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专题5DNA和蛋白质技术课题1DNA的粗提取与鉴定学习目标：1.了解DNA的物理、化学性质。(重点)2.理解DNA粗提取以及DNA鉴定的原理。(重点)3.尝试对植物或动物组织中的DNA进行粗提取。(难点)自主预习探新知1．提取DNA的思路及原理(1)基本思路①提取生物大分子的基本思路是选用一定的__________方法分离具有不同______________的生物大分子。②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______________方面的差异，提取DNA，去除其他成分。物理或化学物理或化学性质物理或化学性质(2)实验原理①分离原理：DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的________溶液中溶解度不同，利用这一特点，选择适当的______就能使______充分溶解，而使____沉淀，或者相反，以达到分离的目的。NaCl盐浓度DNA杂质②提纯原理：ⅰ______不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则可溶于酒精。ⅱ______能水解蛋白质，但对DNA没有影响。ⅲ大多数蛋白质不能忍受60～80℃的高温，而DNA在_______以上才会变性。ⅳ______能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响。③鉴定原理：DNA＋二苯胺――→沸水浴____。DNA蛋白酶80℃洗涤剂蓝色2．实验设计(1)方法步骤①实验材料的选取：选用______含量相对较高的生物组织。②破碎细胞，获取含DNA的滤液：ⅰ动物细胞的破碎——以鸡血为例：在鸡血细胞液中加入一定量的______，同时用______搅拌，过滤后收集滤液即可。ⅱ植物细胞的破碎——以洋葱为例：先将洋葱切碎，然后加入一定的____________，进行充分地搅拌和____，过滤后收集研磨液。DNA蒸馏水玻璃棒洗涤剂和食盐研磨③去除滤液中的杂质：方案一方案二方案三利用DNA在不同浓度的________溶液中溶解度的不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质直接在滤液中加入______，反应10～15min，嫩肉粉中的__________能够分解蛋白质将滤液放在_____________的恒温水浴箱中保温10～15min，注意严格控制温度范围NaCl嫩肉粉木瓜蛋白酶60～75℃④DNA的进一步提纯：利用DNA不溶于________这一原理，可从溶液中析出较纯净的DNA，此时DNA的状态为____丝状物。⑤DNA的鉴定：将呈白色丝状物的DNA溶解于5mL物质的量浓度为_______________________溶液中，再加入4mL的______试剂，沸水中加热5min，冷却后观察溶液的颜色，注意要同时设置对照实验。酒精溶液白色2mol/L的NaCl二苯胺(2)操作提示①以血液为实验材料时，每100mL血液中需要加入3g_____，防止血液凝固。②加入洗涤剂后，动作要__________，否则容易产生大量的____，不利于后续步骤的操作。加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免____________________，导致DNA分子不能形成________。③鉴定DNA用的染色剂______试剂要________，否则会影响鉴定的效果。柠檬酸钠轻缓、柔和泡沫加剧DNA分子的断裂絮状沉淀二苯胺现配现用1．判断对错(1)用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14mol/L，滤去析出物。()(2)将丝状物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色。()(3)用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同。()(4)调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，可去除部分杂质。()提示：(1)×用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14mol/L后，过滤并收集析出物。(2)×利用二苯胺试剂鉴定DNA时，需沸水浴加热几分钟，才呈蓝色。(3)×用菜花为实验材料，需加入洗涤剂和食盐，并对材料进行研磨。(4)√2．在DNA粗提取与鉴定实验中，除去杂质时将滤液放在60～75℃的恒温水浴箱中保温10～15min的目的是()A．使DNA变性B．使蛋白质变性C．使DNA和蛋白质变性D．分解蛋白质B[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。在60～75℃的恒温水浴箱中保温10～15min，目的是使蛋白质变性，然后分离得到DNA。]合作探究攻重难DNA粗提取的原理和鉴定方法[合作交流]1．如何通过控制NaCl溶液的浓度使DNA在盐溶液中溶解或析出？提示：用物质的量浓度高于或低于0.14mol/L的NaCl溶液可溶解DNA，用物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液可析出DNA。2．DNA和蛋白质在酒精中的溶解性有何特点？根据该特点如何将DNA与蛋白质进一步分离？提示：DNA不溶于酒精溶液，某些蛋白质能溶于酒精溶液。向溶解有DNA和蛋白质的溶液中加入冷却的酒精溶液，溶液中会出现白色丝状物即DNA。[归纳总结]1．DNA与蛋白质在NaCl溶液中的溶解度项目溶解规律2mol/L的NaCl溶液0.14mol/L的NaCl溶液DNA溶解析出蛋白质部分发生盐析沉淀溶解总结①DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同；②选择适当的盐溶液就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的2.利用耐受性提取DNA项目DNA蛋白质蛋白酶没影响水解高温80℃以上才会变性60～80℃会变性洗涤剂没影响瓦解细胞膜特别提醒：高温和盐溶液对DNA和蛋白质的影响不同(1)盐析过程中DNA的空间结构不变，没有变性，只是溶解度在不同盐浓度下溶解度不同，因此改变盐浓度，可重新使DNA溶解。(2)高温使DNA和蛋白质变性时破坏的键不同。DNA变性时，氢键被破坏；降温时DNA能复性，是可逆过程。而蛋白质变性时往往是二硫键被破坏，因此蛋白质变性是不可逆的。[典题通关]下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述中，正确的是()A．用鸡血作为材料，原因是鸡血红细胞有细胞核，其他动物红细胞没有细胞核B．用不同浓度的NaCl溶液进行DNA粗提取，原因是DNA在其中溶解度不同C．用酒精进行提纯，原因是DNA溶于酒精，蛋白质不溶于酒精D．用二苯胺试剂进行鉴定，原因是DNA溶液中加入二苯胺试剂即呈蓝色B[只有哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核，A选项错误；DNA不溶于酒精，蛋白质溶于酒精，所以可用冷却的酒精来对DNA进行提纯，C选项错误；DNA溶液中加入二苯胺试剂后要在沸水浴的情况下才能出现蓝色，D选项错误。](1)哺乳动物的成熟红细胞为什么适合用于制备细胞膜？(2)将NaCl溶液控制在0.14mol/L、将滤液溶解于冷却的酒精中，以上两种处理方法的目的是什么？提示：(1)因为哺乳动物的成熟红细胞中无细胞核和其他细胞器，只有细胞膜一种生物膜，所以适合用于制备细胞膜。(2)析出DNA。1．在混合物中提取DNA分子的基本思路是()A．根据各种大分子的理化性质的差异B．根据各种大分子的理化性质的共性C．根据各种大分子在细胞内的功能D．根据各种大分子的结构和在细胞内的位置A[提取DNA分子是将DNA与其他物质分开，因此利用的是大分子的理化性质的差异。]2．在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，实验原理是利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同来提取的，DNA的溶解度与图示曲线的对应点相符合的是()A．a点浓度最适合析出DNAB．b点浓度最适合析出DNAC．c点浓度最适合析出DNAD．d点浓度最适合析出DNAB[用高浓度的NaCl溶液溶解DNA，能除去在高盐溶液中不能溶解的杂质，用低浓度的NaCl溶液使DNA析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质，因此，反复溶解、析出DNA，能除去与DNA溶解度不同的杂质。从题图可以看出，DNA在浓度为0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度最小，因此最适合析出DNA。]DNA粗提取和鉴定的实验设计[合作交流]1．可否选用哺乳动物成熟红细胞作实验材料，为什么？提示：不可以，因为哺乳动物成熟红细胞无细胞核。2．提取DNA时，要加入洗涤剂和食盐并充分研磨，作用分别是什么？提示：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。研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量少，影响实验结果。3．为什么反复地溶解与析出DNA?提示：用高盐浓度的NaCl溶液溶解DNA，能除去在高盐中不能溶解的杂质；用低盐浓度的NaCl溶液使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。[归纳总结]1．DNA的粗提取与鉴定的实验过程步骤操作方法原理一、制备鸡血细胞液取0.3g/mL的柠檬酸钠溶液10mL，与100mL新鲜的鸡血混匀，然后静置一天或离心机离心约2～3min，除去上清液防止血液凝固，使血细胞与血浆分离二、提取细胞核物质取20mL蒸馏水与5～10mL的鸡血细胞液混合并充分搅拌，然后用3～4层纱布过滤，取滤液于烧杯中使细胞过度吸水而破裂三、溶解DNA取2mol/L的NaCl溶液40mL与上述滤液混合后，用玻璃棒沿一个方向搅拌1min，然后过滤DNA在高浓度NaCl溶液中溶解度较大四、析出DNA并过滤沿烧杯内壁慢慢加入蒸馏水并轻轻搅拌，至白色丝状黏稠物不再增加时停止加水，然后用多层纱布过滤在一定范围内DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的降低而降低五、DNA的再溶解用镊子夹取纱布上的黏稠物放入20mL浓度为2mol/L的NaCl溶液中，搅拌至完全溶解，然后用两层纱布过滤，取其滤液放入小烧杯中DNA在高浓度NaCl溶液中溶解度较大六、提取较纯净的DNA取体积分数为95%的冷却酒精溶液50mL，与滤液混合搅拌，待出现丝状物时用玻璃棒将其卷起DNA不溶于酒精，出现沉淀七、DNA的鉴定取两支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，等试管冷却后，观察并且比较两支试管中溶液颜色的变化DNA遇二苯胺(沸水浴)会被染成蓝色2.实验操作分析(1)实验中有2次加入蒸馏水，第一次加入的目的是使鸡血细胞吸水涨破，第二次加入的目的是稀释NaCl溶液至0.14mol/L，从而析出DNA。(2)实验中有3次加入NaCl，作用均为溶解DNA。(3)实验中有4次过滤：第一次过滤第二次过滤第三次过滤第四次过滤滤液中含DNA的核物质DNA溶于0.14mol/LNaCl溶液的杂质DNA纱布上细胞膜、核膜等残片不溶于2mol/LNaCl溶液的杂质DNA不溶于2mol/LNaCl溶液的杂质过滤前加入的物质蒸馏水NaCl溶液蒸馏水NaCl溶液过滤目的去除细胞膜、核膜等杂质去除不溶于2mol/LNaCl溶液的杂质去除溶于0.14mol/LNaCl溶液的杂质去除不溶于2mol/LNaCl溶液的杂质特别提醒：DNA的粗提取与鉴定中的注意事项(1)过滤含DNA的黏稠物时不能用滤纸代替纱布，否则会因DNA被吸附到滤纸上，而导致DNA大量损失。(2)用玻璃棒搅拌时，动作要缓慢且沿同一方向进行，目的是防止DNA被破坏。(3)盛放鸡血细胞液的容器最好是塑料器具，因为DNA易被玻璃制品吸附，影响最终的DNA提取量。最后提取DNA用于鉴定时，可用玻璃棒将DNA卷出。(4)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。(5)鉴定DNA还可使用甲基绿染液，甲基绿染液可将DNA染成绿色。[典题通关]如图所示为DNA的粗提取与鉴定实验的实验步骤，请据图回答下列问题。(1)请写出①②③④的实验步骤名称①______________________________________________；②______________________________________________；③______________________________________________；④_________________________________