高二生物选修1教学案(三)
高二生物选修1教学案（三）
DNA的粗提取与鉴定（选修IP54）
一、实验目的：初步掌握DNA的粗提取和鉴定的方法。
二、实验原理：
1．DNA的溶解性：
思考题1：DNA在氯化钠溶液中的溶解度有什么特点？对此有什么应用？
思考题2：利用什么原理来将DNA与蛋白质分离开？
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60~80℃的高温，而DNA在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．细胞在蒸馏水中易吸水而导致细胞膜和细胞核膜的破裂，据此可得到含有核DNA的溶液。4．DNA的鉴定：
思考题3：依据什么原理来鉴定DNA？
三、实验材料：鸡血细胞液
思考题4：生活在牧区的人们，采集牛、羊和马血比较方便，他们能否选用牛、羊、马血做实验材料？为什么？
四、实验步骤：
1．制备鸡血细胞液：在鸡血中加入质量浓度为0．1g/mL的柠檬酸钠溶液，离心处理；
2．提取鸡血细胞的细胞核物质：向鸡血细胞液中加入蒸馏水，搅拌、过滤；
思考题5：加入蒸馏水的目的是什么？为什么能达到此目的？
3．溶解细胞核内的DNA：加入2mol/L的氯化钠溶液，搅拌，使DNA呈溶解状态；
4．析出含DNA的黏稠物：加入蒸馏水，用玻璃棒搅拌；
思考题6：此时加入蒸馏水的目的是什么？
5．滤取含DNA的黏稠物：过滤；
思考题7：这次过滤与上次过滤的目的一样吗？为什么？
6．将DNA的黏稠物再溶解：加入2mol/L的氯化钠溶液，搅拌，使DNA呈溶解状态；
7．过滤含有DNA的氯化钠溶液：过滤；
思考题8：这一步骤的目的是什么？
思考题9：为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质？
8．提取含杂质较少的DNA：加入冷却的95%的酒精，搅拌；
思考题10：这一步骤的目的是什么？
思考题11：为什么加入的酒精需要冷却的？
9．DNA的鉴定：取两支试管，各加入0．015mol/L的氯化钠溶液5mL，一支加入提取的DNA，两支各加入4mL的二苯胺试剂。混合均匀后置于沸水中加热。
思考题12：为什么要设置对照组？实验中能观察到什么现象？
五、课堂练习：
1．为了便于提取鸡血细胞中的DNA，下列所采取的措施中，最恰当的是：向经抗凝剂处理的鸡血液加入（）
A．蒸馏水B．ATP C．0.3g/mL的蔗糖溶液D．二氧化碳
2．下列不适宜作为DNA提取的实验材料是（）
A．鸡血细胞 B．蛙的红细胞 C．人的成熟红细胞 D．菜花
3．用过滤的方法得到细胞中的氯化钠溶液后，还要用酒精处理，可以得到较纯化的DNA．这是因为：（）
A．DNA易溶于酒精，而滤液中某些杂质不易溶于酒精B．DNA不易溶于酒精，而滤液中某些杂质易溶于酒精C．DNA和滤液中其他成分更易溶于酒精D．DNA和滤液中其他成分都不溶于酒精
4．（多选）下表是关于DNA粗提取与鉴定实验中所使用的材料、操作及其作用的表述．正确的是：试剂操作作用
A 柠檬酸钠溶液与鸡血混合防止血液凝固
B 蒸馏水与鸡血细胞混合保持细胞形状
C 蒸馏水加入到溶解有DNA的NaCl中析出DNA丝状物
D 冷却的酒精加入到过滤后DNA的NaCl中产生特定的颜色反应
①在新鲜鸡血中加入适量的柠檬酸，经离心后，除去血浆留下血细胞备用。
②取5―10ml血细胞放入50ml的塑料烧杯中，并立即注入20ml 0.015mol／L的氯化
钠溶液，快速搅拌5分钟后经滤纸过滤，取得其滤液。
③滤液中加入40ml 2mol／L的氯化钠溶液，并用玻璃棒沿一个方向快速搅拌1分钟。
④上述溶液中缓缓加入蒸馏水，同时用玻璃棒沿一个方向不停地轻轻搅拌，直到溶液
中出现丝状物为止，再进行过滤而得到含DNA的黏稠物。
实验结果是：所得到的含DNA的黏稠物极少，导致下一步试验无法进行。
（1
，，
。
(2)要进一步提取DNA时，需加入冷却的酒精，其作用是和。
(3)能否用牛血或牛肝代替鸡血做实验？为什么？
6．在DNA粗提取与鉴定的实验中，选择适当浓度
的NaCl溶液就能充分溶解DNA而使杂质沉淀，
或析出DNA过滤去除溶液中的可溶性杂质。请
在右图中作出DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线。
DNA的粗提取与鉴定参考答案
思考题：
思考题1、DNA在氯化钠溶液中的溶解度，随着氯化钠的浓度的变化而改变的。当氯化钠的物质的量浓度为0．14mol/L时，DNA的溶解度最低。利用这一原理，可以使溶解在氯化钠溶液中的DNA析出；
思考题2、DNA不溶于酒精，但细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步地分离。
思考题3、DNA遇二苯胺（沸水浴）被染成蓝色，所以可用二苯胺作鉴定。
思考题4、不能。因为哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核，仅靠白细胞和淋巴细胞中的少数DNA，在实验中很难提取到。
思考题5、加速了鸡血细胞的破裂(细胞膜和核膜的破裂)，从而释放出DNA；蒸馏水对于鸡血细胞来说是一种低渗液体，水分可以大量进入血细胞内，使血细胞胀裂。
思考题6、使氯化钠溶液浓度接近0．14mol/L，使DNA最大限度地析出。
思考题7、不一样；这次过滤是为了去除不溶于氯化钠溶液的杂质，而上次过滤是为了去除破裂的细胞膜等物质。
思考题8、除去含有DNA滤液中的杂质；
思考题9、用高盐浓度的溶液溶解DNA，能除去在高盐中不能溶解的杂质；用低盐浓度使DNA析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质。因此，通过反复溶解与析出DNA，就能够除去与DNA
溶解度不同的多种杂质。
思考题10、去除溶于酒精的杂质；
思考题11、可抑制核酸水解酶的活性，防止降解DNA；降低分子的运动，易于形成沉淀析出；低温有利于增加DNA分子柔韧性，减少断裂。
思考题12、确定二苯胺不与氯化钠发生颜色反应；实验组试管中可看到溶液变蓝色。
课堂练习：1．A2．C3．B4．AC5．（1）②中“20ml 0.015mol／L的氯化钠溶液”错误，应改为“20ml 蒸馏水”
②中“经滤纸过滤”错误，应改为“经纱布过滤”
④中“直到溶液中出现丝状物为止”错误，应改为“直到溶液中丝状物不再增加时为止”
（2）凝集DNA 溶解其他细胞物质（3）不能哺乳动物的红细胞无DNA
6．
专题5 DNA和蛋白质技术
课题1 DNA的粗提取和鉴定
1．提取DNA的方法
提取生物大分子的基本思路是。对于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA与、
和等在的差异，提取DNA，去除其他成分。
1）DNA的溶解性DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的中溶解度不同，利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。
在NaCl溶液浓度下，DNA的溶解度最小。
此外，DNA不溶于溶液，但是细胞中的某些蛋白质能溶。利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步的分离。
2）DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性蛋白酶能水解，但是对没有影响。大多数蛋白质不能忍受o C的高温，而DNA在o C以上才会变性。洗涤剂能够，但对DNA没有影响。
3）DNA的鉴定在条件下，DNA遇会被染成色，因此可以作为鉴定DNA的试剂。
2．实验设计
1）实验材料的选取凡是含有的生物材料都可以考虑，但是选用
的生物组织，成功的可能性更大。
2）破碎细胞，获取含DNA的滤液动物细胞的破碎比较容易，以鸡血细胞为例，在鸡血细胞液中加入一定量的，同时用搅拌，过滤后收集即可。如果实验材料是植物细胞，需要先用溶解。例如，提取洋葱的DNA时，在切碎的洋葱中加入一定的和，进行充分的
，过滤后收集。
3）去除滤液中的杂质（三个实验方案）
4）DNA的析出与鉴定将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积、冷却的，静置，溶液中会出现，这就是粗提取的DNA。用玻璃棒搅拌，卷起丝状物，并用吸取上面的水分。
取两支20ml的试管，各加入物质的量浓度为的NaCl溶液5ml，将丝状物放入其中一支试管中，用玻璃棒搅拌，使丝状物溶解。然后，向两支试管中各加入4ml 的。混合均匀后，将试管置于中加热5min，待试管冷却后，比较两支试管溶液颜色的变化，看看溶解有DNA的溶液是否变。
3．操作提示
以血液为实验材料时，每100ml血液中需要加入3g ，防止
。
加入洗涤剂后，动作要、，否则容易，不利于后续步骤地操作。加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要，以免
，导致DNA分子不能。
二苯胺试剂要，否则会影响。
答案：课题1、DNA的粗提取与鉴定
1、提取生物大分子的基本思路：选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。
DNA的粗提取的基本思路：就是要利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等的物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。
2、DNA 粗提取的实验原理：
( 1 ）本实验用鸡血为实验材料的原因是：鸡血的红细胞有，细胞核中有DNA 和蛋白质组成的．因为哺乳动物（如兔子等）血液的红细胞中没有，因此不能用哺乳动物的血液为本实验的材料。
( 2 ）提取DNA 的原理是：利用DNA 在的氯化钠溶液中溶解度最低，形成沉淀析出；再利用DNA 不溶于，但细胞中的其他物质可溶于酒精的特点，进一步提取出含杂质较少的DNA 。
( 3 ）制备鸡血细胞液的原理：用质量浓度为0.1g /m L 的柠檬酸钠作抗凝剂。用吸管吸去上清液的目的是去掉血浆，留下，因为血浆中没有DNA 。
( 4 ) DNA 的析出与获取原理：利用DNA 在浓度较低的氯化钠溶液中溶解度小的原理，向含有DNA 的浓度较高的氯化钠溶液中加入，稀释氯化钠溶液，使DNA 的溶解度下降。这时，加上不断的搅拌，溶解度下降的DNA 逐渐呈。再通过过滤，滤去蛋白质，就可获得DNA 的黏稠物了。（5）DNA 鉴定的原理：在沸水浴的条件下，DNA遇到二苯胺会被染成蓝色；鉴定时溶液颜色的深浅与溶液中DNA 含量的多少有关。
3、DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性
酶：蛋白酶能水解蛋白质，但对DNA没有影响。
高温：大多数蛋白质不能忍受60~80℃的高温，而DNA在80℃以上才会变性。
洗涤剂：洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响。
4、动物细胞的破碎比较容易，在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水，同时用玻璃棒搅拌；如果实验材料是植物细胞，需要先用洗涤剂溶解细胞膜。例如，提取洋葱的DNA时，在切碎的洋葱中加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分的搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。
5、实验过程注意事项：
（１）血细胞液加水后，必须充分搅拌，否则血细胞核不会充分破碎，溶解出的DNA量就会减少，过滤时采用单层纱布；
（２）所用的酒精必须充分预冷才能使用，冷酒精与含有DNA的氯化钠溶液的体积比是１：１，提取DNA丝状物的方法是用玻璃棒缓缓沿一个方向搅拌；
（３）实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血的主要原因是遗传物质DNA主要存在于血细胞的细胞核内；
（４）试验过程中两次加入蒸馏水，操作目的各不相同：第一次加蒸馏水，目的是使血细胞通过吸水胀破，释放出核内的DNA；第二次加蒸馏水，目的是稀释氯化钠溶液，使其浓度降至0.14mol ／L，最终使大量DNA析出；
（５）鉴定实验所得的丝状物的主要成分是DNA，除了可用二苯胺做鉴定试剂外，还可用甲基绿试剂直接滴在玻璃棒上的丝状物上，因甲基绿与DNA亲和力强，所以若丝状物被染成蓝绿色则证明该物质是DNA；
（6）盛放鸡血细胞液的容器，最好是塑料容器。鸡血细胞破碎以后释放出的DNA，容易被玻璃容器吸附，由于细胞内DNA的含量本来就比较少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取到的DNA 就会更少。因此，实验过程中最好使用塑料的烧杯和试管，这样可以减少提取过程的DNA的损失。
6、如果实验材料是植物细胞，加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤地操作。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。
7、二苯胺试剂要现配现用（斐林试剂也是现配现用），否则会影响鉴定的效果。
８、实验室提取高纯度的DNA时，通常使用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、十二烷基硫酸钠（SDS）或吐温等化学试剂。
专题5 DNA和蛋白质技术
课题1 DNA的粗提取和鉴定
1．提取DNA的方法
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有不同物理或化学性质的生物大分子。对于DNA的粗提取而言，就是要利用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。
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，以达到分离目的。
在0.14mol/L NaCl溶液浓度下，DNA的溶解度最小。
此外，DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质能溶。利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步的分离。
2）DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性蛋白酶能水解蛋白质，但是对DNA 没有影响。大多数蛋白质不能忍受60—80 o C的高温，而DNA在80 o C以上才会变性。洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响。
3）DNA的鉴定在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色，因此二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。
2．实验设计
1）实验材料的选取凡是含有DNA 的生物材料都可以考虑，但是选用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的滤液动物细胞的破碎比较容易，以鸡血细胞为例，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。如果实验材料是植物细胞，需要先用洗涤剂溶解细胞膜。例如，提取洋葱的DNA时，在切碎的洋葱中加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分的搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。
3）去除滤液中的杂质（三个实验方案）
4）DNA的析出与鉴定将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等、冷却的酒精溶液，静置2--3min ，溶液中会出现白色丝状物，这就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸取上面的水分。
取两支20ml的试管，各加入物质的量浓度为2mol/L 的NaCl溶液5ml，将丝状物放入其中一支试管中，用玻璃棒搅拌，使丝状物溶解。然后，向两支试管中各加入4ml的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min，待试管冷却后，比较两支试管溶液颜色的变化，看看溶解有DNA的溶液是否变蓝。
3．操作提示
以血液为实验材料时，每100ml血液中需要加入3g 柠檬酸钠，防止血液凝固。
加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤地操作。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。
二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。