1、专题5 DNA和蛋白质技术 课题1 DNA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 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。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 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
2、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 杂质提纯原理：_不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则可溶于酒精。_能水解蛋白质，但对 DNA 没有影响。大多数蛋白质不能忍受 6080 的高温，而 DNA 在_以上才会变性。_能够瓦解细胞膜，但对 DNA 没有影响。DNA 蛋白酶80 洗涤剂鉴定原理：DNA二苯胺沸水浴_。蓝色2实验设计(1)方法步骤 实验材料的选取：选用_含量相对较高的生物组织。破碎细胞，获取含 DNA 的滤液：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。植物细
3、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 1015 min，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1015 min，注意严格控制温度范围 NaCl 嫩肉粉木瓜蛋白酶6075 DNA 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。DNA 的鉴定：将呈白色丝状物的 DNA 溶解于 5 mL
4、 物质的量浓度为_溶液中，再加入 4 mL 的_试剂，沸水中加热 5 min，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2 mol/L的NaCl二苯胺(2)操作提示 以血液为实验材料时，每 100 mL 血液中需要加入 3 g_，防止血液凝固。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_。柠檬酸钠轻缓、柔和泡沫加剧DNA分子的断裂絮状沉淀鉴定 DNA 用的染色剂_试剂要_，否则会影响鉴定的效果。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 0.14 mol/L，
5、滤去析出物。()(2)将丝状物溶解在 2 mol/L NaCl 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 0.14 mol/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 6075 的恒温水浴箱中保温 1015 min 的目的是()A使 DNA 变性 B使蛋白质
6、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 6080 的高温，而 DNA 在 80 以上才会变性。在 6075 的恒温水浴箱中保温 1015 min，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 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液可溶解 DNA，用物质的量浓度为 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液可析出 DNA。2DNA 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
7、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 1DNA 与蛋白质在 NaCl 溶液中的溶解度 项目溶解规律2 mol/L 的 NaCl 溶液0.14 mol/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；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6080 会变
8、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
9、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 0.14 mol/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
10、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()Aa 点浓度最适合析出 DNA Bb 点浓度最适合析出 DNA Cc 点浓度最适合析出 DNA Dd 点浓度最适合析出
11、 DNA B 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 0.14 mol/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
12、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 1DNA 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 0.3 g/mL 的柠檬酸钠溶液 10 mL，与 100 mL 新鲜的鸡血混匀，然后静置一天或离心机离心约 2
13、3 min，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 20 mL 蒸馏水与 510 mL 的鸡血细胞液混合并充分搅拌，然后用 34 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 2 mol/L 的 NaCl 溶液 40 mL 与上述滤液混合后，用玻璃棒沿一个方向搅拌 1 min，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
14、 20 mL 浓度为2 mol/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 50 mL，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 20 mL 的试管，各加入物质的量浓度为 2 mol/L 的 NaCl 溶液 5 mL，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 4 mL 的二苯胺试剂，混合均匀后，将试管置于沸水中加热 5 min，等试管冷却后，观察并且比较两支试
15、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 0.14 mol/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 0.14 mol/L NaCl溶液的杂质DNA纱布上细胞膜、核膜等残片不溶于 2 mol/L NaCl溶液的杂质DNA不溶于 2 mol/L NaCl溶液的杂质 过滤前加 入的物质蒸馏水NaCl 溶液蒸
16、馏水NaCl 溶液 过滤目的去除细胞膜、核膜等杂质去除不溶于2 mol/L NaCl 溶液的杂质去除溶于0.14 mol/L NaCl 溶液的杂质去除不溶于2 mol/L NaCl 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
17、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)请写出的实验步骤名称 _；_；_；_。(2)A、B 两支试管中，_试管中含有 DNA，_试管起对照作用。解析 在解答本题时，一定要先将图中的每一步操作都看清楚，然后根据图中的有关文字提示判断每一步实验操作的名称。答案(1)提取细胞核物质 析出 DNA 的黏稠物 用冷却的酒精析出 DNA DNA 的鉴定(2)B A (1)步骤是如何操作的？为什么能将 DNA 析出？(2)步骤的实验原理是
18、什么？提示：(1)在滤液中加入 2 mol/L 的 NaCl 溶液，然后再加入蒸馏水，直到黏稠物不再增加为止。能将 DNA 析出的原因是，DNA 在NaCl 溶液中的溶解度随着 NaCl 溶液浓度的改变而改变，在 0.14 mol/L 时溶解度最低。(2)步骤是根据 DNA 和某些蛋白质在酒精中的溶解度不同而进行操作的，DNA 不溶于酒精，但某些蛋白质能溶于酒精，据此可以溶解一些杂质，析出含杂质较少的 DNA。1与析出 DNA 黏稠物有关的叙述，不正确的是()A操作时缓缓滴加蒸馏水，降低 DNA 的溶解度 B在操作时，用玻璃棒轻缓搅拌，以保证 DNA 分子的完整性 C加蒸馏水可同时降低 DNA
19、 和蛋白质的溶解度，两者均可析出 D当丝状黏稠物不再增加时，此时 NaCl 溶液的浓度相当于 0.14 mol/L C 向含有 DNA 的溶液中加入蒸馏水后，NaCl 溶液的浓度会变小，当 NaCl 溶液的浓度为 0.14 mol/L 时，DNA 的溶解度最小而析出。2在 DNA 的粗提取实验过程中，对 DNA 提取量影响较小的是()A使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，释放出 DNA 等核物质 B搅拌时要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动 C在析出 DNA 黏稠物时，要缓缓加入蒸馏水，直至黏稠物不再增多 D要用冷酒精沉淀 DNA，甚至可将混合液再放入冰箱中冷却 B A 项的做法是为了充分释放出核中的 DN
20、A 分子，使进入滤液中的 DNA 尽量的多；C 项是让 DNA 充分沉淀，保证 DNA 沉淀析出的量；D 项的道理同 C 项；而 B 项的操作并不能使 DNA 增多或减少。课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳 1.DNA 在 0.14 mol/L NaCl 溶液中溶解度最低。2.DNA 不溶于酒精，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精，可利用酒精将 DNA 和蛋白质分开。3.DNA 对蛋白酶、高温和洗涤剂有耐受性。4.在加热条件下，DNA 遇二苯胺会被染成蓝色。5.哺乳动物成熟的红细胞不含细胞核，不能作为提取 DNA 的实验材料。若选取肝脏细胞或植物细胞，则必须充分研磨。6.实验中加
21、入柠檬酸钠的作用：作为抗凝剂，防止血液凝固。当 堂 达 标 提 素 养 1在“DNA 的粗提取与鉴定”实验过程中，有两次 DNA 沉淀析出，其依据的原理是()DNA 在物质的量浓度为 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中溶解度最低DNA 在冷却的体积分数为 95%的酒精中能沉淀析出 A两次都是 B两次都是 C第一次是，第二次是 D第一次是，第二次是 C 本题考查 DNA 粗提取的原理，DNA 的第一次析出是利用DNA 的溶解度在 0.14 mol/L NaCl 溶液中最小而析出沉淀的。第二次析出是利用 DNA 不溶于冷却的体积分数为 95%的酒精，而蛋白质等杂质可溶解于冷却的体积分数为
22、95%的酒精这一原理，达到对第一次析出的 DNA 进一步分离提纯的目的。2向溶有 DNA 的 2 mol/L 的氯化钠溶液中不断加入蒸馏水，在这个过程中 DNA 和杂质蛋白等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 C 加入蒸馏水后，DNA 溶解度随着氯化钠溶液的浓度降低而减小，至 0.14 mol/L 时达到最小，继续加入蒸馏水，DNA 溶解度增大。蛋白质等杂质的溶解度随着氯化钠溶液的浓度降低而增大。3将粗提取的 DNA 丝状物分别加入 0.14 mol/L NaCl 溶液、2 mol/L NaCl 溶液、体积分数为 95%的酒精溶液中，然后用放有
23、纱布的漏斗过滤，分别得到滤液 P、Q、R 以及存留在纱布上的黏稠物 p、q、r，其中由于含 DNA 少可以丢弃的是()AP、Q、RBp、q、r CP、q、RDp、Q、r C DNA 在 0.14 mol/L NaCl 溶液中溶解度最小，过滤后 DNA在黏稠物 p 中，可以丢弃 P；DNA 在 2 mol/L NaCl 溶液中溶解过滤后，DNA 在滤液中，可以丢弃 q；DNA 不溶于体积分数为 95%的酒精溶液，所以过滤后 DNA 在黏稠物 r 中，可以丢弃 R。4“DNA 的粗提取和物理性状观察”实验装置如图所示，分析回答：(1)实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中含有
24、较高含量的_。(2)在 图 中 A 所 示 的 实 验 步 骤 中 加 蒸 馏 水 的 目 的 是_，通过图 B 所示的步骤取得滤液，再在滤液中加入 2 mol/L NaCl 溶液的目的是_。图中 C 所示实验步骤中加蒸馏水的目的是_。解析 根据 DNA 的粗提取与鉴定的原理：血细胞在蒸馏水中易吸水而导致细胞膜和核膜的破裂。利用此特性可得到含有核 DNA的溶液。鸡的全血包括血浆和血细胞，血浆中无 DNA，全血中除去血浆后即是浓缩的血细胞液，DNA 的含量相对提高了。分析该实验的步骤可知，只有向血细胞液中加蒸馏水时血细胞才吸水破裂，得到 DNA，为了使 DNA 呈溶解状态，应将物质的量浓度为 2 mol/L 的NaCl 溶液加入滤液中。在实验中进行 A 图的操作时，必须充分搅拌不少于 5 min；B 图过滤时采用 34 层纱布；当 NaCl 溶液加入血细胞滤液中后，必须充分晃动烧杯，使二者混合均匀。答案(1)DNA(2)加速细胞膜和核膜破裂 使滤液中的DNA 溶于浓盐溶液 使 DNA 析出点击右图进入 课 时 分 层 作 业 Thank you for watching!