選修一生物5.1DNA的粗提取與鑒定學(xué)

案(人教版)本資料為woRD文檔，請點(diǎn)擊下載地址下載全文下載地址課題1DNA的粗提取與鑒定.嘗試對植物或動物組織中的DNA進(jìn)行粗提取。.了解DNA的物理、化學(xué)性質(zhì)。.理解DNA粗提取及DNA鑒定的原理。一、提取DNA.提取生物大分子的基本思路選用一定的物理或化學(xué)方法分離具有不同性質(zhì)的。對于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA與、和等在性質(zhì)方面的差異，提取DNA,去除其他成分。DNA粗提取主要利用了DNA的溶解性和耐受性兩個(gè)方面(1)利用DNA的溶解性。DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的中溶解度不同，利用這一特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)柠}濃度就能使充分溶解，而使雜質(zhì)沉淀，或者相反，以達(dá)到分離目的。在Nacl溶液濃度下，DNA的溶解度最小。止匕外，DNA不溶于溶液，但是細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)能溶于其中。利用這一原理，可以將DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步分離。(2)利用DNA對酶、高溫和洗滌劑的耐受性。蛋白酶能水解，但是對沒有影響。大多數(shù)蛋白質(zhì)不能忍受℃的高溫，而DNA在℃以上才會變性。洗滌劑能夠，但對DNA沒有影響。二、DNA的鑒定在的條件下，DNA遇會被染成—色，因此可以作為鑒定DNA的試劑。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn)材料的選取原則上，凡是含有的生物材料都可以考慮，但是，選用的生物組織，成功的可能性更大。思考：生活在牧區(qū)的人們，采集牛、羊和馬血比較方便，他們用牛、羊、馬血做提取DNA的實(shí)驗(yàn)材料合適嗎？為什么？.破碎細(xì)胞，獲取含DNA的濾液動物細(xì)胞的破碎比較容易，以雞血為例，在雞血細(xì)胞液中加入一定量的，同時(shí)用攪拌，過濾后收集即可。如果實(shí)驗(yàn)材料是植物細(xì)胞，需要先用溶解。例如，提取洋蔥的DNA時(shí)，在切碎的洋蔥中加入一定的和，進(jìn)行充分地?cái)嚢韬脱心ィ^濾后收集。.去除濾液中的雜質(zhì)最初獲得的DNA濾液含有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等雜質(zhì)，需要進(jìn)一步提純DNA。方案一：利用DNA在不同濃度的Nacl溶液中溶解度的不同，在濾液中加入Nacl，使Nacl溶液物質(zhì)的量濃度為，過濾除去的雜質(zhì)；再調(diào)節(jié)Nacl溶液物質(zhì)的量濃度為，析出，過濾去除的雜質(zhì)；再用物質(zhì)的量濃度為的Nacl溶液溶解DNA。方案二：利用蛋白酶分解蛋白質(zhì)，不分解DNA的特點(diǎn)。在濾液中加入嫩肉粉，嫩肉粉中的能夠分解蛋白質(zhì)。方案三：利用蛋白質(zhì)和DNA的變性溫度不同的特點(diǎn)。將濾液放在℃的恒溫水浴箱中保溫10?15min,過濾獲得DNA濾液。.DNA的析出與鑒定將處理后的溶液過濾，加入與濾液體積的、冷卻的（體積分?jǐn)?shù)為95%）,靜置2?3min,溶液中會出現(xiàn)，這就是粗提取的DNA。用玻璃棒攪拌，卷起絲狀物，并用濾紙吸去上面的水分。取兩支20mL的試管，各加入物質(zhì)的量濃度為的Nacl溶液5mL,將絲狀物放入其中一支試管中，用玻璃棒攪拌，使絲狀物溶解。然后，向兩支試管中各加入4mL的二苯胺試劑。混合均勻后，將試管置于沸水中加熱5min,待試管冷卻后，比較兩支試管中溶液顏色的變化，看看溶解有DNA的溶液是否變—。四、操作提示.以血液為實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，每100mL血液中需要加入3g，防止。.加入洗滌劑后，動作要、，否則容易產(chǎn)生，不利于后續(xù)步驟的操作。加入酒精和用玻璃棒攪拌時(shí)，動作要，以免加劇DNA分子的,導(dǎo)致DNA分子不能形成。.二苯胺試劑要，否則會影響鑒定的效果。答案：一、1.物理或化學(xué)生物大分子RNA蛋白質(zhì)脂質(zhì)物理和化學(xué)(1)Nacl溶液DNA0.14mol•L—1酒精(2)蛋白質(zhì)DNA60?8080瓦解細(xì)胞膜二、沸水浴二苯胺藍(lán)二苯胺三、1.DNADNA含量相對較高思考：不合適。因?yàn)椴溉閯游锍墒斓募t細(xì)胞中無細(xì)胞核，僅靠白細(xì)胞和淋巴細(xì)胞中的少數(shù)DNA,在實(shí)驗(yàn)中很難提取到。.蒸餾水玻璃棒濾液洗滌劑細(xì)胞膜洗滌劑食鹽研磨液.2mol•L—1不溶0.14mol•L—1DNA溶液中2mol•L—1木瓜蛋白酶60?75.相等酒精溶液白色絲狀物沿一個(gè)方向2mol•L—1藍(lán)四、1.檸檬酸鈉血液凝固.輕緩柔和大量的泡沫輕緩斷裂絮狀沉淀.現(xiàn)配現(xiàn)用.制備雞血細(xì)胞液時(shí)，要在新鮮的雞血中加入檸檬酸鈉的原因制備雞血細(xì)胞液時(shí)，要在新鮮的雞血中加入抗凝劑一一檸檬酸鈉，防止血液凝固。其原理是檸檬酸鈉能與血漿中的ca2+發(fā)生反應(yīng)，生成檸檬酸鈣絡(luò)合物，血漿中的游離的ca2十大大減少，血液便不會凝固。因?yàn)殡u血中的紅細(xì)胞和白細(xì)胞都有細(xì)胞核，DNA主要存在于細(xì)胞核中，所以在離心或靜置沉淀后，用吸管除去上部的澄清液一一血漿。.實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵及注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)材料選用雞血細(xì)胞液，而不用雞全血的主要原因是遺傳物質(zhì)DNA主要存在于血細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)。(2)盛放雞血細(xì)胞液的容器，最好是塑料容器。玻璃表面帶電荷，雞血細(xì)胞破碎以后釋放出的DNA中的磷酸基也帶電荷，因而容易被玻璃容器吸附，提取到的DNA就會更少。因此，實(shí)驗(yàn)過程中最好使用塑料的燒杯和試管，可以減少提取過程中DNA的損失。（3）破碎細(xì)胞，釋放DNA過程中，若是血細(xì)胞液，加水后必須充分?jǐn)嚢?，否則血細(xì)胞核不會充分破碎，溶解出的DNA量就會減少；若是植物細(xì)胞，需先用洗滌劑溶解細(xì)胞膜。（4）洗滌劑是多組分的混合物，在嚴(yán)格的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中很少使用。實(shí)驗(yàn)室提取高純度的DNA時(shí)，通常使用十六烷基三甲基澳化銨（cTAB）、十二烷基硫酸鈉（SDS）或吐溫等化學(xué)試劑。（5）實(shí)驗(yàn)過程中兩次加入蒸餾水，操作目的各不相同：第一次向雞血細(xì)胞液中加蒸餾水，目的是使血細(xì)胞通過吸水漲破，釋放出核內(nèi)的DNA。第二次向溶有DNA的濾液中加蒸餾水，目的是稀釋Nacl溶液，使其濃度降至0.14mol•L—1,最終使大量DNA析出。（6）實(shí)驗(yàn)過程中幾次過濾的目的：制備雞血細(xì)胞液時(shí)過濾的目的是除去破裂的細(xì)胞膜等物質(zhì)；在去雜時(shí)，將溶有DNA的高濃度Nacl溶液過濾的目的是除去不溶于Nacl溶液的雜質(zhì)；去雜時(shí)，用低濃度Nacl溶液析出DNA后過濾的目的是除去溶于Nacl溶液中的雜質(zhì)。過濾時(shí)采用單層紗布或尼龍布，不能使用濾紙，以減少DNA的損失。（7）提取DNA絲狀物用玻璃棒攪拌時(shí)，要緩緩沿一個(gè)方向攪拌，而且不能直接觸碰燒杯壁，以便獲得較完整的DNA分子。(8)用冷酒精濃縮和沉淀DNA時(shí)，所用的體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精必須充分預(yù)冷才能使用，冷酒精與含有DNA的氯化鈉溶液的體積比是1：1。低溫可抑制核酸水解酶的活性，防止降解DNA；低溫可降低分子的運(yùn)動，易于形成沉淀析出；低溫有利于增加DNA分子柔韌性，減少斷裂。(9)鑒定實(shí)驗(yàn)所得的絲狀物的主要成分是DNA，可用二苯胺做鑒定試劑，鑒定出現(xiàn)藍(lán)色，說明實(shí)驗(yàn)基本成功，如果不出現(xiàn)藍(lán)色，可能所提取的DNA含量低，或是實(shí)驗(yàn)操作中出現(xiàn)錯(cuò)誤。3.蛋白質(zhì)提取與DNA提取的比較蛋白質(zhì)提取難度大。因?yàn)榕cDNA相比，蛋白質(zhì)對溫度、鹽濃度、pH等條件要敏感得多，很容易失活；并且蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)多種多樣，理化性質(zhì)各不相同，使得蛋白質(zhì)的提取沒有一種統(tǒng)一的方法，只能根據(jù)特定蛋白質(zhì)的特性摸索提取的條件，設(shè)計(jì)特定的方法。題型一DNA提取、分離與鑒定原理【例題1】現(xiàn)代生物學(xué)已向兩個(gè)方面發(fā)展，宏觀研究的水平為生態(tài)系統(tǒng)水平，微觀研究的水平為分子水平，對于分子的研究，其物質(zhì)的提取和分離顯得尤為重要。下面是關(guān)于DNA分子的提取和分離的相關(guān)問題，請回答。（1）在提取菜花細(xì)胞中的DNA時(shí)，采用的是研磨法，為什么不能像用雞血那樣，用蒸餾水使其破裂？（2）在提取實(shí)驗(yàn)過程中用到兩種濃度的Nacl溶液，說明其作用。①2mol•L —1Nacl溶液：②0.14mol•L—1Nacl溶液（3）在整個(gè)操作過程中，每100mL血液中加入3g檸檬酸鈉的作用是 （4）鑒定DNA所用的試劑是解析：（1）DNA分子提取中理想的材料為富含DNA的細(xì)胞，動物中雞血紅細(xì)胞具有細(xì)胞核，放入蒸餾水中會使細(xì)胞漲破釋放出DNA,而植物細(xì)胞中含有細(xì)胞壁，不能因吸水而漲破。（2）實(shí)驗(yàn)過程中兩次用到Nacl溶液，初次為2mol•L—1Nacl溶液，用于溶解DNA,而0.14mol•L—1Nacl溶液會使DNA析出。（3）為了防止凝血現(xiàn)象的發(fā)生應(yīng)加入檸檬酸鈉。（4）鑒定DNA所用的試劑為二苯胺試劑。答案：（1）植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁，不會吸水漲破，只有通過研磨，才能釋放出DNA。（2）①溶解DNA分子，過濾并除去不溶于Nacl溶液的雜質(zhì)②使DNA分子析出，過濾并除去溶于Nacl溶液中的雜質(zhì)（3）防止出現(xiàn)凝血現(xiàn)象（4）二苯胺試劑反思領(lǐng)悟：在Nacl溶液濃度低于0.14mol•L—1時(shí)，DNA的溶解度隨Nacl溶液濃度的增加而逐漸降低；在0.14mol•L—1時(shí)，DNA溶解度最?。划?dāng)Nacl溶液濃度繼續(xù)增加時(shí)，DNA的溶解度又逐漸增大。題型二DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中的操作【例題2】（XX•江蘇高考）某生物興趣小組開展DNA粗提取的相關(guān)探究活動，具體步驟如下：材料處理：稱取新鮮的花菜、辣椒和蒜黃各2份，每份10g。剪碎后分成兩組，一組置于20℃、另一組置于一20℃條件下保存24h。DNA粗提取:第一步，將上述材料分別放入研缽中，各加入15mL研磨液，充分研磨。用兩層紗布過濾，取濾液備用。第二步，先向6只小燒杯中分別注入10mL濾液，再加入20mL體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒緩緩地向一個(gè)方向攪拌，使絮狀物纏繞在玻璃棒上。第三步，取6支試管，分別加入等量的2mol•L-1Nacl溶液溶解上述絮狀物。DNA檢測：在上述試管中各加入4mL二苯胺試劑，混合均勻后，置于沸水中加熱5min,待試管冷卻后比較溶液的顏色深淺，結(jié)果如下表：材料保存溫度花菜辣椒蒜黃20℃++十+++-20℃+++++（注：“十”越多表示藍(lán)色越深）分析上述實(shí)驗(yàn)過程，回答下列問題。（1）該探究性實(shí)驗(yàn)課題名稱是（2）第二步中“緩緩地”攪拌，這是為了減少。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論并分析。①結(jié)論1：與20℃相比，相同實(shí)驗(yàn)材料在一20℃條件下保存，DNA的提取量較多。結(jié)論 2：②針對結(jié)論1,請?zhí)岢龊侠淼慕忉專海?）氯仿密度大于水，能使蛋白質(zhì)變性沉淀，與水和DNA均不相溶，且對DNA影響極小。為了進(jìn)一步提高DNA純度，依據(jù)氯仿的特性，在DNA粗提取第三步的基礎(chǔ)上繼續(xù)操作 的 步 驟 是 ，然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精溶液使DNA析出。解析：（1）分析表格可知，實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谔骄坎牧系牟煌捅４鏈囟鹊牟煌瑢NA提取量的影響。DNA分子為鏈狀，很容易斷裂，所以應(yīng)緩緩地向一個(gè)方向攪拌。(3)分析表格可看出，同種材料在一20℃時(shí)DNA提取量較多，不同材料在同種溫度下保存時(shí)，蒜黃的DNA提取量最多。低溫下酶活性較低，DNA降解慢。(4)根據(jù)題意，可用氯仿將DNA溶液中的蛋白質(zhì)析出，進(jìn)一步提高DNA的純度。答案：(1)探究不同材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響DNA斷裂(3)①等質(zhì)量的不同實(shí)驗(yàn)材料，在相同的保存溫度下，從蒜黃提取的DNA量最多②低溫抑制了相關(guān)酶的活性，DNA降解速度慢(4)將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混合，靜置一段時(shí)間，吸取上清液.DNA在下列哪一濃度的Nacl溶液中，溶解度最低？()2mol•L—10.015mol•L—1c.0.14mol•L—1D.5mol•L—1.若選擇的實(shí)驗(yàn)材料為植物細(xì)胞，破碎細(xì)胞時(shí)要加入一定量的洗滌劑和食鹽。加入洗滌劑的目的是（ ）。A.利于DNA的溶解B.分離DNA和蛋白質(zhì)c.溶解細(xì)胞膜D.溶解蛋白質(zhì).在提取DNA的過程中，最好使用塑料試管和燒杯，目的是（ ）。A.不易破碎B.減少DNA的損失c增加DNA的含量D.容易刷洗.在DNA的粗提取過程中，初步析出DNA和提取較純凈的DNA所用的藥品的濃度及其名稱分別是（ ）。①0.1g•mL—1的檸檬酸鈉溶液②2mol•L—1的Nacl溶液③0.14mol•L—1的Nacl溶液④體積分?jǐn)?shù)為95%的