邳州市第二中学高二生物导学案DNA的粗提取与鉴定.docx
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邳州市第二中学高二生物导学案DNA的粗提取与鉴定
DNA的粗提取与鉴定
【重难点突破】
一DNA的理化性质有哪些
1.DNA的溶解性
DNA分子和蛋白质等其他分子在不同浓度的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。
DNA不溶于酒精,但细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。
利用这一点,可以将DNA与蛋白质进一步分离。
DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同。
溶解规律
2mol/LNaCl
O.14mol/LNaCl
DNA
溶解
析出
蛋白质
NaCl浓度从2mol/L降低过程中,溶解度逐渐增大
部分发生盐析沉淀
溶解
由上表可以看出,在NaCl为2mol/L时DNA溶解,而部分蛋白质发生盐析而生成沉淀,通过过滤可除去部分蛋白质;NaCl为O.14mol/L时,DNA析出,过滤可除去溶解的部分蛋白质。
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(DNA水解酶能水解DNA分子),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。
洗涤剂能够分解细胞膜但对DNA没有影响。
从细胞中提取DNA可用洗涤剂来破坏细胞膜。
3.DNA的鉴定
(1)二苯胺鉴定:
在沸水浴的条件下,DNA被二苯胺染成蓝色。
(2)紫外线照射法:
配制染色剂。
用蒸馏水配制成万分之五的溴化乙锭(EB)溶液。
将玻璃棒上缠绕的白絮状物抹于蜡纸上,再滴加1滴EB溶液染色;将蜡纸放在紫外灯(260nm)下照射(暗室中),可见橙红色的荧光(DNA的紫外线吸收高峰在280nm)处。
【典题演示1】
1.(09江苏生物)下列关于DNA和蛋白质提取与分离实验的叙述,正确的有( )
A.提取细胞中的DNA和蛋白质都需用蒸馏水涨破细胞
B.用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质
C.蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNA
D.蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化
【答案】BD
【解析】本题主要考查DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度,以及血红蛋白分离及提纯和相关知识。
A选项,在提取DNA时,如果是用动物的细胞需要用蒸馏水涨破,如果用植物细胞则不需要,而是用洗涤剂溶解细胞膜;用2mol/L的NaCl溶液溶解DNA,然后过滤出蛋白质,再降低NaCl溶液的浓度,析出DNA。
DNA和蛋白质样品都是带负电荷的,从负极向正极移动,移动的距离都和样品的分子量有关。
C中透析用以出去小分子物质,DNA是大分子物质,D是常规方法比如用十二烷基磺酸钠,可以根据其分子大小及所带电荷性质进行分离纯化
【变式训练1】
1.(2010盐城三模)(多选)在“DNA的粗提取和鉴定”实验中,发现DNA提取量不足。
下列有关原因分析正确的是()
A.经蒸馏水处理的红细胞用玻璃棒搅拌的时间过短
B.用NaCl进行盐析,所调制的NaCl溶液浓度未达到2mol/L
C.DNA再溶解时,玻璃棒搅拌方向是单向的
D.用玻璃棒搅拌时力量过猛
【答案】
【解析】
【变式训练2】、(2010盐城二模)在“DNA的粗提取和鉴定”实验中,甲、乙、丙、丁四个小组除下表中所列处理方法不同外,其他操作步骤均正确,但实验结果却不同。
下列有关叙述不正确的是
组别
实验材料
提取核物质时加入的溶液
去除杂质时加入的溶液
DNA鉴定时加入的试剂
甲
鸡血
蒸馏水
95%的酒精(25℃)
二苯胺
乙
菜花
蒸馏水
95%的酒精(冷却)
双缩脲试剂
丙
猪血
蒸馏水
95%的酒精(冷却)
二苯胺
丁
鸡血
蒸馏水
95%的酒精(冷却)
二苯胺
A.实验材料选择错误的组别是丙
B.沸水浴后试管中溶液颜色变蓝的组别是甲、丁
C.甲组实验现象差的原因是25℃的酒精对DNA的凝集效果差
D.乙组实验不成功仅因为在鉴定时加入了双缩脲试剂
【答案】
【解析】
【变式训练3】、(2010南通二模)下图是“DNA粗提取与鉴定”相关实验步骤,请据图分析回答:
(1)鸡血细胞是进行该实验较好的实验材料,这是因为_________________________。
从鸡血细胞中释放出核物质的处理方法是_________________________。
(2)图a表示释放核物质后进行过滤的过程,过滤后取进行下一步实验。
(3)图b表示的相关操作过程中,加入2mol/LNaCl溶液的作用是。
(4)图c表示在滤液中加入冷却的95%的酒精,其目的是__________________________。
【答案】
二以鸡血细胞为实验材料进行动物细胞中DNA的粗提取
1.实验材料的选取与制备
(1)从理论上讲,凡是含有DNA的组织都可作为实验材料,但从实验效果来看,DNA含量高的组织,实验成功率高。
目前多半用鸡血,因其易得且廉价,实验步骤也简便易行。
此外,还可用菜花、洋葱等。
从菜花细胞中提取的DNA,鉴定时可观察到浅蓝色,效
果不及鸡血。
再者处理菜花较麻烦,用冷冻法预处理菜花有利于研磨时易破碎细胞使染色质裸露,但实验中使用的研磨液在常温下形成结晶,研磨前需要通过加热溶解,加热的研磨液会使材料解冻而降低研磨效果。
(2)材料的制备
2.方法步骤(以鸡血为实验材料)
(2)溶解核内DNA:
上述滤液+2mol·L-1的NaCl溶液,玻璃棒沿同一方向搅拌。
(3)过滤除去不溶杂质。
(4)析出含DNA的丝状物:
向上述滤液缓缓加入蒸馏水,并轻轻地沿一个方向搅拌,出现丝状物,当丝状物不再增加时,停止加水
(此时NaCl浓度为0.14mol·L-1)。
(5)过滤取含DNA的丝状物:
用多层纱布过滤,含DNA的丝状物留在纱布上。
(6)DNA丝状物再溶解:
再次用2mol·L-1的NaCl溶解DNA。
(7)提取含杂质较少的DNA:
将上述滤液+体积分数95%的冷酒精静置2~3min,溶液中出现白色丝状物,用玻璃棒沿一个方向搅拌,卷起丝状物。
3.植物细胞中DNA的粗提取——以菜花为实验材料
(1)材料准备:
将新鲜菜花和体积分数为95%的乙醇溶液放入冰冷冻室24h。
(2)取材:
称取30g菜花,去梗取花,切碎。
(3)研磨:
将碎菜花放人研钵中,倒入10mL研磨液(洗涤剂和食盐),充分研磨10min。
(4)过滤:
在漏斗中垫上尼龙纱布,将菜花研磨液过滤到烧杯中(有条件的学校可将滤液倒入塑料离心管中进行离心,用1000r/min的转速,离心2~5min,取上清液放入烧杯中)。
在4℃冰箱中放置几分钟后,再取上清液。
(5)沉淀:
将一倍体积的上清液倒入两倍体积的体积分数为95%的预冷乙醇溶液中,并且玻璃棒缓缓、轻轻地搅拌溶液(玻璃棒不要直插到烧杯底部)。
沉淀3~5min后,可见白色的DNA絮状物出现。
用玻璃棒缓缓旋转,将絮状物缠绕在玻璃棒上。
4、细胞中DNA的粗提取注意事项
①制备鸡血细胞液时,要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3次过滤。
过滤时使用的纱布层数与其滤液或黏稠物有关。
第1、3次要用其滤液,使用的纱布为1~2层,第2次是要用其滤出的黏稠物,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,防止DNA分子断裂。
⑤实验中有两次使用蒸馏水。
在第一次,加水是为了使血细胞吸水膨胀破裂,加水后必须充分搅拌,不应低于5min,使血细胞充分破裂;第二次加蒸馏水是在第三步,加水是为了稀释氯化钠溶液。
⑥实验中有三次加氯化钠溶液。
在第二步中,当加入氯化钠后,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充分游离并溶解在氯化钠溶液中。
在第五步中,加氯化钠溶液也是为了DNA的再溶解,不过这时溶液中蛋白质含量已很少。
在第八步中,加的氯化钠溶液的浓度比前2次低的多,但还是为了溶解DNA。
⑦因为DNA易吸附在玻璃容器上,所以实验中最好使用塑料烧杯和试管,以减少DNA的减失。
⑧盛放鸡血细胞液的容器和实验中的烧杯和试管最好也是塑料制的,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。
【典题演示2】
1.(09江苏卷)下列关于DNA和蛋白质提取与分离实验的叙述,正确的有()
A.提取细胞中的DNA和蛋白质都需用蒸馏水涨破细胞
B.用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质
C.蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNA
D.蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化
【答案】BD
【解析】A选项,在提取DNA时,如果是用动物的细胞需要用蒸馏水涨破,如果用植物细胞则不需要,而是用洗涤剂溶解细胞膜;用2mol/L的NaCl溶液溶解DNA,然后过滤出蛋白质,再降低NaCl溶液的浓度,析出DNA。
DNA和蛋白质样品都是带负电荷的,从负极向正极移动,移动的距离都和样品的分子量有关。
C中透析用以出去小分子物质,DNA是大分子物质,D是常规方法比如用十二烷基磺酸钠,可以根据其分子大小及所带电荷性质进行分离纯化
【变式训练4】
1.下图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作。
这些操作目的正确的是()
A.①是洗涤红细胞,去除血细胞表面的杂质
B.②是溶解DNA,去除不溶于酒精的杂质
C.③溶解DNA,去除不溶于2mol/LNaCl溶液的杂质
D.④稀释NaCl溶液,去除不溶于低浓度NaCl溶液的杂质
解析:
本题主要考查DNA粗提取过程中去杂质的相关知识。
考纲中的能力要求是B级。
综合课本中给出的方案一的思路,①在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水,目的是让鸡血细胞通过渗透吸水而胀破,从而释放出DNA;②向溶解有DNA的烧杯中加95%的酒精是为了析出DNA。
④该图中去除DNA的杂质的原理是利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质,所以向溶解有DNA的烧杯中加蒸馏水的目的是为了稀释溶液,降低NaCl溶液的浓度,从而析出DNA。
答案:
C。
【变式训练5】.(09苏、锡、常、镇联考).下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验原理与方法的叙述,错误的是()
A.DNA在NaCl溶液中的溶解度随着溶液浓度的减小而减小
B.向鸡血细胞中加入蒸馏水的目的是使其吸水涨破,释放出其中的DNA
C.向滤液中加入冷却的酒精的目的是除去DNA中的杂质,纯化DNA
D.向初步纯化的DNA中加入二苯胺溶液,沸水浴后可观察到溶液显蓝色
解析:
理解DNA粗提取的原理及实验步骤是本题的解题突破口。
DNA在0.14mol/L的NaCl溶液的溶解度最低。
高于或低于此浓度,DNA的溶解度增大。
答案:
B
【变式训练6】、向溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液中不断加入蒸馏水,在这个过程DNA和杂质蛋白质溶解度变化情况分别是()
A.减小;减小B.增大;增大
C.先减小后增大;增大D.减小;增大
解析:
本题在考纲中的能力要求是B级。
理解DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度的不同是本题的解题突破口。
DNA在NaCl溶液中的溶解情况如图所示:
在向溶有DNA的2mol/LNaCl溶液中不断加入蒸馏水时,DNA的溶解度先减小后增大,而蛋白质在高浓度盐溶液中会沉淀,随盐浓度降低,蛋白质的溶解度升高。
答案:
C。
三如何进行DNA的鉴定
1.原理:
DNA+二苯胺
蓝色
2.步骤
项目
两支20mL的试管
1号
2号
实
验
步
骤
加入2mol/L的NaCl溶液
5mL
5mL
加入丝状物(DNA)
-
√
用玻璃棒搅拌
-
丝状物溶解
加入二苯胺试剂
4mL
4mL
沸水浴加热
5min
5min
观察现象
不变蓝
变蓝
3.二苯胺试剂要现配现用,否则二苯胺会变成浅蓝色,影响鉴定效果。
【典题演示3】
1.玻璃棒搅拌出的较纯净的DNA的颜色以及DNA遇二苯胺(沸水浴)染上的颜色分别()
A.黄色、紫色B.白色、砖红色C.白色、蓝色D.蓝色、砖红色
解析:
识记DNA的颜色及二苯胺反应后的颜色是本题的解题突破口。
DNA的颜色为白色,在沸水浴中与二苯胺反应后呈蓝色。
答案:
C。
【变式训练7】
1.(多选)下面是四位同学的实验操作方法或结果,其中错误的是()
A.番茄汁中含有丰富的葡萄糖和果糖,可用作还原糖鉴定的替代材料
B.蛋白质与双缩脲试剂作用产生紫色反应
C.DNA与二苯胺会产生蓝色反应
D.脂肪与苏丹Ⅳ产生红色
解析:
该题是关于有关物质鉴定问题,物质的鉴定的原理是显色反应,所以要求所选择的材料应该无色且该种物质的含量要高,所A种说法是错误的;在物质鉴定的过程中,关于还原性糖的鉴定和DNA的鉴定需要水浴加热,所以C答案中应为DNA与二苯胺在沸水浴中会产生蓝色。
答案:
AC
【变式训练8】、(2010苏北四市二模)下列有关生物学实验原理和技术操作的叙述中,正确的是()
A.提取细胞中的DNA和蛋白质都必需用蒸馏水涨破细胞
B.研究某遗传病的遗传方式,一定要调查患者家系的情况
C.与利用鲜酵母相比,等量酵母菌制成的凝胶珠发酵生产酒精更迅速
D.用显微镜观察细胞时,若细胞为无色透明,可调节通光孔使视野暗一些
【答案】
【解析】
【变式训练9】、(原创)下列关于DNA提取过程中的试剂用途的说法不正确的是
A.不同浓度的NaCl溶液对DNA的溶解度不同
B.冷却的95%的酒精能够溶解DNA中含有的蛋白质杂质
C.提纯出的DNA还要溶解在2mol/L的NaCl溶液中
D.二苯胺试剂在沸水浴下与DNA结合呈现蓝色
【答案】A
【解析】关于DNA在不同NaCl溶液的溶解度关系是突破口。
DNA只有在0.14mol/L的NaCl溶液溶解度最小,在此两端不同的浓度会出现相同的溶解度。
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- 邳州市 第二 中学 生物 导学案 DNA 提取 鉴定