的粗提取與鑒定

1、教 案課題DNA的粗提取與鑒定教材分析本實(shí)驗(yàn)既是對(duì)組成細(xì)胞化合物的驗(yàn)證，也是加強(qiáng)學(xué)生對(duì)細(xì)胞中化合物的提取原理、方法、技巧的理解掌握，同時(shí)還是歷年來各種考核的熱點(diǎn)。教材首先介紹了該實(shí)驗(yàn)的“實(shí)驗(yàn)原理”。教材接著說明了DNA的粗提取與鑒定的目的要求。教材第三部分清楚地列出了該實(shí)驗(yàn)的材料用具。教材第四部分更為詳細(xì)地介紹了該實(shí)驗(yàn)的方法和步驟。學(xué)情分析通過必修2遺傳與進(jìn)化的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解了證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，知道生物體的形狀之所以能夠遺傳給后代，是由于生物體內(nèi)具有DNA或RNA這些遺傳物質(zhì)。通過本課題的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)DNA有一定的感性認(rèn)識(shí)。教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)目標(biāo)理解DNA的理化特性及根

2、據(jù)其理化特性而提取和鑒定的原理。2、能力目標(biāo)（1）初步掌握DNA的粗提取和鑒定的方法。（2）在對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、步驟的理解和分析過程中發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。3、情感、態(tài)度、價(jià)值觀在科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)比較細(xì)致、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)DNA的粗提取與鑒定方法及其相關(guān)原理教學(xué)難點(diǎn)DNA的粗提取與鑒定方法及其相關(guān)原理教學(xué)資源相關(guān)圖片、視頻教學(xué)過程教學(xué)階段教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖時(shí)間引入這節(jié)課，我們一起學(xué)習(xí)“DNA的粗提取與鑒定”技術(shù)。板書：DNA的粗提取與鑒定DNA的提取技術(shù)是整個(gè)基因工程技術(shù)基礎(chǔ)?；旧?，不論是出于何種目的的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，大到被稱為“人類阿波羅計(jì)劃”的人類基因組計(jì)劃，小到今天

3、已經(jīng)被我們熟知的親子鑒定，DNA提取技術(shù)都是其中基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。而其他諸如RNA的提取，質(zhì)粒的提取等實(shí)驗(yàn)，都可以說是參考這一技術(shù)改進(jìn)，或者重新設(shè)計(jì)出來的。傾聽開門見山，使學(xué)生明白DNA提取技術(shù)的重要性，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)材料的選擇這節(jié)課，我們一起學(xué)習(xí)DNA的粗提取與鑒定技術(shù)。首先，我們應(yīng)該選取合適的實(shí)驗(yàn)材料。問題：教材中列舉了很多中材料，請(qǐng)你從中選出2-3種。原則：凡是含有DNA的生物材料都可以考慮，但是，選用DNA含量相對(duì)較高的生物組織，成功的可能性更大。那么教材中選擇雞血細(xì)胞液作為實(shí)驗(yàn)材料，而相對(duì)于其他材料雞血細(xì)胞液，有什么優(yōu)點(diǎn)呢？1.雞是真核生物，真核生物的DNA都在

4、染色體上。2.鳥類的血細(xì)胞核大，DNA多（從核DNA數(shù)目來看，豬38條，雞78條，哺乳動(dòng)物血0條，獼猴桃58條，洋蔥16條，豌豆14條，菠菜12條，大腸桿菌1條）3.不需要破除細(xì)胞壁選用雞血細(xì)胞液還有一個(gè)好處雞血比較容易獲得，那么我們?yōu)槭裁床挥貌溉閯?dòng)物的紅細(xì)胞呢？哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核問題：雞血細(xì)胞液可以直接用嗎？檸檬酸鈉抗凝思考、回答使學(xué)生明白為什么要選用雞血細(xì)胞液為材料破碎細(xì)胞，釋放DNA問題：雞血細(xì)胞雖然沒有細(xì)胞壁，但是依然有細(xì)胞膜，以你所學(xué)的知識(shí)，有什么比較簡便但是可行的方法可以破碎細(xì)胞膜？生物會(huì)考的實(shí)驗(yàn)是質(zhì)壁分離，你還記得方法和原理嗎?所以為了破碎雞血細(xì)胞，我們可以反其道而行

5、之，在雞血細(xì)胞液中加入一定量的蒸餾水，使其吸水脹破，達(dá)到破碎細(xì)胞的目的。加入蒸餾水的同時(shí)，要用玻璃棒進(jìn)行攪拌方法：單向，快速，5min，速度力量不要過于猛烈，防治打碎DNA。目的：加速血細(xì)胞破裂問題：這是我們獲得的將是含有細(xì)胞膜、細(xì)胞器的碎片液體，我們?nèi)绾纬醪将@得含有DNA的液體?過濾可以用濾紙過濾嗎？不可以，孔徑太小。需要用到3-4層紗布，除去一些顆粒較大的雜質(zhì)，獲得含有DNA的濾液。這時(shí)DNA在哪里？濾液里。板書：破碎細(xì)胞，釋放DNA對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞我們可以利用細(xì)胞的滲透壓來破碎細(xì)胞，但是很多情況下，人們不得不面對(duì)植物材料，那么我們是不是還可以通過加入一定量的蒸餾水來漲破細(xì)胞呢？植物細(xì)胞有細(xì)胞

6、壁的支持和保護(hù)，因此吸水不會(huì)漲破。我們通常通過研磨來破碎植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。在研磨的過程中，一般還會(huì)加入洗滌劑和食鹽。洗滌劑的作用：洗滌劑也分為親水基團(tuán)和親脂基團(tuán)，可以與細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)結(jié)合，使之溶解，進(jìn)而瓦解細(xì)胞膜。食鹽的作用：食鹽中主要含有NaCl，有利于DNA的溶解。思考、回答使學(xué)生知道破碎動(dòng)物細(xì)胞的方法和原理去除濾液中的雜質(zhì)問題：這時(shí)的濾液可能含有哪些細(xì)胞成分？ 主要有RNA、核蛋白、多糖等那么我們應(yīng)該如何將DNA單獨(dú)分離出來？板書：去除濾液中的雜質(zhì)提取生物大分子的基本思路是選用一定的物理或化學(xué)方法分離具有不同物理或化學(xué)性質(zhì)的生物大分子。對(duì)于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA與RNA、

7、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面的差異，提取DNA，去除其他成分。背景介紹;DNA的溶解性圖片：DNA在NaCl溶液中的溶解度曲線問題：在什么濃度下，DNA的溶解度最?。緿NA在NaCl溶液中的溶解度是如何變化的？在NaCl溶液濃度低于0.14 mol/L時(shí)，DNA的溶解度隨NaCl溶液濃度的增加而逐漸降低；在0.14 mol/L時(shí)，DNA溶解度最?。划?dāng)NaCl溶液濃度繼續(xù)增加時(shí)，DNA的溶解度又逐漸增大。如何通過控制NaCl溶液的濃度使DNA在鹽溶液中溶解或析出？當(dāng)氯化鈉的物質(zhì)的量濃度為 2 molL時(shí)，DNA的溶解度最大，濃度為 014 molL時(shí)，DNA的溶解度最低。利用這一原理，可以

8、使DNA在鹽溶液中溶解或析出為什么反復(fù)地溶解與析出DNA，能夠去除雜質(zhì)？用高濃度的鹽溶液溶解DNA，能除去在高鹽中不能溶解的雜質(zhì)；用低鹽濃度使DNA析出，能除去溶解在低鹽溶液中的雜質(zhì)。第一步：在濃度較高的NaCl溶液溶液中核蛋白容易解聚，游離出的DNA溶解在溶液中。方法：在溶液中加入兩倍體積的濃度為2mol/L的NaCl溶液，用玻璃棒沿一個(gè)方向攪拌1min，使DNA充分溶解。板書：（1）溶解細(xì)胞核內(nèi)的DNA第二步： 加蒸餾水降低NaCl溶液濃度，使DNA析出。方法：緩慢貼壁加入蒸餾水，并輕輕地沿一個(gè)方向不停地均勻攪拌，以利于DNA分子的附著和纏繞。同時(shí)應(yīng)注意控制加水量，使NaCl溶液的終濃度為

9、0.14mol/L，直到溶液中絲狀物不再增加時(shí)為止。板書：（2）DNA的析出在剛才實(shí)驗(yàn)中我們利用DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度不同的特性，去除雜質(zhì)。 那么課本中還給出了其他兩種方案，請(qǐng)你閱讀教材P56，思考這兩個(gè)方案的原理。方案二：直接在濾液中加入嫩肉粉，反應(yīng)10-15min嫩肉粉的主要成分是木瓜蛋白酶，利用蛋白酶分解雜質(zhì)蛋白，從而使提取的DNA與蛋白質(zhì)分開方案三：將濾液放在60-75的恒溫水浴箱中保溫10-15min。利用的是DNA和蛋白質(zhì)對(duì)高溫耐受性的不同，從而使蛋白質(zhì)變性，與DNA分離。過濾：用34層紗布對(duì)DNA稀釋液進(jìn)行過濾，濾過蛋白質(zhì)，收集DNA的粘稠物。思考、分析、回答思考、

10、分析、回答使學(xué)生掌握鹽析法的原理與方法通過對(duì)，其他兩種方案的分析，使學(xué)生深入理解純化DNA的方法和原理DNA的初步純化我們剛才說了DNA提取技術(shù)是分子生物學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，但如果提取的DNA量不夠且其中含有較多雜質(zhì)，是無法用于其它操作的。所以我們必須對(duì)DNA進(jìn)行進(jìn)一步的純化。原理也是DNA的溶解性。背景介紹：DNA不溶于酒精溶液，但是細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精。在實(shí)驗(yàn)中，我們可以使用預(yù)冷的酒精，使DNA能夠更好地凝結(jié)方法：將DNA粘稠物再溶解，繼續(xù)用2mol/L的NaCl溶液20mL溶解DNA黏稠物，仍舊沿一個(gè)方向不停攪拌3min，使DNA充分溶解。過濾:用34層紗布進(jìn)行過濾，濾去雜質(zhì)，收集含有

11、DNA的濾液。純化：向?yàn)V液中貼壁緩慢加入50mL預(yù)冷的體積份數(shù)為95%乙醇，并用玻璃棒朝一個(gè)方向緩慢、均勻地?cái)嚢?，溶液中?huì)出現(xiàn)DNA絲狀物。板書：DNA的初步純化預(yù)冷的酒精具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.抑制核酸水解酶活性，防止DNA降解2.降低分子運(yùn)動(dòng)，易于形成沉淀析出3.低溫有利于增加DNA分子柔韌性，減少斷裂思考、分析使學(xué)生知道DNA純化的原理和方法DNA的鑒定原理介紹：二苯胺法在沸水浴的條件下，DNA遇二苯胺變藍(lán)。方法：溶解：在物質(zhì)的量濃度為2mol/L的NaCl溶液5mL，放入絲狀物，用玻璃棒攪拌，使之溶解。顯色：加入4mL的二苯胺試劑?；旌暇鶆蚝螅瑢⒃嚬苤糜诜兴屑訜?min。問題：如果溶液變藍(lán)

12、是否能說明DNA的存在?設(shè)置對(duì)照組：在5mL體積的2mol/L的NaCl溶液中加入4mL的二苯胺試劑，置于沸水中加熱5min。對(duì)比：除了可以使用二苯胺法，還有什么方法可以鑒定DNA？用甲基綠溶液直接滴在有DNA絲狀物的載玻片或玻棒上，呈藍(lán)綠色反應(yīng)。只用一種即可，不混合用。前者要加熱，后者不加熱板書：DNA的鑒定思考、分析、回答使學(xué)生知道DNA鑒定的原理和方法小結(jié)我們根據(jù)所需分離物質(zhì)與其他物質(zhì)物理或者化學(xué)性質(zhì)的不同，來提取生物大分子物質(zhì)。而通過今天的學(xué)習(xí)，我們知道DNA有以下物理或者化學(xué)的特性是與其他生物大分子物質(zhì)不同的：在NaCl溶液濃度低于0.14 mol/L時(shí)，DNA的溶解度隨NaCl溶液濃度的增加而逐漸降低；在0.14 mol/L時(shí)，DNA溶解度最??；當(dāng)NaCl溶液濃度繼續(xù)增加時(shí)，DNA的溶解度又逐漸增大。DNA不溶于酒精溶液，但是細(xì)胞中的某些物質(zhì)則可以溶于酒精。利用這一原理，可以將DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步分離蛋白酶能水解蛋白質(zhì)，但是對(duì)DNA沒有影響大多數(shù)蛋白質(zhì)不能忍受6080°C的高溫，而DNA在80°C以上才會(huì)變性洗滌劑可以溶解細(xì)胞的細(xì)胞膜，去除