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【复习目标】本课题通过尝试对植物或动物组织中的DNA进行粗提取，了解DNA的物理化学性质，理解DNA粗提取以及DNA鉴定的原理。【复习重点与难点】复习重点：DNA的粗提取和鉴定方法。复习难点：DNA的粗提取和鉴定方法。【知识回顾】一、实验原理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。此外，DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步的分离。[来源:]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—80oC的高温，而DNA在80oC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。二、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，但是使用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。注意：①为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？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，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)，从而释放出DNA。②加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么？洗涤剂是一些离子去污剂，能溶解细胞膜，有利于DNA的释放；食盐的主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。③如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响?[来源:]研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少，影响实验结果，导致看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定不显示蓝色等。④此步骤获得的滤液中可能含有哪些细胞成分？可能含有核蛋白、多糖和RNA等杂质。2．去除滤液中的杂质方案一的原理是DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同；方案二的原理是蛋白酶分解蛋白质，不分解DNA；方案三的原理是蛋白质和DNA的变性温度不同。注意：[来源:]①为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质？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。②方案二与方案三的原理有什么不同？方案二是利用蛋白酶分解杂质蛋白，从而使提取的DNA与蛋白质分开；方案三利用的是DNA和蛋白质对高温耐受性的不同，从而使蛋白质变性，与DNA分离。3．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。三、实验步骤—以洋葱为实验材料1．称取30克已切碎的洋葱，放入研钵中，加入少量石英砂助研，倒入10mL2mol/L的氯化钠溶液，充分研磨。洋葱含有挥发性刺激物，有效减少刺激，才能使实验顺利进行。上课前，教师可先将洋葱放入冰箱冷冻一会儿，使其凉透但又不能结冰；或将洋葱切成几大块，放入清水泡一会儿，让其挥发性刺激物溶于水，可以减轻刺激。然后将洋葱切碎备用。研磨的目的主要是使洋葱细胞破裂，使DNA溶于2mol/L的氯化钠溶液，没必要将洋葱研成粥糊状，后者既浪费时间又影响实验效果。研磨时，切忌使用搅拌器（榨汁机）。使用搅拌器虽可以提高研磨效率，但搅拌器将洋葱切成极细小的颗粒，无法通过过滤将洋葱颗粒剔除。只能将酒精直接倒入滤液中，许多洋葱小颗粒因为轻会漂浮起来，DNA藏在其中，无法分辨。学生看不到白色纤维状粘稠物的DNA。2．研磨后，用漏斗和纱布将汁液过滤到小烧杯中，得到滤液。3．向滤液中加入95%的酒精溶液20mL，沿烧杯壁缓缓倒入，不要震动或搅拌。[来源:]此时，烧杯中的液体分为上、下两层，下层较浑浊，上层澄清，很快上层溶液中就会有白色纤维状粘稠物析出，用玻璃棒可将其轻轻卷起。这就是记录生命遗传信息的重要物质——DNA。DNA析出的过程中，切忌震动和搅拌（不震动易于分层，我们就能很容易观察到上清液中的丝状物；搅拌会使非常柔软的DNA断裂成小段，不易取出）。如果用玻璃棒DNA不易卷起，可改用表面打毛的牙签，DNA提取物就缠绕在牙签上了。4．鉴定：取两支试管，编为1、2号，各加入2mol/L的氯化钠溶液2mL，向1号试管中加入一些白色纤维状物，振荡使其溶解，然后向两支试管中各加入2mL二苯胺试剂，沸水浴加热5分钟。四、注意事项1．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。2．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DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。3．二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。4．DNA的溶解度与NaCl溶液浓度的关系：当NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时，随浓度的升高，DNA的溶解度降低；当NaCl溶液浓度高于0.14mol/L时，随浓度升高，DNA的溶解度升高。5．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。【典例解析】本实验中有三次过滤：⑴过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液⑵过滤含粘稠物的0.14mol/LNaCl溶液⑶过滤溶解有DNA的2mol/LNaCl溶液以上三次过滤分别为了获得（）A含核物质的滤液、纱布上的粘稠物、含DNA的滤液B含核物质的滤液、滤液中DNA粘稠物、含DNA的滤液C含核物质的滤液、滤液中DNA粘稠物、纱布上的DNAD含较纯的DNA滤液、纱布上的粘稠物、含DNA的滤液【习题巩固】一、选择题（10个）1.在研究DNA的基因样本前，采集来的血样需要蛋白水解酶处理，然后用有机溶剂除去蛋白质。用蛋白水解酶处理血样的目的是（）A.除去血浆中的蛋白质B.除去染色体上的蛋白质C.除去血细胞表面的蛋白质D.除去血细胞中的所有的蛋白质，使DNA释放，便于进一步提纯2．与析出DNA粘稠物有关的叙述，不正确的是（）A.操作时缓缓滴加蒸馏水，降低DNA的溶解度B.在操作A时，用玻璃棒轻缓搅拌，以保证DNA分子完整C.加蒸馏水可同时降低DNA和蛋白质的溶解度，两者均可析出D.当丝状粘稠物不再增加时，此时NaCl的浓度相当于0.14mol/L3．洗涤剂能够瓦解（），但对DNA没有影响。A.细胞壁B.细胞膜C.细胞核D.细胞质4．在沸水浴的条件下，DNA遇（）会被染成蓝色。A.斐林试剂B.苏丹Ⅲ染液C.双缩脲试剂D.二苯胺5．在DNA提取过程中，最好使用塑料试管和烧杯，目的是（）A.不易破碎B.减少提取过程中DNA的损失C.增加DNA的含量D.容易洗刷6．下列操作中，对DNA的提取量影响最小的是（）A.使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，放出DNA等核物质B.搅拌时，要使用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌C.在“析出DNA粘稠物”时，要缓缓加蒸馏水，直至溶液中粘稠物不再增加D.在用酒精沉淀DNA时，要使用冷酒精，甚至再将混合液放入冰箱中冷却E在DNA的溶解和再溶解时，要充分搅拌7．DNA的粗提取中，将与滤液体积相等的、冷却的（），静置2—3min，溶液中会出现白色丝状物。A.0．9%的NaClB.0.14mol/L的NaCl溶液C.质量分数15%的HClD.体积分数为95%的酒精溶液8.以血液为实验材料时，需要向血液中加入（），防止血液凝固。A.醋酸钠B.龙胆紫C.柠檬酸钠D.醋酸洋红9.在向溶解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.减小杂质的溶解度，加快杂质的析出10.去除滤液中的杂质时，直接在滤液中加入嫩肉粉，利用嫩肉粉中的（）分解蛋白质。[A.胃蛋白酶B.胰蛋白酶C.木瓜蛋白酶D.肠肽酶二、非选择题（3个）1．提取鸡血中DNA时，要除去血液中的上清液，这是因为什么？2．填写本实验完成下列实验操作时所用试剂。⑴提取鸡血细胞中核物质⑵溶解核内DNA：⑶析出2mol/LNaCl溶液中的DNA⑷DNA粘稠物的再溶解⑸提取杂质较少的DNA白色乳状丝状物⑹DNA的鉴定3.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？请回答下列问题：⑴鸡血细胞中红细胞，家鸡属于鸟类，新陈代谢旺盛，因而血液中细胞树木较多，可以提供丰富的。⑵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。⑶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一样，成熟的红细胞中，但若改用动物肝脏做实验材料，实验能顺利进行。这是因为。⑷若选用动物肝脏做实验材料，在提取之前，最好增加程序，使组织细胞更易分离。