能使 DNA 充分溶解,而使杂质沉淀,或者相反,以达到分离的目的。 DNA 不溶于酒精溶液,但是细胞中的某些蛋白质则可溶于其中。 (2)DNA 对酶、高温和洗涤剂的耐受性: 蛋白酶能水解蛋白质,但对 DNA 没有影响。 大多数蛋白质不能忍受 6080 的高温,发生变性,而 DNA 在
2、 80_以上才会变性。 洗涤剂能够瓦解细胞膜,但对 DNA 没有影响。 3鉴定原理:DNA二苯胺沸水浴,蓝色。 二、实验操作 1实验材料的选取 选用 DNA 含量相对较高的生物组织,成功的可能性更大。 2破碎细胞,获取含 DNA 的滤液 (1)动物细胞的破碎(以鸡血为例):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。 (2)植物细胞的破碎(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 充分地搅拌和研磨,过滤后收集研磨液。 1.DNA 在 0.14 mol/ L NaCl 溶液中溶解度最低。 2 DNA 不溶于酒精, 但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精,
3、 可利用酒精将 DNA 和蛋白质分开。 3DNA 对蛋白酶、高温和洗涤剂有耐受性。 4在加热条件下,DNA 遇二苯胺会被染成蓝色。 5哺乳动物成熟的红细胞不含细胞核,不能作为提取 DNA 的实验材料。若 选取肝脏细胞或植物细胞,则必须充分研磨。 6鸡血中加入柠檬酸钠可防止血液凝固。 7用玻璃棒搅拌时,动作要轻缓且沿同一个方向进行,以免加剧 DNA 分子 的断裂。 3去除滤液中的杂质 (1)方案一:通过控制 NaCl 溶液的浓度去除杂质。 (2)方案二:直接在滤液中加入嫩肉粉,反应 1015 min,嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能够分 解蛋白质。 (3)方案三 : 将滤液放在6075_的恒温水浴箱中保温
4、1015 min, 使蛋白质变性而与DNA 分离。 4DNA 的析出 在滤液中加入与滤液体积相等的、冷却的酒精溶液,静置 23 min,溶液中会出现白色 丝状物,用玻璃棒沿一个方向搅拌,卷起丝状物。 5DNA 的鉴定 将呈白色丝状的 DNA 溶解于 5 mL 物质的量浓度为 2 mol/L 的 NaCl 溶液中, 再加入 4 mL 的 二苯胺试剂,沸水中加热 5 min,冷却后观察溶液的颜色,注意要同时设置对照实验。 三、操作提示 1以血液为实验材料时,每 100 mL 血液中需要加入 3 g 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
5、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 DNA 分子不 能形成絮状沉淀。 3鉴定 DNA 用的二苯胺试剂要现配现用,否则会影响鉴定的效果。 1下图中能反映 DNA 溶解度与 NaCl 溶液浓度之间关系的是( ) 解析:选 C DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度随着 NaCl 溶液浓度的变化而变化,在 NaCl 溶 液浓度为 0.14 mol/L 时 DNA 溶解度最小。 2.在 DNA 粗提取与鉴定实验中,除去杂质时将滤液放在 6075 的恒温水浴箱中保温 1015 min 的目的是( ) A使 DNA 变性 B使蛋白质变性 C使 DNA 和蛋白质变
6、性 D分解蛋白质 解析:选 B 大多数蛋白质不能忍受 6080 的高温,而 DNA 在 80 以上才会变性。 在 6075 的恒温水浴箱中保温 1015 min,目的是使蛋白质变性,然后分离得到 DNA。 3在制备鸡血细胞液的过程中,加入柠檬酸钠的目的是( ) A防止凝血 B加快 DNA 析出 C加快 DNA 溶解 D加速凝血 解析:选 A 柠檬酸钠是抗凝血物质,防止凝血,有利于鸡血细胞液的制备。 Error!核心要点一DNA粗提取与鉴定的原理和方法 1DNA 与蛋白质在 NaCl 溶液中的溶解度 项目溶解规律2 mol/L 的 NaCl 溶液0.14 mol/L 的 NaCl 溶液 DNA溶
7、解析出 蛋白质部分发生盐析沉淀溶解 总结 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;选择适当的盐溶液就能使 DNA 充分溶解,而使杂质沉淀,或者相反,以达到分离目的 名师点拨 高温和盐溶液对 DNA 和蛋白质的影响不同 (1)盐析过程中 DNA 的空间结构不变,没有变性,只是溶解度在不同盐浓度下不同,因此 改变盐浓度,可重新使 DNA 溶解。 (2)高温使 DNA 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 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。 2DNA 提取与鉴定的原理和方法 基本原理方法目的
8、 DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中 的溶解度不同 溶于 NaCl 溶液 中并稀释 NaCl 溶液为 2 mol/L 时, DNA 溶解, 而部分蛋白质发生盐析生成沉淀,通 过过滤可除去部分蛋白质及不溶于 NaCl 溶液的杂质;当 NaCl 溶液稀 释至 0.14 mol/L 时,DNA 析出,过滤 可除去溶于 NaCl 溶液的部分蛋白质 和其他杂质 DNA 不被蛋白酶所水解加入嫩肉粉嫩肉粉中含木瓜蛋白酶,分解蛋白质 DNA 不溶于酒精溶液加入冷却酒精(95%)DNA 析出,除去溶于酒精的蛋白质 DNA 可被二苯胺染成蓝色 加入二苯胺, 并沸水浴加热 鉴定 DNA 题组冲关 1在“DNA
9、的粗提取与鉴定”实验中,实验原理是 DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中的溶解 度不同。DNA 的溶解和析出与图中所示曲线的对应点符合的是( ) Aa 点浓度最适合析出 DNA Bb 点浓度最适合析出 DNA Cc 点浓度最适合溶解 DNA Dd 点浓度最适合析出 DNA 解析:选 B 用高浓度的 NaCl 溶液溶解 DNA,能除去在高盐溶液中不能溶解的杂质,用 低浓度的 NaCl 溶液使 DNA 析出,能除去溶解在低盐溶液中的杂质,因此,反复溶解、析出 DNA 能除去与 DNA 溶解度不同的杂质。从题图可以看出,DNA 在浓度为 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中(b 点)的溶解度
10、最小,因此最适合析出 DNA,但是随着 NaCl 溶液浓度的增大或减小,溶解度均逐 渐增大。 2下列有关“DNA 的粗提取与鉴定”实验原理的叙述,正确的是( ) ADNA 在 NaCl 溶液中的溶解度随 NaCl 溶液浓度的升高而减小 B利用 DNA 不溶于酒精的性质,可除去细胞中溶于酒精的物质而得到较纯的 DNA CDNA 是大分子有机物,易溶于水也溶于某些有机溶剂 D在沸水浴中,DNA 遇二苯胺会出现紫色反应 解析:选 B 随 NaCl 溶液浓度的升高,DNA 的溶解度先降低后增大。DNA 不溶于酒精等有 机溶剂。在沸水浴条件下,DNA 遇二苯胺后呈现蓝色。 Error!核心要点二DNA粗
11、提取与鉴定的实验操作 1实验材料的选取 不同生物组织中 DNA 的含量不同,在选取材料时,应依据“DNA 含量高、材料易得、便于 提取”的原则,如鸡血、菜花、洋葱等。 若选取鸡血作为实验材料,可在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水,同时用玻璃棒搅拌, 使血细胞吸水破裂,释放核物质,过滤后收集滤液。若选取植物细胞,应加入一定量的洗涤 剂和食盐,并进行充分地搅拌和研磨,过滤后收集研磨液。 2提取 DNA 的实验步骤 步骤实验操作目的 制备鸡血细 胞液 每 100 mL 血液中加入 3 g 柠檬酸钠, 然 后静置或离心,除去上清液 防止血液凝固,使血细胞与血浆分离 提取细胞核 物质 在鸡血细胞液中加入一
12、定量的蒸馏 水,并充分搅拌,过滤后收集滤液 使细胞因过度吸水而破裂,释放核物质 溶解 DNA 向上述滤液中加入 NaCl, 使 NaCl 溶液 物质的量浓度为 2 mol/L, 并用玻璃棒 沿一个方向搅拌,然后过滤 溶解 DNA,过滤除去不溶的杂质 析出 DNA 向上述滤液中缓缓加入蒸馏水并轻轻 搅拌,至白色丝状黏稠物不再增加时 停止加水,然后用多层纱布过滤 使 NaCl 溶液的浓度降至 0.14 mol/L, 析 出 DNA,过滤除去溶于该浓度的 NaCl 溶 液的杂质 DNA 的再溶 解 将纱布上的黏稠物放入 2 mol/L 的 NaCl 溶液中,搅拌至完全溶解,然后 过滤 溶解 DNA,
13、过滤除去杂质 提取较纯净 的 DNA 向上述滤液中加入等体积的体积分数 为 95%的冷却酒精溶液, 待出现丝状物 时用玻璃棒沿一个方向搅拌,将丝状 物卷起 除去溶于酒精的杂质, 获得较纯净的 DNA 3DNA 的鉴定 试管 序号 AB 1加入 2 mol/L 的 NaCl 溶液 5 mL 2加 DNA 丝状物溶解 3加 4 mL 二苯胺混匀 4沸水浴 5 min 实验现象变蓝不变色 实验结论 DNA 在沸水浴条件下, 遇二苯胺会 变成蓝色 4实验操作分析 (1)实验中有 2 次加入蒸馏水,第一次加入的目的是使鸡血细胞吸水涨破,第二次加入的 目的是稀释 NaCl 溶液至 0.14 mol/L,从
14、而析出 DNA。 (2)实验中有 3 次加入 NaCl,作用均为溶解 DNA。 (3)实验中有 4 次过滤: 第一次过滤第二次过滤第三次过滤第四次过滤 滤液中含 DNA 的核物质DNA 溶于 0.14 mol/L NaCl 溶液的杂质 DNA 纱布上 细胞膜、核膜等 残片 不溶于 2 mol/L NaCl 溶液的杂质 DNA 不溶于 2 mol/L NaCl 溶液的杂质 过滤前加入的物质蒸馏水NaCl 溶液蒸馏水NaCl 溶液 过滤目的 去除细胞膜、核 膜等杂质 去除不溶于 2 mol/L NaCl 溶液 的杂质 去除溶于 0.14 mol/L NaCl 溶液的 杂质 去除不溶于 2 mol/
15、L NaCl 溶液的杂质 名师点拨 DNA 的粗提取与鉴定中的注意事项 (1)过滤含DNA的黏稠物时不能用滤纸代替纱布, 否则会因DNA被吸附到滤纸上, 而导致DNA 大量损失。 (2)用玻璃棒搅拌时,动作要缓慢且沿同一方向进行,目的是防止 DNA 被破坏。 (3)盛放鸡血细胞液的容器最好是塑料器具, 因为 DNA 易被玻璃制品吸附, 影响最终的 DNA 提取量。最后提取 DNA 用于鉴定时,可用玻璃棒将 DNA 卷出。 (4)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。 (5)鉴定 DNA 还可使用甲基绿染液,甲基绿染液可将 DNA 染成绿色。 题组冲关 3在“DNA 的粗提
16、取与鉴定”实验中,操作正确的是( ) A取制备好的鸡血细胞液 510 mL 注入烧杯中,迅速加入浓度为 0.14 mol/L 的 NaCl 溶 液 20 mL,同时用玻璃棒沿同一方向快速搅拌 5 min,可使鸡血细胞破裂,释放出 DNA B整个 DNA 提取过程中,两次加蒸馏水的目的都是为了降低溶液中 NaCl 的浓度,使 DNA 分子的溶解度达到最低,析出 DNA 分子 C整个 DNA 提取操作中,两次加入 2 mol/L 的 NaCl 溶液,目的都是使 DNA 尽可能多地溶 解在 NaCl 溶液中 DDNA 鉴定操作中,只要向溶有 DNA 的 NaCl 溶液中加入 4 mL 的二苯胺试剂,
17、即可出现 蓝色 解析:选 C 取制备好的鸡血细胞液注入烧杯中,迅速加入蒸馏水并用玻璃棒沿同一方向 搅拌,使鸡血细胞破裂,将 DNA 释放出来。整个 DNA 提取过程中,两次使用蒸馏水,第一次 是使鸡血细胞吸水涨破,释放 DNA;第二次是用来稀释 NaCl 溶液,使 DNA 析出。在 DNA 鉴定 操作中,DNA 遇二苯胺试剂呈蓝色需在沸水浴条件下完成。 4如图为“DNA 的粗提取与鉴定”的实验装置,请回答问题: (1)本实验材料选用鸡血细胞液,而不是鸡全血,主要原因是鸡血细胞液中_含量 较高。 (2)图 A 中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 NaC
18、l,使 NaCl 溶液物质的量浓度为 2 mol/L 的目的是_。 (4)图 C 所示加入蒸馏水的目的是_。 (5)为鉴定实验所得丝状物的主要成分是 DNA,可用_试剂进行检测,在沸水浴条 件下,可以看到颜色反应呈_色。 解析:(1)鸡血细胞核内 DNA 含量丰富,材料易得;鸡全血包括血浆,而鸡血细胞液为鸡 全血除去血浆后剩下的部分,其中 DNA 含量更高,更易提取。(2)如图 A 所示,向鸡血细胞液 中加入蒸馏水,细胞会因吸水涨破而释放出核物质 DNA。(3)如图 B 所示,向滤液中加入物质 的量浓度为 2 mol/L 的 NaCl 溶液后,DNA 溶解而蛋白质析出。(4)如图 C 所示,向
19、 DNA 浓盐溶 液中加入蒸馏水, 使 NaCl 溶液浓度降低, 从而使 DNA 溶解度降低而析出。 (5)在沸水浴条件下, DNA 与二苯胺反应呈蓝色。 答案:(1)DNA (2)使血细胞吸水涨破,释放出核物质 DNA (3)使 DNA 溶解于 NaCl 溶液 中 (4)使 DNA 因溶解度下降而析出 (5)二苯胺 蓝 随堂基础巩固 1在混合物中提取 DNA 分子的基本思路是( ) A根据各种大分子的理化性质的差异 B根据各种大分子的理化性质的共性 C根据各种大分子在细胞内的功能 D根据各种大分子的结构和在细胞内的位置 解析:选 A 提取生物大分子的基本思路是:选用一定的物理或化学方法分离具
20、有不同物 理或化学性质的生物大分子。 DNA 分子的粗提取是利用 DNA 与蛋白质等其他成分在物理和化学 性质方面的差异进行分离的。 2下列不宜选作 DNA 粗提取材料的是( ) A洋葱表皮细胞 B鲜豌豆种子 C人成熟的红细胞 D猪肝 解析:选 C 用于 DNA 粗提取的材料应具备的条件是细胞中要含有 DNA,且 DNA 的含量要 丰富,A、B、D 三项都符合要求。人成熟的红细胞无细胞核,不含 DNA,所以不宜选作实验材 料。 3 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 和杂质蛋白质等的溶解度变化情况分别是( ) A减小、减小 B增大、增大
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