观察DNA和RNA在细胞中的分布--实验方案

《观察DNA和RNA在细胞中的分布》实验方案第二组目录一、实验前的思考........................................................................................................................3二、背景资料................................................................................................................................31.核酸是什么?.......................................................................................................................32.DNA是什么?.......................................................................................................................33.RNA是什么?.......................................................................................................................34.DNA的种类和分布.............................................................................................................35.RNA的种类和分布.............................................................................................................46.染色剂成分.........................................................................................................................57.染色原理............................................................................................................................5三、实验原理................................................................................................................................5四、实验目的................................................................................................................................6五、实验用具及试剂....................................................................................................................6六、实验方法及步骤分析.............................................................................................................61.实验材料............................................................................................................................62.实验方法............................................................................................................................6七、注意事项................................................................................................................................9八、附录........................................................................................................................................91.试剂配制方法.....................................................................................................................92.重要仪器的使用方法.........................................................................................................9观察DNA和RNA在细胞中的分布一、实验前的思考实验前已经知道的知识通过实验想知道的知识实验之后获得了的知识1.显微镜的使用方法；2.临时装片的制作方法；3.细胞中含有DNA和RNA两种核酸，DNA主要分布在细胞核中，RNA大部分存在于细胞质中；4.细胞的基本结构。1.Unna试剂如何将DNA和RNA染上不同颜色；2.材料的选择、用不用盐酸水解、染色时间等对染色效果分别有什么影响，如何获得最佳的实验效果。1.对Unna试剂与核酸结合的染色原理有了更深刻的认识；2.比较分析不同实验步骤所获得的实验效果，学会优化实验；3.验证了DNA和RNA在细胞中分布，对理论知识有了深刻感知。二、背景资料1.核酸是什么?核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物，为生命的最基本物质之一。DNA和RNA都是由一个一个核苷酸(nucleotide)头尾相连而形成的。单个核苷酸是由含氮有机碱(称碱基)、戊糖(即五碳糖)和磷酸三部分构成的。根据化学组成不同，核酸可分为核糖核酸（简称RNA）和脱氧核糖核酸（简称DNA）。核酸是相邻二个核苷酸之间的连接键即：3’，5’－磷酸二酯键。这种连接可理解为核糖核酸基上的3'位羟基与相邻5'核苷酸的磷酸残基之间，以及核苷酸糖基上的5'位羟基与相邻3'核苷酸的磷酸残基之间形成的两个酯键。2.DNA是什么?DNA是由数量庞大的四种脱氧核苷酸按一定碱基顺序彼此用3’，5’-磷酸二酯键相连构成的长链。3.RNA是什么?RNA由核糖核苷酸经磷酯键缩合而成长链状分子。一个核糖核苷酸分子由磷酸，核糖和碱基构成。RNA的碱基主要有4种，即A腺嘌呤，G鸟嘌呤，C胞嘧啶，U尿嘧啶。其中，U尿嘧啶取代了DNA中的T胸腺嘧啶而成为RNA的特征碱基。4.DNA的种类和分布原核细胞的遗传物质是一个长DNA分子，但是原核细胞没有真正的细胞核。真核细胞核中有不止一个染色体，每个染色体也只含一个DNA分子。不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种的所有蛋白质和RNA结构的全部遗传信息；策划生物有次序地合成细胞和组织组分的时间和空间；确定生物生命周期自始至终的活性和确定生物的个性。除染色体DNA外，有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA病毒的遗传物质也是DNA。5.RNA的种类和分布信使RNA。mRNA的功能就是把DNA上的遗传信息精确无误地转录下来，然后再由mRNA的碱基顺序决定蛋白质的氨基酸顺序，完成基因表过程中的遗传信息传递过程。在真核生物中，转录形成的前体RNA中含有大量非编码序列，大约只有25%序列经加工成为mRNA，最后翻译为蛋白质。转运RNA。如果说mRNA是合成蛋白质的蓝图，则核糖体是合成蛋白质的工厂。但是，合成蛋白质的原材料——20种氨基酸与mRNA的碱基之间缺乏特殊的亲和力。因此，必须用一种特殊的RNA——转移RNA（transferRNA，tRNA）把氨基酸搬运到核糖体上，tRNA能根据mRNA的遗传密码依次准确地将它携带的氨基酸连结起来形成多肽链。每种氨基酸可与1-4种tRNA相结合，已知的tRNA的种类在40种以上。核糖体RNA（ribosomalRNA），rRNA是组成核糖体的主要成分。核糖体是合成蛋白质的工厂。在大肠杆菌中，rRNA量占细胞总RNA量的75%-85%，而tRNA占15%，mRNA仅占3-5%。rRNA一般与核糖体蛋白质结合在一起，形成核糖体（ribosome），如果把rRNA从核糖体上除掉，核糖体的结构就会发生塌陷。原核生物的核糖体所含的rRNA有5S、16S及23S三种。MicroRNAs（miRNAs）是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA，其大小长约20~25个核苷酸。成熟的miRNAs是由较长的初级转录物经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的，随后组装进RNA诱导的沉默复合体，通过碱基互补配对的方式识别靶mRNA，并根据互补程度的不同指导沉默复合体降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻译。最近的研究表明miRNA参与各种各样的调节途径，包括发育、病毒防御、造血过程、器官形成、细胞增殖和凋亡、脂肪代谢等等。小分子RNA存在于真核生物细胞核和细胞质中，它们的长度为100到300个碱基(酵母中最长的约1000个碱基)。多的每个细胞中可含有105～106个这种RNA分子，少的则不可直接检测到,它们由RNA聚合酶Ⅱ或RNA聚合酶Ⅲ所合成,其中某些象mRNA一样可被加帽。主要有两种类型的小分子RNA:一类是snRNA(smallnuclearRNA),存在于细胞核中；另一类是scRNA(smallcytoplasmicRNA)，存在于细胞质中。小分子RNA通常与蛋白质组成复合物,在细胞的生命活动中起重要的作用。端体酶RNA(telomeraseRNA），它与染色体末端的复制有关。反义RNA(antisenseRNA），它参与基因表达的调控。6.染色剂成分染色剂的主要成分为甲基绿和吡罗红，甲基绿和吡罗红在水中电离后，都产生带正电荷的阳离子。甲基绿电离后产生两个正电荷，碱性较强。吡罗红电离后产生一个正电荷，碱性较甲基绿弱。甲基绿吡罗红7.染色原理甲基绿与派洛宁作为混合染料时，甲基绿与染色质中DNA选择性结合显示绿色或蓝色；派洛宁与核仁、细胞质中的RNA选择性结合显示红色。其原因可能是两种染料的混合染液中有竞争作用。DNA和RNA两种核酸分子都是多聚体，但是它们的聚合程度有所不同。DNA聚合程度高，易于甲基绿结合[6]；RNA聚合程度低易于吡罗红结合。所以当吡罗红与甲基绿混在一起作为染料时吡罗红与核仁、细胞质中的RNA选择性结合，从而显示红色；甲基绿与染色质中的DNA选择性结合，从而显示绿色。综上所述，RNA对吡罗红的亲和力大，被染成红色；DNA对甲基绿的亲和力大，被染成绿色。三、实验原理细胞核内含有DNA以及核仁RNA等。大部分的RNA存在于细胞质中。此外，线粒体、叶绿体也含有DNA。DNA和RNA核酸分子上磷酸基团带有负电荷密度差异，与甲基绿和吡