課題1

DNA的粗提取與鑒定課標領航1．說出DNA的物理、化學性質。2．概述DNA粗提取和鑒定的原理。3．嘗試對動物或植物組織的DNA進行粗提取。【重點】

DNA粗提取和鑒定的原理。【難點】

DNA粗提取的操作過程。情境導引DNA的提取是現代生物技術進行,中藥鑒別的最關鍵步驟。總DNA的有,效提取要求材料中的DNA盡可能少的,降解。不同的研究目的對DNA的純度,和量的要求不盡相同。基礎自主梳理一、提取生物大分子的基本思路1．基本思路選用一定的______________方法分離具有不同物理或化學性質的生物大分子。2．提取DNA的方法(1)概念：利用DNA與RNA、______和脂質等在物理和化學性質方面的差異，提取DNA，去除其他成分。物理或化學蛋白質(2)原理①分離DNA和蛋白質等其他成分在不同濃度的______溶液中溶解度不同，利用這一特點選擇適當的_______就能使DNA充分溶解，而使雜質沉淀，或者相反，以達到分離目的。②提純a．DNA不溶于__________，但是某些蛋白質則可溶于其中。b．蛋白酶能水解蛋白質，但是對_______沒有影響。NaCl鹽濃度酒精溶液DNAc．大多數蛋白質不能忍受60～80℃的高溫而發生變性，而DNA在_____以上才會變性。d．洗滌劑能夠瓦解細胞膜，但對DNA沒有影響。利用以上原理可以將DNA與蛋白質進一步分離。③鑒定在沸水浴的條件下，DNA被________染成藍色。80

℃二苯胺思考感悟

1．在什么濃度下，DNA的溶解度最小？DNA在NaCl溶液中的溶解度是如何變化的？【提示】

DNA在物質的量濃度為0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低；當NaCl溶液物質的量濃度低于0.14mol/L時，DNA的溶解度隨NaCl溶液物質的量濃度增加而逐漸降低；當NaCl溶液物質的量濃度高于0.14mol/L時，DNA的溶解度隨NaCl溶液物質的量濃度增加而逐漸升高。二、實驗設計1．實驗材料的選取選用DNA含量相對_____的生物組織。2．破碎細胞，獲取含DNA的濾液(1)動物細胞的破碎——以雞血為例在雞血細胞液中加入一定量的________，同時用玻璃棒攪拌，過濾后收集濾液即可。(2)植物細胞的破碎——以洋蔥為例先將洋蔥切碎，然后加入一定的_____________，進行充分攪拌和研磨，過濾后收集研磨液。較高蒸餾水洗滌劑和食鹽3．去除濾液中的雜質(1)方案一：通過控制_________的濃度去除雜質.(2)方案二：直接向濾液中加入嫩肉粉，反應10～15min，嫩肉粉中的____________能夠分解蛋白質。(3)方案三：將濾液放在60～75℃的恒溫水浴箱中保溫10～15min，注意嚴格控制溫度范圍，使_________沉淀析出而DNA分子還未變性，可以將DNA與蛋白質分離。NaCl溶液木瓜蛋白酶蛋白質4．DNA的進一步提純利用DNA不溶于冷卻的酒精溶液這一原理，可從濾液中析出較純凈的DNA，此時DNA的狀態為_________________。5．DNA的鑒定將呈_________________溶解于5mL物質的量濃度為2mol/L的NaCl溶液中，再加入4mL的二苯胺試劑，____________加熱5min，冷卻后觀察溶液的顏色。注意要同時設置______實驗。白色絲狀物絲狀物的DNA沸水浴對照思考感悟

2．為什么選用雞血作實驗材料？用哺乳動物的血作實驗材料可以嗎？【提示】雞血經濟且易制得，雞血紅細胞、白細胞都具有細胞核，含大量DNA。哺乳動物的紅細胞沒有細胞核，DNA含量較低，因而不宜作實驗材料。三、操作提示1．以血液為實驗材料時，每100mL血液中需要加入3g____________，防止血液凝固。2．加入洗滌劑后，動作要輕緩、柔和，否則容易產生大量的泡沫。加入酒精和用______________時,動作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導致DNA分子不能形成絮狀沉淀。3．二苯胺試劑要___________。檸檬酸鈉玻璃棒攪拌現配現用核心要點突破要點一提取DNA的方法1．DNA粗提取的原理DNA與蛋白質在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同。溶解規律2mol/LNaCl0.14mol/LNaClDNA溶解析出蛋白質NaCl濃度從2mol/L降低過程中，溶解度逐漸增大部分發生鹽析沉淀溶解由上表可以看出，在NaCl為2mol/L時，DNA溶解,而部分蛋白質發生鹽析而生成沉淀，通過過濾可除去部分蛋白質；在NaCl為0.14mol/L時，DNA析出，過濾可除去溶解的部分蛋白質。2．實驗操作過程(1)材料的選擇①首先選擇含有DNA的生物材料。②選用DNA含量相對較高的生物組織，成功率較大。(2)材料的制備(以動物雞血材料為例)

(3)方法步驟特別提醒進一步提取DNA時，可以用冷卻的體積分數為95%的酒精溶液，它主要有三個優點：①抑制核酸水解酶的活性，防止DNA降解；②降低分子運動，易于形成沉淀析出；③低溫可以增加DNA分子的柔韌性，減少斷裂。 (2011年威海市高二檢測)下圖為“DNA的粗提取與鑒定”實驗裝置，請據圖回答：例1(1)實驗材料選用雞血細胞液，而不用雞全血，主要原因是雞血細胞液中有較高含量的________。(2)在圖A所示的實驗步驟中加蒸餾水的目的是________________，通過圖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所示實驗步驟中加蒸餾水的目的是______________。(3)為鑒定實驗所得絲狀物的主要成分是DNA，可滴加________溶液，結果絲狀物被染成淺綠色。【嘗試解答】

(1)DNA

(2)使血細胞破裂使濾液中的DNA溶于濃鹽溶液使DNA析出(3)甲基綠【解析】

“DNA的粗提取與鑒定”實驗材料選用雞血細胞液，而不用雞全血，主要原因是DNA主要儲存于細胞核內，而不在血漿內，使用雞血細胞液提高材料中的細胞數量和DNA含量，從而可以保證實驗能提取到足夠量的DNA。圖A、B、C所示為本實驗的三個關鍵步驟。圖A通過添加蒸餾水，血細胞與蒸餾水相混合而使血細胞處于極度低滲的環境之中，細胞因大量吸水而導致最終破裂，并釋放出胞內物。圖B通過紗布過濾使血細胞釋放出的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NaCl溶液中溶解度只有水中的1%，而在1mol/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，經過濾等手段可以收集到DNA。甲基綠為比較常用的堿性染料，它可以使DNA呈綠色，故可以用來鑒定DNA。【互動探究】

(1)制備雞血細胞液時，要在新鮮的雞血中加入檸檬酸鈉的原因是什么？(2)析出DNA時為什么要用冷卻的酒精溶液？【提示】

(1)制備雞血細胞液時，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＋發生反應，生成檸檬酸鈣絡合物，血漿中游離的Ca2＋大大減少，血液便不會凝固，因為雞血紅細胞、白細胞都有細胞核，DNA主要存在于細胞核中，所以在離心或靜置沉淀后，要棄出上層清液——血漿。(2)DNA溶于一定濃度的NaCl溶液，但不溶于酒精，而冷卻的酒精可以降低分子運動，有利于DNA的聚合、析出；同時低溫有利于增加DNA分子的柔韌性以減少斷裂，便于用玻璃棒卷起；此外冷卻的酒精還可以降低并抑制核酸水解酶的活性，防止DNA降解，從而提取到較多的DNA物質。【探規尋律】

(1)實驗中三次過濾操作的比較過濾次數過濾目的第一次過濾核外物質，除去不溶的雜質第二次過濾除DNA外的其他核內物質，尤其是核蛋白第三次過濾DNA濾液(2)提取DNA過程中，三次使用玻璃棒的方法不同:①沿著同一方向快速攪拌，加速血細胞破裂，釋放DNA。②攪拌含有懸浮物的溶液時，沿著同一方向緩慢攪拌，不能直插燒杯底部，防止打碎DNA分子。③沿著同一方向緩慢攪拌并輕輕旋轉，以利于絮狀物纏繞在玻璃棒上。(3)第一次用到蒸餾水的目的是使雞血細胞吸水漲破，提取核DNA；第二次用到蒸餾水的目的是稀釋NaCl溶液，使DNA析出。要點二DNA的鑒定方法項目兩支20mL的試管1號2號實驗步驟加入2mol/L的NaCl溶液5mL5mL加入絲狀物(DNA)√用玻璃棒攪拌絲狀物溶解加入二苯胺試劑4mL4mL沸水浴加熱5min5min觀察現象不變藍變藍特別提醒實驗現象不明顯的原因(1)材料中核物質沒有充分釋放出來，如研磨不充分或蒸餾水用量不夠。(2)加入酒精后搖動或攪拌時過猛，DNA被破壞。(3)析出含DNA黏稠物時，蒸餾水沿著燒杯壁加入，可能一次加入太快。(4)實驗中多次使用玻璃棒攪拌，操作不當也會影響實驗結果。

實驗中對DNA進行鑒定時，做如下操作：例2試管序號AB1加入物質的量濃度為2mol/LNaCl溶液5mL加入物質的量濃度為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實驗現象實驗結論(1)根據上圖，完成表格空白處的實驗內容。(2)對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____________________，同時說明DNA對高溫有較強的________。(4)A試管在實驗中的作用是_________________________________________。(5)B試管中溶液顏色的變化程度主要與___________________________________有關。【嘗試解答】

(1)實驗現象：A.溶液不變藍色B．溶液逐漸變藍色實驗結論：DNA在沸水浴的條件下遇二苯胺會被染成藍色(2)溶液顏色基本不變(不呈淺藍色)(3)加快顏色反應速度耐受性(4)對照(5)DNA(絲狀物)的多少【解析】本題主要考查DNA分子的鑒定。A、B兩試管形成對照，B試管中含DNA絲狀物，A試管中不含，起對照作用，其他條件均完全相同。本實驗強調反應條件是沸水浴加熱5min，加快顏色反應的速度，觀察對比兩試管的顏色時要等到冷卻以后。【易誤警示】

(1)二苯胺要現配現