最新高中生物DNA的粗提取与鉴定学案 精品.docx
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DNA的粗提取与鉴定
【课前复习】
在实验前如果先来回顾细胞的结构、DNA存在的部位、染色质的主要成分、渗透作用的原理、生物组织中有机化合物鉴定的方法等知识,既有利于掌握新知识,又便于将新知识纳入知识网络中。
温故——会做了,学习新课才能有保障
1.用蛋白酶对细胞核中能被碱性染料染色的物质进行处理,得到了一些细丝,这些丝状物可能是
A.蛋白质B.DNA
C.RNAD.脱氧核苷酸
解析:
细胞核中被碱性染料染色的物质应是染色质或染色体,染色质的化学成分为蛋白质和DNA,用蛋白酶处理,因为酶的专一性,只会分解蛋白质而不会对DNA有分解作用,所以保留下来的应该是DNA丝。
答案:
B
2.人的红细胞的寿命较短,这一事实体现了
A.环境因素的影响B.功能对寿命的决定
C.核质相互依存的关系D.遗传因素的作用
解析:
因为人和哺乳动物成熟的红细胞没有核,所以寿命较短,反映了核质之间的相互依存的关系。
答案:
C
3.真核细胞是由_____________、_____________、_____________构成,细胞核又包括_____________、_____________、_____________、_____________(染色体),染色质主要由____________组成。
答案:
细胞膜 细胞质 细胞核 核膜 核液 核仁 染色质 DNA和蛋白质
4.做“生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验”时,要根据实验需要选择不同的实验材料。
请根据下表所列各种材料回答问题:
各种可供实验的材料
梨
黄桃
胡萝卜
黄豆
花生种子
小麦种子
①其中适合于鉴定糖的是_____________,理由是_________________________,鉴定试剂用____________。
②小麦种子不如花生种子更适合用来鉴定脂肪,这是因为_____________________,你怎样进行鉴定?
_____________________。
③适合于鉴定蛋白质的是____________,理由是_____________,鉴定所用的试剂是____________。
解析:
用特定的颜色反应来鉴定生物组织中的各成分首先要考虑到取材,选取的材料应是该成分含量相对较多,并且颜色尽量浅淡或无色,以减少对实验效果的影响;其次要考虑提取的方法;第三要知道鉴定的方法。
答案:
①梨 梨的组织细胞颜色为白色,并且糖含量较高 斐林试剂 ②小麦种子的脂肪含量不如花生种子高,也不容易做切片 用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ试剂鉴定 ③黄豆和花生 蛋白质含量高 双缩脲试剂
知新——先看书,再来做一做
填充题:
1.使溶解在NaCl溶液中的DNA析出的原理是_________________________。
2.实验中提取含杂质较少的DNA的原理是__________________________。
3.实验中用作鉴定DNA的试剂是____________;原理是__________________________。
4.实验的方法步骤是:
制备鸡血细胞液→提取____________→溶解____________→析出_____________→溶解_____________→析出_____________→用_____________鉴定DNA。
5.将实验各步需加入的物质填入下表中,并回答加入这些物质的目的是什么?
方法步骤
加入物质
目的
1.制备鸡血细胞液
①
2.提取鸡血细胞的细胞核物质
②
3.溶解细胞核中的DNA
③
4.析出含DNA的黏稠物
④
5.滤取含DNA的黏稠物
—
⑤
6.将DNA黏稠物再溶解
⑥
7.过滤含DNA的NaCl溶液
—
⑦
8.提取含有杂质较少的DNA
⑧
9.DNA的鉴定
A:
(1)
(2)
(3)
⑨
B:
(1)
(2)
①目的是_________________________。
②目的是_________________________。
③目的是_________________________。
④目的是_________________________。
⑤目的是_________________________。
⑥目的是_________________________。
⑦目的是_________________________。
⑧目的是_________________________。
⑨目的是_________________________。
【学习目标】
1.能够记住获得鸡血细胞的方法。
2.能够解释说明DNA粗提取与鉴定各阶段的实验原理。
3.能够归纳阐述提取鸡血细胞核物质的方法、提取含杂质较少的DNA的方法、DNA鉴定的方法。
4.学会观察提取出来的DNA物质。
【基础知识精讲】
课文全解:
1.实验原理
(1)根据DNA在NaCl溶液中的溶解度,是随着NaCl的浓度变化而改变进行提取。
鸟类血液中红细胞有细胞核,细胞核内DNA与蛋白质结合成染色质。
利用DNA在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低,而蛋白质此时的溶解度高的特点,可以使DNA与蛋白质分离,形成沉淀析出,通过过滤,得到初提取的滤出物DNA。
(2)利用DNA不溶于酒精而细胞中的某些物质能溶于酒精进行提纯,获取含杂质较少的DNA。
(3)利用DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色进行鉴定。
2.实验材料
鸡血细胞液:
先配备10%的柠檬酸钠溶液,按180mL新鲜鸡血混合100mL10%柠檬酸钠溶液的比例,立即将血液与柠檬酸钠充分混合,同时用玻璃棒搅拌以免凝血。
然后,用离心机以1000转/min的速度离心2min后,用吸管除去离心管上清液,就可获得所需的鸡血细胞悬液。
每组大约需要5~10mL鸡血细胞悬液。
如果无离心机,可将与柠檬酸钠充分混合的血液置于冰箱内,静置一天,使血细胞自行沉淀后,也可获得所需的鸡血细胞悬液。
但使用离心机效果更好。
3.试剂与仪器
(1)2mol/L的NaCl溶液:
称取117g的NaCl,加蒸馏水至1000mL,使之完全溶解,即可获得2mol/L的NaCl,须按此配方配备大量的2mol/L的NaCl。
(2)二苯胺试剂:
A液—1.5g二苯胺溶于100mL冰醋酸中,再加1.5mL浓硫酸,用棕色瓶保存。
B液—体积分数为0.2%的乙醛溶液。
实验前,将0.1mL的B液加入到10mL的A液中,现用现配。
(3)0.015mol/L的NaCl溶液:
称取0.88gNaCl加蒸馏水至1000mL,使之完全溶解。
(4)塑料杯和试管:
DNA易吸附在玻璃器皿上,用塑料杯和试管可减少提取过程中DNA的损失。
4.实验方法与步骤
为方便理解和记忆,将方法步骤归纳如下表。
实验内容
方法步骤
原理
一、提取DNA
(1)提取细胞核物质:
取5~10mL鸡血细胞悬液注入50mL烧杯中,加蒸馏水20mL,同时,用玻璃棒沿一个方向快速充分搅拌,使血细胞过度吸水破裂,细胞核内物质释放出来,然后用纱布过滤取其滤液于500mL烧杯中
见实验原理
(1)
(2)溶解核内的DNA:
在滤液中加入2mol/L的NaCl40mL,并用玻璃棒沿一个方向搅拌1min,核中DNA游离并充分溶解,染色质中的DNA和蛋白质分离
(3)析出含DNA黏稠物:
沿烧杯内壁缓慢加入蒸馏水,同时用玻璃棒沿一个方向不停地轻轻搅拌。
由于溶液浓度的下降,使得DNA溶解度下降,蛋白质溶解度上升,DNA析出成白色丝状黏稠物,当黏稠物不再增加时,停止加入蒸馏水。
(这时溶液中NaCl的物质的量浓度相当于0.14mol/L)
(4)滤取含DNA黏稠物:
用多层纱布过滤,取纱布上DNA的黏稠物
二、提纯DNA
(5)DNA黏稠物再溶解:
取含DNA黏稠物于50mL烧杯内,加入2mol/L的NaCl溶液20mL,用玻璃棒沿一个方向不停搅拌3min,使黏稠物尽可能多地溶解
(6)过滤含DNA的NaCl溶液:
用两层纱布过滤DNA的NaCl溶液,取其滤液
(7)提取含杂质较少的DNA:
在滤液中加入冷却的无水乙醇,并用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌,由于DNA不溶于酒精,会出现乳白色丝状物,用玻璃棒将丝状物卷起,并用滤纸吸去表面的水分
实验原理
(2)
三、鉴定DNA
(8)DNA的鉴定:
两支试管中各加入0.015mol/L的NaCl溶液5mL,将丝状物放入其中一支试管中,搅拌使其充分溶解后,向两支试管中分别加入4mL二苯胺试剂,混匀后沸水浴中加热5min,待试管冷却后,比较两试管的颜色变化,将发现加入DNA的试管中溶液呈蓝色,从而鉴定DNA的存在
实验原理(3)
问题全解:
9.DNA粗提取与鉴定的实验原理是什么?
见“课文全解1”。
10.DNA粗提取与鉴定的实验中为什么要用鸡血而不用其他动物的血?
鸡红血细胞有核,DNA含量丰富且易得;再者,鸡血细胞很易吸水胀破。
而哺乳动物如猪的红血细胞也易获得但无核即无DNA。
11.DNA粗提取与鉴定实验的方法步骤以及各步骤的目的是什么?
方法步骤见“课文全解4”,目的见每一步骤的标题。
12.DNA粗提取与鉴定的实验成功的关键及注意事项是什么?
见“方法点拨3”。
【学习方法指导】
1.做好实验的前提条件是首先必须理解和掌握实验原理,明确方法步骤。
2.要在充分预习的基础上,运用比较的方法,与以前做过的类似实验进行对比分析以找出异同点。
如提取生物组织中的物质主要用研磨的方法,但本实验中用的是吸水涨破法;鉴定物质用特定的颜色反应的方法。
3.实验中应抓住关键并注意以下几点:
(1)制备鸡血细胞液时,鸡血要在180mL左右,并且在取新鲜鸡血的同时加入抗凝剂,使血液分层,取下层血细胞沉淀。
(2)获取较多DNA的关键之一是向鸡血细胞液加入足量的蒸馏水,以便使细胞膜和核膜破裂,核内物质释放出来。
(3)实验中共有3次过滤。
过滤时使用的纱布层数与取其滤液或黏稠物有关。
第1、3次要收集其滤液,使用的纱布为1~2层,第2次是要收集其滤出的黏稠物,使用的纱布为多层。
(4)实验中有6次搅拌,除最后一次搅拌外,前5次搅拌均要朝向一个方向,并且在析出DNA、DNA再溶解和提取中,各步搅拌都要轻缓,玻璃棒不要直插烧杯底部,以防止DNA分子断裂。
(5)实验中有两次使用蒸馏水。
一次在第1步,加水是为了使血细胞吸水膨胀破裂,加水后必须充分搅拌,不应少于5min,使血细胞充分破裂;第二次加蒸馏水是在第3步,加水是为了稀释NaCl溶液。
(6)实验中有三次加NaCl溶液。
在步骤2中,当加入NaCl后,必须充分晃动烧杯,使二者混合均匀,加速染色质中DNA与蛋白质分离,使DNA充分游离并溶解在NaCl溶液中。
在步骤5中,加NaCl溶液也是为了DNA的再溶解,不过这时溶液中蛋白质含量已很少。
在步骤8中,加的NaCl溶液的浓度比前两次低得多,但还是为溶解DNA。
(7)在步骤7中,沉淀DNA必须使用冷酒精(至少在5℃以下存放24h),并且将1份含DNA的NaCl溶液加入到2份的冷酒精中。
如果悬浮在溶液中的DNA丝状物较少,可将混合液放入冰箱中再冷却几分钟。
(8)盛放鸡血细胞液的容器和实验中的烧杯和试管最好是塑料制的,因为玻璃制品表面带电荷,DNA中的磷酸基带相反的电荷,会被吸附于玻璃表面,减少DNA含量。
【知识拓展】
实验原理的补充介绍
1.DNA的释放:
DNA位于鸡血细胞的细胞核中,正常情况下不会释放出来。
为了使DNA从细胞核中释放出来,实验中采用了向鸡血细胞液中加入蒸馏水并且搅拌的方法。
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,使血细胞破裂。
同时,再加上搅拌的机械作用,就加速了鸡血细胞的破裂(细胞膜和核膜的破裂),于是释放出DNA,当然也有RNA。
但是,释放出来的大量DNA和RNA往往与蛋白质结合在一起。
2.将DNA与蛋白质分离:
根据二者的特性,即在浓度较高的NaCl溶液(物质的量浓度为2mol/L)中,核蛋白容易解聚,游离出DNA,而DNA在浓度较高的NaCl溶液中的溶解度很高,Na+与带负电的DNA结合成DNA钠盐。
这时DNA在溶液中呈溶解状态。
3.DNA的析出与获取:
利用DNA在浓度较低的NaCl溶液中溶解度小的原理,向含有DNA的浓度较高的NaCl溶液中加入大量(300mL)蒸馏水,稀释NaCl溶液,使DNA的溶解度下降,而蛋白质的溶解度增高(这就是蛋白质的盐溶现象),从而使二者分离。
这时,加上不停地搅拌,溶解度下降的DNA逐渐呈丝状物。
再通过过滤,滤去蛋白质,就可以获取DNA的黏稠物了。
如果采用离心法则更好。
用4000转/min的旋转频率,离心15min,除去上清液(含有蛋白质),留下的沉淀物中含DNA。
4.DNA的再溶解:
再用较高浓度的NaCl溶液去溶解DNA黏稠物。
5.DNA的沉淀和浓缩除去了蛋白质的核酸溶液,必须再进一步沉淀和浓缩。
最常用的方法是酒精沉淀法。
就是将含有Na+的DNA溶液,加入到相当于其两倍体积的体积分数为95%冷酒精溶液中,混匀以后可以使DNA沉淀、浓缩,形成含杂质较少的DNA丝状物,悬浮于溶液中。
如果出现的丝状物较少,可以将此混合液再放入冰箱中冷却几分钟。
浓缩后的DNA丝状物,可以用缓缓旋转玻璃棒的方法卷起(因为玻璃棒有吸附DNA的作用)。
【同步达纲训练】
1.含有DNA的NaCl(0.015mol/L)溶液中加入二苯胺试剂后,加热煮沸5min,溶液呈
A.紫色B.蓝色C.砖红色D.红色
2.DNA不溶解于
A.NaCl溶液B.KCl溶液C.C2H5OH溶液D.MgCl2溶液
3.细胞中提取DNA所用的提取液是
A.NaCl溶液B.酒精C.二苯胺D.柠檬酸钠
4.在实验中,有两次DNA的沉淀析出,其依据的原理是
①DNA在NaCl的物质的量浓度为0.14mol/L时溶解度最低 ②DNA在冷却的体积分数为95%的酒精中能沉淀析出
A.两次都是①B.两次都是②
C.第一次是①,第二次是②D.第一次是②,第二次是①
5.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.减少杂质的溶解度,加快杂质的析出
6.对三次过滤的叙述中,不正确的是
A.第一次过滤后,核物质存在于滤出的固体物中
B.第二次过滤后,使用多层纱布,DNA存在于纱布上的黏稠物中
C.第三次过滤后,DNA存在于滤液中,可进一步除去非DNA物质
D.上述B、C均正确
7.DNA在NaCl溶液中的溶解度有二重性,随着NaCl溶液浓度的变化而变化。
(1)请在下列浓度的NaCl溶液中,选出能使DNA析出最彻底的一种和溶解度最高的一种
A.0.14mol/LB.2mol/L
C.0.15mol/LD.0.3mol/L
(2)欲使溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液中的DNA析出,需降低NaCl溶液的浓度,最有效的方法是
A.加蒸馏水B.加矿泉水
C.加清水D.加生理盐水
(3)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____________,可以推测溶于酒精的物质中可能有__________________________。
(4)利用DNA遇____________呈蓝色的特性,将该物质作为鉴定DNA的试剂。
其实验过程要点是向放有____________的试管中加入4mL的____________。
混合均匀后,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,前次温度有利于____________,后次温度则有利于DNA____________。
8.粗提取DNA的原理是__________________________,纯化粗提取DNA的原理是__________________________。
9.在此实验中,具有和蛋白水解酶相似作用的物质是
A.蒸馏水B.NaCl溶液C.NaOH溶液D.盐酸
10.关于DNA粗提取的实验材料的选择,也经过了多次实验效果的比较,最终选择鸡血做实验材料的原因是什么?
(1)鸡血细胞中红细胞_____________,家鸡属于鸟类,新陈代谢旺盛,因而血液中____________细胞数目较多,可以提供丰富的____________。
(2)实验前由老师制备血细胞液供同学们做实验材料,而不用鸡全血,主要原因是___________________________。
(3)生活在牧区的人们,采集牛、羊和马血比较方便,若他们按实验要求完成实验步骤后,结果是___________________,这是因为这些动物和人类一样,_____________________。
11.该实验中有六次用玻璃棒搅拌。
第一次搅拌加蒸馏水的鸡血细胞悬液是为了_____________;第二次搅拌加2mol/L的NaCl溶液的滤液是为了使其与DNA________;第三次搅拌加蒸馏水至0.14mol/LNaCl溶液是为了_______________________________;第四次搅拌放入纱布上的黏稠物的2mol/L的NaCl溶液是为了_______________________;第五次搅拌体积分数为95%的酒精为了____________;第六次搅拌放入丝状物的0.015mol/L的NaCl溶液是为了使____________。
参考答案
1.B 2.C 3.A
4.解析:
第一次是利用DNA、蛋白质在0.14mol/L的NaCl中溶解度不同,既将DNA与蛋白质分离,又将DNA析出,冷酒精能使DNA、蛋白质均沉淀,故只能在基本无蛋白质时,才能用此将DNA析出。
答案:
C
5.解析:
当NaCl的物质的量浓度为0.14mol/L时,DNA的溶解度最低。
在溶解细胞核内的DNA时,用的是2mol/L的NaCl溶液,这时DNA在溶液中呈溶解状态,为了使溶解在该溶液中的DNA析出,需要降低DNA的溶解度,因此需不断加入蒸馏水。
答案:
C
6.解析:
第一次过滤,核物质存在于滤液中。
答案:
A
7.
(1)AB
(2)A (3)除去杂质 某些盐类、蛋白质、糖类或其他大分子物质。
(4)二苯胺 DNA 二苯胺试剂 沸水中加热 冷却后 高 加快染色的反应速度 析出
8.NaCl溶液中的溶解度,随着NaCl的浓度的变化而改变 DNA不溶于酒精溶液,但是细胞中的某些物质则可以溶于酒精溶液
9.解析:
蛋白水解酶使蛋白质分解,DNA释放,核蛋白与DNA分离,而NaCl溶液也有这些作用。
答案:
B
10.解析:
(1)鸡红细胞中含有成形的完整的细胞核,而且红细胞数量比较多,因而DNA量也较丰富。
(2)鸡的全血包括血浆和血细胞,血浆中无DNA,全血中除去血浆后即是浓缩的血细胞液,DNA的相对含量提高了。
(3)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。
答案:
(1)含细胞核 红 DNA
(2)鸡血细胞中DNA相对含量高 (3)很难提取到DNA 成熟红细胞中无细胞核
11.加速细胞破裂 混合均匀 稀释NaCl溶液,析出含DNA的黏稠物 使黏稠物尽可能多地溶于溶液中 提取含杂质较少的DNA DNA充分溶解
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