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1、名校名 推荐专题 5 DNA 与蛋白质技术课题 5.1 DNA 的粗提取与鉴定一、【 课题目标】（一）知识与技能1、通过尝试对植物或动物组织中的DNA进行粗提取，了解DNA的物理化学性质。2、理解 DNA粗提取与鉴定的原理（二）过程与方法掌握 DNA如提取计数，能利用DNA的性质进行实验设计和操作（三）情感、态度与价值观通过对 DNA的粗提取的实验过程的设计及操作，锻炼科学的思维方法，培养实事求是的科学态度。二、【课题重点】DNA的粗提取和鉴定方法三、【课题难点】DNA的粗提取和鉴定方法四、【教学方法】启发式教学五、【教学工具】多媒体课件六、【教学过程】（一）引入新课无论是果胶酶还是加酶洗衣粉
2、中的酶制剂，都是从细胞中提取出来的。从今天开始，我们学习生物化学成分的提取与改造技术。（二）进行新课1基础知识1 1DNA粗提取的原理提取 DNA的原理包括DNA的溶解性和耐受性两个方面。问：提取DNA的溶解性原理包括哪些方面？DNA在不同浓度NaCl 溶液中溶解度不同；DNA不溶于酒精。111 分析图 5 1。DNA在不同浓度 NaCl 溶液中溶解度有何特点？要使 DNA溶解，需要使用什么浓度？要使 DNA析出，又需要使用什么浓度？在 0.14mol/L时溶解度最小；较高浓度可使DNA溶解； 0.14mol/L可使 DNA析出。1 1 2 在溶解细胞中的DNA时，人们通常选用2mol/LNa
3、Cl溶液；将DNA分子析出的方法是向溶有DNA的 NaCl 溶液中缓慢注入蒸馏水，以稀释NaCl 溶液。酒精是一种常用有机溶剂，但DNA却不能溶于酒精（特别是 95冷却酒精），但细胞中蛋白质可溶于酒精。问：采用 DNA不溶于酒精的原理，可以达到什么目的？将 DNA和蛋白质进一步分离。1 1 3 提取 DNA还可以利用 DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性原理。利用该原理时，应选用怎样的酶和怎样的温度值？蛋白酶，因为酶具有专一性，蛋白酶只水解蛋白质而不会对DNA产生影响。温度值为60 80，因为该温度值蛋白质变性沉淀，而DNA不会变性。补充： DNA的变性是指DNA分子在高温下解螺旋，其温度在80以
4、上，如在PCR技术中 DNA变性温度1名校名 推荐在 95。思考：观察图5-2 ，洗涤剂在提取DNA中有何作用？洗涤剂将细胞膜上的蛋白质，从而瓦解细胞膜。1 2DNA的鉴定原理当鉴定提取出的物质是否是DNA时，需要使用什么指示剂进行鉴定？在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺呈现蓝色。原理总结。通过利用不同浓度NaCl 溶液溶解或析出DNA，可以从细胞中提取和提纯DNA；再利用酒精进一步将DNA与蛋白质分离开来，达到提纯的目的；最后利用二苯胺试剂鉴定提取的物质是否是DNA。2实验设计2 1 实验材料2.1.1不同生物的组织中DNA含量不同。在选取材料时，应本着DNA含量高、材料易得、便于提取的原则。你
5、认为教材提供的材料中哪些不适合提取DNA？哺乳动物的血液和液体培养基中的大肠杆菌。2.1.2从核 DNA数目来看，猪 38 条，鸡 78 条，哺乳动物血0 条，猕猴桃58 条，洋葱16 条，豌豆 14条，菠菜12 条，大肠杆菌 1 条。请选择动植物材料各一种。鸡血、猕猴桃。2 2 破碎细胞，获取含DNA的滤液若选用鸡血和洋葱作实验材料，则怎样获取含DNA的滤液？在鸡血细胞液中加入一定量蒸馏水并用玻棒搅拌，过滤后收集滤液；切碎洋葱，加入一定量洗涤剂和食盐，搅拌研磨，过滤后收集滤液。在以上实验中，加入蒸馏水、洗涤剂和食盐的作用分别是什么？过滤时应当选用（滤纸、尼龙布）。血细胞在蒸馏水中大量吸水而张
6、裂；洗涤剂瓦解细胞膜；食盐溶解DNA物质；选用尼龙布进行过滤。在处理植物组织时需要进行研磨，其目的是什么？研磨不充分产生什么结果？破碎细胞壁，使核物质容易溶解在NaCl 溶液中；研磨不充分会使DNA的提取量减少。具体做法。 10mL鸡血 20mL蒸馏水同方向搅拌3 层尼龙布过滤滤液2 3 去除滤液中的杂质最初获得的DNA滤液含有蛋白质、脂质等杂质，需要进一步提纯DNA。阅读教材提供的三种方法，分析其中的原理。方案一的原理是 DNA在不同浓度 NaCl 溶液中溶解度不同； 方案二的原理是蛋白酶分解蛋白质， 不分解DNA；方案三的原理是蛋白质和 DNA的变性温度不同。具体做法。方案一： 30mL滤
7、液 35gNaCl同方向搅拌，DNA溶解加入蒸馏水DNA析出过滤得到过滤物放到 2mol/LNaCl 溶液中溶解 DNA-NaCl 溶解液方案二： 30mL滤液嫩肉粉（木瓜蛋白酶）静置1015 分钟 DNA滤液方案三： 30 滤液 60 67处理过滤获得DNA滤液2 4DNA析出与鉴定在滤液中仍然含有一些杂质，怎样除去这些杂质呢？得到的DNA呈何颜色？滤液与等体积的冷却酒精混合均匀，静置2 3 分钟，析出的白色丝状物就是DNA。 DNA呈白色。怎样鉴定析出的白色丝状物就是DNA呢？阅读教材。2名校名 推荐 。 述DNA的 定 程。具体做法。 管2 支， 号甲乙各加等量5mLNaCl溶液甲中放入
8、少量白色 状物，使之溶解各加 4mL二苯胺，混合均匀沸水浴5min 察 色 化3 操作制 血 胞液加 檬酸 ，静置或离心破碎 胞， 放 DNA 加蒸 水，同一方向快速通方向 拌 ，除去 胞壁、 胞膜等。溶解核内 DNA 加入 NaCl 至 2mol/L ，同一方向 慢 拌DNA析出 加蒸 水至 0.14mol/L ， ，在溶解到 2mol/L 溶液中除去 胞 中的大部分物 。DNA初步 化与等体 95冷却酒精混合，析出白色 状物除去核蛋白、RNA、多糖等。DNA 定二苯胺，沸水浴，呈 色其它注意事 ：在 血中加入 檬酸 防止凝固； 血静置或离心以提高 胞 液 度；使用塑料 杯；使用尼 布 ；玻
9、棒沿同一方向 拌；玻棒 拌要 慢（ 胞破裂快速 拌）；玻棒不要碰到 杯壁；二苯胺 要 用 配等。 了提高 DNA 度，在科学 中通常使用的洗 有十六 基三甲基溴化 （ CTAB）、十二 基硫酸 （ SDS）。（三） 堂 、点 原理DNA 在不同 度NaCl 溶液中溶解度不同DNA 与其他 胞成分在酒精中溶解度不同DNADNA 和蛋白 、 高温和洗 耐受性不同的DNA 与二苯胺呈 色反 粗提DNA 粗提取 适宜材料破碎 胞取与鉴DNA 的 化DNA 的溶解和析出定 定 DNA与二苯胺混合，沸水浴，呈 色反 （四） 例探究例 1 在 DNA分子的粗提取 中，两次向 杯中加入蒸 水的作用是（）A.
10、稀 血液、冲洗 品B.使血 胞破裂，降低NaCl 度使 DNA析出C.使血 胞破裂，增大DNA溶解度D.使血 胞破裂，提取含 少的DNA解析：在 程中，第一次加入蒸 水的目的是使血 胞 度吸水而破裂，以便核物 溶解。第二次加入蒸 水是 了降低NaCl 度至 0.14mol/l，因 此 的DNA溶解度最小，可使DNA析出。例 2在制 血 胞液的 程中，加入 檬酸 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： 檬酸 的作用是利用 檬酸根离子与血 中 Ca2+离子 合成 檬酸 ，降低 Ca2+离子 度，使有关凝血 活性降低。因此 檬酸 是抗凝血物
11、，防止凝血，有利于 血 胞液的制 。答案： A3名校名 推荐综合应用例 3 DNA 在 NaCl 溶液中溶解度有二重性，随着NaCl 溶液的变化而变化。（ 1）请在下列NaCl 溶液中选出溶解度能使DNA析出最彻底的一种（）和溶解度最高的一种（）A. 0.14mol/lB. 2mol/lC. 0.15mol/lD. 0.3mol/l（ 2）DNA不溶于酒精溶液， 但细胞中的某些物质却可以溶于酒精溶液，利用这一原理可以_ ，可以推测溶于酒精中的物质可能有_ 。（ 3）利用 DNA与 _变蓝色的特性， 将该物质作为鉴定 _的试剂。其实验过程要点是向放有 _的试管中加热 4ml 的 _。混合均匀后，
12、将试管置于 _5min，待试管 _，观察试管中溶液颜色的变化，这个实验也说明 DNA耐 _温。解析：根据实验原理可知DNA在 0.14mol/l的 NaCl 溶液中溶解度最低，在高浓度2mol/l中，溶解度最高。 DNA存在于染色体上，为了把DNA和其他物质分开，采取DNA不溶于酒精的方法，目的是除去杂质；利用 DNA与二苯胺（沸水浴）成蓝色的特性，可以鉴定提取的DNA。答案：（ 1）A； B（ 2）除去杂质；某些脂类、蛋白质、糖类或其他大分子物质（ 3）二苯胺； DNA； DNA；二苯胺试剂；沸水中水浴加热；冷却后；高（五）巩固练习1. 在研究 DNA的基因样本前，采集来的血样需要蛋白水解酶
13、处理，然后用有机溶剂除去蛋白质。用蛋白水解酶处理血样的目的是（）A. 除去血浆中的蛋白质B.除去染色体上的蛋白质C.除去血细胞表面的蛋白质D. 除去血细胞中的所有的蛋白质，使DNA释放，便于进一步提纯2与析出 DNA粘稠物有关的叙述，不正确的是（）A. 操作时缓缓滴加蒸馏水，降低DNA的溶解度B. 在操作 A 时，用玻璃棒轻缓搅拌，以保证DNA分子完整C. 加蒸馏水可同时降低DNA和蛋白质的溶解度，两者均可析出D. 当丝状粘稠物不再增加时，此时NaCl 的浓度相当于 0.14mol/L3洗涤剂能够瓦解（），但对 DNA没有影响。A. 细胞壁B. 细胞膜C. 细胞核D.细胞质4在沸水浴的条件下，
14、DNA遇（）会被染成蓝色。A. 斐林试剂B.苏丹染液C.双缩脲试剂 D.二苯胺5在 DNA提取过程中，最好使用塑料试管和烧杯，目的是（）A. 不易破碎B.减少提取过程中DNA的损失 C. 增加 DNA的含量 D.容易洗刷6下列操作中，对DNA的提取量影响最小的是（）A. 使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，放出DNA等核物质B. 搅拌时，要使用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌C. 在“析出 DNA粘稠物”时，要缓缓加蒸馏水，直至溶液中粘稠物不再增加D. 在用酒精沉淀 DNA时，要使用冷酒精，甚至再将混合液放入冰箱中冷却E 在 DNA的溶解和再溶解时，要充分搅拌7 DNA的粗提取中，将与滤液体积相等的、冷却的
15、（），静置2 3min，溶液中会出现白色丝状物。A.0 9%的 NaClB.0.14mol/L的 NaCl 溶液C.质量分数15%的 HCl D. 体积分数为95%的酒精溶液8. 以血液为实验材料时，需要向血液中加入（），防止血液凝固。A. 醋酸钠B.龙胆紫C.柠檬酸钠D.醋酸洋红4名校名 推荐9. 在向溶解DNA的 NaCl 溶液中，不断加入蒸馏水的目的是（）A. 加快溶解DNA的速度B.加快溶解杂质的速度C.减少 DNA的溶解度，加快DNA析出D.减小杂质的溶解度，加快杂质的析出10. 去除滤液中的杂质时，直接在滤液中加入嫩肉粉，利用嫩肉粉中的（）分解蛋白质。A. 胃蛋白酶B.胰蛋白酶C.
16、木瓜蛋白酶D.肠肽酶答案： DCBDB BDCCC七、【课余作业】1、为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？2加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么八、【教学体会】生物体的性状之所以能够遗传给后代，是由于生物体内具有DNA或 RNA这些遗传物质。 在教学过程中，教师应当引导学生分析插图，通过图像理解DNA的溶解度，并且掌握分离DNA的原理。教材在实验设计中关于去除滤液中杂质的第二、第三个方案，正是利用了上述不同的特性，从而达到分离DNA和蛋白质的目的。九、【资料袋】解开 DNA的秘密当发现基因就是 DNA后，人们还是想知道，这个 DNA是怎么样的一种东西，它又是通过什么具体的办法把生命的那么多信息传递给
17、新的接班人的呢？首先人们想知道DNA是由什么组成的， 人类总是爱这样刨问底。结果有一个叫莱文的科学家通过研究，发现 DNA是由四种更小的东西组成，这四种东西的总名字叫核苷酸，就像四个兄弟一样，它们都姓核苷酸，但名字却有所不同，分别是腺嘌呤(A) 、鸟嘌呤 (G) 、胞嘧啶 (C) 和胸腺嘧啶 (T) ，这四种名字很难记，不过只要记住DNA是由四种核苷酸只是随便聚在一起的、而且它们相互的连接没有什么规律，但后来核苷酸其实不一样，而且它们相互组合的方式也千变万化，大有奥秘。现在，人们已基本上了解了遗传是如何发生的。20 世纪的生物学研究发现：人体是由细胞构成的，细胞由细胞膜、细胞质和细胞核等组成。
18、已知在细胞核中有一种物质叫染色体，它主要由一些叫做脱氧核糖核酸（ DNA）的物质组成。生物的遗传物质存在于所有的细胞中，这种物质叫核酸。核酸由核苷酸聚合而成。每个核苷酸又由磷酸、核糖和碱基构成。碱基有五种，分别为腺嘌呤（ A）、鸟嘌呤（ G）、胞嘧啶（ C）、胸腺嘧啶（ T）和尿嘧啶（ U）。每个核苷酸只含有这五种碱基中的一种。单个的核苷酸连成一条链，两条核苷酸链按一定的顺序排列，然后再扭成“麻花”样，就构成脱氧核糖核酸（ DNA）的分子结构。在这个结构中，每三个碱基可以组成一个遗传的“密码”，而一个DNA上的碱基多达几百万，所以每个 DNA就是一个大大的遗传密码本，里面所藏的遗传信息多得数不清，这种 DNA分子就存在于细胞核中的染色体上。它们会随着细胞分裂传递遗传密码。人的遗传性状由密码来传递。人大概有2.5 万个基因，而每个基因是由密码来决定的。人的基因中既有相同的部分，又有不同的部分。不同的部分决定人与人的区别，即人的多样性。人的 DNA共有 30 亿个遗传密码，排列组成约 2.5 万个基因。5