生物（人教版選修1）課件專題5課題1DNA的粗提取與鑒定

專題五DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)課題一DNA的粗提取與鑒定1．說(shuō)出DNA的物理化學(xué)性質(zhì)；2．闡述DNA粗提取及鑒定的原理。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選用一定的______________________________________________________。對(duì)于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA與_________、__________和________等在_____________________的差異，提取DNA，去除其他成分。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RNA蛋白質(zhì)脂質(zhì)物理和化學(xué)性質(zhì)方面2．提取方法與原理(1)利用DNA的溶解性。DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的__________中溶解度不同，利用這一特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)柠}濃度就能使________充分溶解，而使雜質(zhì)沉淀，或者相反，以達(dá)到分離目的。在____________NaCl溶液濃度下，DNA的溶解度最小。此外，DNA不溶于__________溶液，但是細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)能溶于其中。利用這一原理，可以將DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步地分離。NaCl溶液DNA0.14mol/L酒精(2)利用DNA對(duì)酶、高溫和洗滌劑的耐受性。蛋白酶能水解__________，但是對(duì)________沒(méi)有影響。大多數(shù)蛋白質(zhì)不能忍受__________℃的高溫，而DNA在________℃以上才會(huì)變性。洗滌劑能夠____________，但對(duì)DNA沒(méi)有影響。3．DNA的鑒定在__________的條件下，DNA遇__________會(huì)被染成________色，因此__________可以作為鑒定DNA的試劑。鑒定時(shí)溶液顏色的深淺與溶液中DNA含量的多少有關(guān)。蛋白質(zhì)DNA60～8080瓦解細(xì)胞膜沸水浴二苯胺藍(lán)二苯胺1．DNA在NaCl溶液中的溶解度是如何變化的？提示：當(dāng)NaCl溶液物質(zhì)的量濃度低于0.14mol/L時(shí)，DNA的溶解度隨NaCl溶液物質(zhì)的量濃度的增加而逐漸降低；當(dāng)NaCl溶液物質(zhì)的量濃度高于0.14mol/L時(shí)，DNA的溶解度隨NaCl溶液物質(zhì)的量濃度的增加而逐漸升高。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1．實(shí)驗(yàn)材料的選取選用___________________的生物組織，如雞血、菜花、洋蔥等。2．實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程(1)破碎細(xì)胞，提取含DNA的濾液①動(dòng)物細(xì)胞：以雞血為例，在雞血細(xì)胞液中加入一定量的__________，同時(shí)用__________攪拌，過(guò)濾后收集濾液。②植物細(xì)胞：以洋蔥為例，先將洋蔥切碎，加入一定量的______________，充分?jǐn)嚢韬脱心?，過(guò)濾后收集研磨液。DNA含量相對(duì)較高蒸餾水玻璃棒洗滌劑和食鹽(2)去除濾液中的雜質(zhì)①方案一：通過(guò)控制____________的濃度去除雜質(zhì)。②方案二：直接在濾液中加入__________，反應(yīng)10min～15min，嫩肉粉中的____________能夠分解蛋白質(zhì)。③方案三：將濾液放在60℃～75℃的恒溫水浴箱中保溫10min～15min，使蛋白質(zhì)變性而與DNA分離。NaCl溶液嫩肉粉木瓜蛋白酶(3)DNA析出在濾液中加入同體積、冷卻的__________(體積分?jǐn)?shù)為95%)，靜置2min～3min，溶液中會(huì)出現(xiàn)____________

(DNA)，用玻璃棒____________攪拌，卷起絲狀物。酒精溶液白色絲狀物沿一個(gè)方向(4)DNA鑒定①設(shè)計(jì)：A組：試管中加入__________和2mol/LNaCl溶液5mL；B組：試管中加入2mol/L__________5mL。然后，向兩支試管中各加入4mL二苯胺試劑。②條件：在________中加熱5min。③結(jié)果：A組________，B組_________。絲狀物NaCl溶液沸水變藍(lán)不變藍(lán)3．操作提示(1)以血液為實(shí)驗(yàn)材料，每100mL血液中需要加入3g__________，防止血液凝固。(2)加入__________后，動(dòng)作要輕緩、柔和，否則容易產(chǎn)生大量的__________。加入酒精和用____________時(shí)，動(dòng)作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導(dǎo)致DNA分子不能形成__________。(3)二苯胺試劑必須__________，否則會(huì)變成淺藍(lán)色，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。檸檬酸鈉洗滌劑泡沫玻璃棒攪拌絮狀沉淀現(xiàn)配現(xiàn)用2．制備雞血細(xì)胞液時(shí)，要在新鮮的雞血中加入檸檬酸鈉的原因是什么？提示：制備雞血細(xì)胞液時(shí)，要在新鮮的雞血中加入抗凝劑——檸檬酸鈉，防止血液凝固。其原理是檸檬酸鈉能與血漿中Ca2＋發(fā)生反應(yīng)，生成檸檬酸鈣絡(luò)合物，血漿中游離的Ca2＋大大減少，血液便不會(huì)凝固，因?yàn)殡u血紅細(xì)胞、白細(xì)胞都有細(xì)胞核，DNA主要存在于細(xì)胞核中，所以在離心或靜置沉淀后，要分離出上層清液——血漿。在DNA的析出的步驟中用到玻璃棒攪拌時(shí)，注意動(dòng)作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導(dǎo)致DNA分子不能形成絮狀沉淀。一、DNA與蛋白質(zhì)理化性質(zhì)的區(qū)別1．DNA對(duì)酶、高溫、洗滌劑的耐受性與蛋白質(zhì)的區(qū)別DNA蛋白質(zhì)蛋白酶沒(méi)影響水解高溫80°C以上才會(huì)變性60～80°C會(huì)變性洗滌劑沒(méi)影響瓦解細(xì)胞膜(破壞膜中的蛋白質(zhì)分子)2.溶解度的區(qū)別1．DNA在下列濃度的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溶液中的溶解度隨NaCl的濃度而變化。在濃度為2mol/L的NaCl溶液中DNA充分溶解，加蒸餾水降低NaCl溶液濃度，使DNA析出。加水太多，溶液過(guò)稀，會(huì)使DNA分子重新溶解。答案：C二、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程1．材料的選擇①首先選擇含有DNA的生物材料。②選用DNA含量相對(duì)較高的生物組織，成功率較大。2．材料的制備(以動(dòng)物雞血材料為例)3．方法步驟溶解核內(nèi)DNA：上述濾液＋2mol/L的NaCl溶液，玻璃 棒沿同一方向攪拌過(guò)濾除去不溶雜質(zhì)析出含DNA的絲狀物：向上述濾液緩緩加入蒸餾水，并 輕輕地沿一個(gè)方向攪拌，出現(xiàn)絲 狀物，當(dāng)絲狀物不再增加時(shí)，停 止加水(此時(shí)NaCl濃度為0.14 mol/L)過(guò)濾出含DNA的絲狀物：用多層紗布過(guò)濾，含DNA的絲 狀物留在紗布上DNA絲狀物再溶解：再次用2mol/L的NaCl溶液溶解DNA提取含雜質(zhì)較少的DNA：將上述濾液＋體積分?jǐn)?shù)95%的 冷酒精靜置2～3min，溶液中 出現(xiàn)白色絲狀物，用玻璃棒沿 一個(gè)方向攪拌，卷起絲狀物DNA鑒定：將絲狀物溶入0.015mol/L的氯化鈉溶液中， 加入二苯胺試劑，沸水浴中加熱5分鐘，待試 管冷卻后觀察試管中溶液顏色變化。DNA鑒定：將絲狀物溶入0.015mol/L的氯化鈉溶液中，加入二苯胺試劑，沸水浴中加熱5分鐘，待試管冷卻后觀察試管中溶液顏色變化。2．與析出DNA黏稠物有關(guān)的敘述，不正確的是(

)A．操作時(shí)緩緩滴加蒸餾水，降低DNA的溶解度B．在操作時(shí)，用玻璃棒輕緩攪拌，以保證DNA分子完整C．加蒸餾水可同時(shí)降低DNA和蛋白質(zhì)的溶解度，兩者均可析出D．當(dāng)絲狀黏稠物不再增加時(shí)，此時(shí)NaCl溶液的濃度相當(dāng)于0.14mol/L解析：向含有DNA的溶液中加入蒸餾水后，NaCl溶液的濃度會(huì)變小，當(dāng)NaCl溶液的濃度為0.14mol/L時(shí)，DNA的溶解度最小而析出。答案：C三、實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵及注意事項(xiàng)1．在取新鮮雞血的同時(shí)加入抗凝劑，使血液分層，取下層血細(xì)胞沉淀。2．實(shí)驗(yàn)材料選用雞血細(xì)胞液，而不用雞全血的主要原因是遺傳物質(zhì)DNA主要存在于血細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)。3．盛放雞血細(xì)胞液的容器，最好是塑料容器。玻璃表面帶電荷，雞血細(xì)胞破碎以后釋放出的DNA中的磷酸基也帶電荷，因而容易被玻璃容器吸附，提取到的DNA就會(huì)更少。因此，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最好使用塑料的燒杯和試管，可以減少提取過(guò)程的DNA的損失。4．破碎細(xì)胞，釋放DNA過(guò)程中，若是血細(xì)胞液，加水后必須充分?jǐn)嚢?，否則血細(xì)胞核不會(huì)充分破碎，溶解出的DNA量就會(huì)減少；若是菜花，則應(yīng)與研磨液充分混合，目的是破碎細(xì)胞壁，研磨不充分會(huì)使細(xì)胞核內(nèi)的DNA釋放不完全，提取的DNA量變少，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)致看不到絲狀沉淀物、用二苯胺鑒定不顯示藍(lán)色等。5．洗滌劑是多組分的混合物，在嚴(yán)格的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中很少使用。實(shí)驗(yàn)室提取高純度的DNA時(shí)，通常使用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、十二烷基硫酸鈉(SDS)或吐溫等化學(xué)試劑。6．實(shí)驗(yàn)中有兩次使用蒸餾水。第一次加蒸餾水是為了使血細(xì)胞吸水膨脹破裂；第二次加蒸餾水是為了稀釋NaCl溶液使DNA析出。7．實(shí)驗(yàn)中共有3次過(guò)濾。過(guò)濾時(shí)使用的紗布層數(shù)與取其濾液或黏稠物有關(guān)。第1、3次要收集其濾液，使用的紗布為1～2層，第2次要收集其濾出的黏稠物，使用的紗布為多層。過(guò)濾時(shí)采用單層紗布或尼龍布，不能使用濾紙，以減少DNA的損失。8．實(shí)驗(yàn)中有6次攪拌，除最后一次攪拌外，前5次攪拌均要朝向一個(gè)方向，并且在析出DNA、DNA再溶解和提取中，各步攪拌都要輕緩，玻璃棒不要直插燒杯底部，以防止DNA分子斷裂。9．提取DNA絲狀物用玻璃棒攪拌時(shí)，要緩緩沿一個(gè)方向攪拌，而且不能直接觸碰燒杯壁，以便獲得較完整的DNA分子。10．用冷酒精濃縮和沉淀DNA時(shí)，所用的體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精必須充分預(yù)冷才能使用，冷酒精與含有DNA的氯化鈉溶液的體積比是1∶1。因?yàn)榈蜏乜梢种坪怂崴饷傅幕钚?，防止降解DNA；降低分子的運(yùn)動(dòng)，易于形成沉淀析出；低溫有利于增加DNA分子柔韌性，減少斷裂。11．鑒定實(shí)驗(yàn)所得的絲狀物的主要成分是DNA，除了可用二苯胺做鑒定試劑外，還可用甲基綠試劑直接滴在玻璃棒上的絲狀物上，因甲基綠與DNA親和力強(qiáng)，所以若絲狀物被染成綠色則證明該物質(zhì)是DNA。3．在DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中，將第三次過(guò)濾獲得的紗布上含有的DNA的黏稠物(含有較多雜質(zhì))分別處理如下：序號(hào)操作過(guò)程①放入2mol/L的NaCl溶液，攪拌后過(guò)濾②再加0.14mol/L的NaCl溶液，攪拌后過(guò)濾③再加入冷卻的、同體積的體積分?jǐn)?shù)為

95%酒精溶液，用玻璃棒沿一個(gè)方向攪拌，卷起絲狀物上述操作過(guò)程正確的是(

)A．①② B．①②③C．①③ D．②③解析：第三次過(guò)濾后紗布上的是粗提取的DNA，此DNA還含有雜質(zhì)，因此將其溶于2mol/L的NaCl溶液中，再進(jìn)行過(guò)濾，以除去不溶于2mol/L的NaCl溶液的雜質(zhì)。然后向?yàn)V液中加入同體積的、冷卻的體積分?jǐn)?shù)為95%酒精即可析出DNA。然后挑出DNA進(jìn)行鑒定。答案：CDNA的粗提取

下圖為“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)實(shí)驗(yàn)材料選用雞血細(xì)胞液，而不用雞全血，主要原因是雞血細(xì)胞液中有較高含量的__________。(2)在圖A所示的實(shí)驗(yàn)步驟中加蒸餾水的目的是________，通過(guò)圖B所示的步驟取得濾液，再在溶液中加入2mol/L的NaCl溶液的目的是__________________，圖C所示實(shí)驗(yàn)步驟中加蒸餾水的目的是_____________________________。(3)為鑒定實(shí)驗(yàn)所得絲狀物的主要成分是DNA，可滴加__________溶液，結(jié)果絲狀物被染成淺綠色。解析：“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)材料選用雞血細(xì)胞液，而不用雞全血，主要原因是DNA主要儲(chǔ)存于細(xì)胞核內(nèi)，而不在血漿內(nèi)，使用雞血細(xì)胞液提高材料中的細(xì)胞數(shù)量和DNA含量，從而可以保證實(shí)驗(yàn)?zāi)芴崛〉阶銐蛄康腄NA。圖A、B、C所示為本實(shí)驗(yàn)的三個(gè)關(guān)鍵步驟。圖A通過(guò)添加蒸餾水，血細(xì)胞與蒸餾水相混合而使血細(xì)胞處于極度低滲的環(huán)境之中，細(xì)胞因大量吸水而導(dǎo)致最終破裂，并釋放出胞內(nèi)物。圖B通過(guò)紗布過(guò)濾使血細(xì)胞釋放出的DNA濾入收集的濾液中(將大量膠狀物濾出)，再在濾液中加入2mol/L的NaCl溶液使DNA的溶解度增加。

DNA在不同濃度的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溶液中的溶解度為水中的2倍。圖C在DNA濃鹽溶液中加入蒸餾水(大量)，可使NaCl溶液的濃度降低，由于DNA在較低濃度的NaCl溶液中溶解度很低(在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，濃度再變小則DNA溶解度將增大)，DNA析出，經(jīng)過(guò)濾等手段可以收集到DNA。甲基綠為比較常用的細(xì)胞核染色劑，染色后細(xì)胞核、染色體呈綠色，屬堿性染料，可以用來(lái)鑒定DNA。答案：(1)DNA(2)使血細(xì)胞破裂使濾液中的DNA溶于濃鹽溶液使DNA析出(3)甲基綠DNA的鑒定

實(shí)驗(yàn)中對(duì)DNA進(jìn)行鑒定時(shí)，做如下操作：

試管序號(hào)AB1加入物質(zhì)的量濃度為2mol/LNaCl溶液5mL加入物質(zhì)的量濃度為2mol/LNaCl溶液5mL2不加加入提取的DNA絲狀物攪拌3加4mL二苯胺，混勻加4mL二苯胺，混勻4沸水浴5min沸水浴5min實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)根據(jù)上圖，完成表格空白處的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。(2)對(duì)B試管，完成1、2、3的操作后溶液顏色如何？________________________________________。(3)在沸水中加熱的目的是__________________，同時(shí)說(shuō)明DNA對(duì)高溫有較強(qiáng)的__________。(4)A試管在實(shí)驗(yàn)中的作用是_______________________。(5)B試管中溶液顏色的變化程度主要與________有關(guān)。解析：本題主要考查DNA分子的鑒定。A、B兩試管形成對(duì)照，B試管中含DNA絲狀物，A試管中不含，起對(duì)照作用，其他條件均完全相同。本實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)反應(yīng)條件是沸水浴加熱5min，加快顏色反應(yīng)的速度，觀察對(duì)比兩試管的顏色時(shí)要等到冷卻以后。答案：(