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最新人教版高中生物选修1专题5 课题1《DNA的粗提取与鉴定》
导学案
一、基础知识
（一）提取DNA的方法
提取生物大分子的基本思路是选用一定的 或 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 和 性质方面的差异,提取 ,去除其他成分。 （1）DNA的溶解性： （1）DNA的溶解性：
? DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的 中溶解度不同,利用这一特点,选择
适当的盐浓度就能使 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 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。 （2）DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性：
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蛋白酶能水解 ,但是对DNA 影响。大多数蛋白质不能忍受60—80C的高温,而DNA在 ℃以上才会变性。洗涤剂能够瓦解 ,但对DNA 影响。 （二）DNA的鉴定
在 条件下,DNA遇 会被染成 色,因此二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。 二、实验设计
（一）实验材料的选取
凡是含有 的生物材料都可以考虑,但是使用 的生物组织,成功的可能性更大。
（二）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 ,同时用 玻璃棒 ,过滤后收集滤液即可。如果实验材料是植物细胞,需要先用 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 和 ,进行充分的搅拌和研磨,过滤后收集研磨液。 （三）去除滤液中的杂质
方案一 利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中 的不同,通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质。
方案二 直接在滤液中加入嫩肉粉,反应10～15min,嫩肉粉中的 能够分解蛋白质。
方案三 将滤液放在 ℃的恒温水浴箱保温10～15min,注意 范围。
（四）DNA的析出与鉴定
1、将处理后的溶液过滤,加入与滤液体积 、 的酒精溶液（体积分数为 ）,静置 min,溶液中会出现 ,这就是粗提取的DNA。用玻璃棒 搅拌,卷起丝状物,并用滤纸吸取上面的水分。
2、取两支20ml的试管,各加入物质的量浓度为 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 试剂。混合均匀后,将试管置于 中加热5min,待试管 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 。
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实例：用鸡血细胞液粗提取DNA并鉴定（苏教版必修2） 步骤 操作 1、提取鸡将制备好的鸡血细胞液（已在课前配好）5~10mL,注入到血细胞的细50ml烧杯中。向烧杯中加入 20mL,同时用玻璃棒沿一个胞核物质 方向快速搅拌5min,然后,用放有纱布的漏斗将血细胞过滤至1000mL的烧杯中,取其滤液。 2、溶解细胞核内的DNA 3、析出含DNA的粘稠物 4、滤取含DNA的粘稠物 5、将DNA的粘稠物再溶解 6、过滤含DNA的氯化钠溶液 7、提取含杂质较少的DNA 将物质的量浓度为 40 mL加入到滤液中,并作玻璃棒沿一个方向搅拌1min,使其混合均匀,这时DNA在溶液中呈溶解状态。 图示 沿烧杯内壁缓缓加入 ,同时用玻璃棒沿一个方向不停地轻轻搅拌,这时烧杯中有丝状物出现。继续加入蒸馏水,溶液中出现的黏稠物会越来越多。当黏稠物不再增加时停止加入蒸馏水。 用放多层纱布的漏斗,过滤溶液至1000 mL的烧杯中。取纱布上的 。 取一个50 mL烧杯,向烧杯内注入物质的量浓度为 20 mL。用钝头镊子将纱布上的黏稠物夹至NaCl溶液中,用玻璃棒沿一个方向不停地搅拌3min,使黏稠物尽可能多地溶解于溶液中。 取一个100 mL烧杯,用放有两层纱布的漏斗过滤以上溶液。取其滤液（DNA溶于 中）。 在上述滤过的溶液中,加入 的、体积分数为 50 mL（加入时动作要慢）,并作用玻璃棒沿一个方向搅拌,溶液中会出现含杂质较少的丝状物。当玻璃棒上出现丝状物缠绕时,继续慢慢搅拌,至不再增加时,用玻璃棒将丝状物卷起,并用滤纸吸取上面的水分。 8、DNA的取两支20 mL的试管,各加入物质的量浓度为 5mL,将丝鉴定 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。 三、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 。
2、加入洗涤剂后,动作要 、 ,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 ,以免加剧 ,导致DNA分子不能形成絮状沉淀。
3、二苯胺试剂要 ,否则会影响鉴定的效果。 四、课题成果评价 1、是否提取出了DNA
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观察你提取的DNA颜色,如果不是白色丝状物,说明DNA中的 较多；二苯胺鉴定出现蓝色说明实验 ,如果不呈现蓝色,可能所提取的DNA ,或是实验操作中出现 ,需要重新制备。 2、分析DNA中的杂质
本实验提取的DNA粗制品有可能仍然含有 、 、 等杂质。 3、不同实验方法的比较
对于不同的实验方法,本课题可以采用分组的方法进行研究。首先选取不同的实验材料,其次同种材料还可以采用不同方法,从多方面比较实验结果,如DNA的 、 ,二苯胺显色的 等,看看哪种实验材料、哪种提取方法的效果更好。 五、课题延伸
本课题使用的洗涤剂是多组分的混合物,在严格的科学实验中很少使用。实验室提取高纯度的DAN时,通常使用 、 或 等化学试剂。
【教材答案】 （一）旁栏思考题
1．为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？
答：蒸馏水对于鸡血细胞来说是一种 液体,水分可以大量进入血细胞内,使血细胞 ,再加上搅拌的 ,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？
答：洗涤剂是一些离子去污剂,能 ,有利于DNA的 ；食盐的主要成分是NaCl,有利于 。
3．如果研磨不充分,会对实验结果产生怎样的影响？
答：研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全,提取的DNA量 ,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？
答：可能含有 、 和 等杂质。 5．为什么反复地溶解与析出DNA,能够去除杂质？
答：用高盐浓度的溶液溶解DNA,能除去 ；用低盐浓度使DNA析出,能除去
。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。
6．方案二与方案三的原理有什么不同？
答：方案二是利用 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 耐受性的不同,从而使蛋白质 ,与DNA分离。 （二）讨论题
图5-1是DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线,请根据曲线图,思考下面的问题 1．在什么浓度下,DNA的溶解度最小？DNA在NaCl溶液中的溶解度是如何变化的？ 答：在NaCl溶液浓度为0.14mol/L时, DNA的溶解度最小；当NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时,随着NaCl溶液浓度的升高,DNA的溶解度 ；当NaCl溶液浓度高于0.14mol/L时,随着NaCl溶液浓度的升高,DNA的溶解度 。 2．如何通过控制NaCl溶液的浓度使DNA在盐溶液中溶解或析出？
答：根据DNA在0.14mol/L NaCl溶液中溶解度最小的特性,一般先用较高浓度 的NaCl溶液使DNA溶解,然后再用蒸馏水稀释至 使DNA析出。 （三）练习
1．答：提取DNA的第一步是材料的选取,其目的是一定要选取DNA含量 的生物材料,否则会由于实验过程中或多或少的损失而造成检测的困难；第二步是DNA的释放和溶解,这
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一步是实验成功与否的关键,要 ；第三步是DNA的纯化,即根据DNA的 、 对 及 的耐受性的不同等特性,最大限度地将DNA与杂质分开；最后一步是对DNA进行鉴定,这是对整个实验的结果的检测。
2．答：提取蛋白质比提取DNA的难度大。这是因为,与DNA相比,蛋白质对温度、盐浓度、pH等条件要敏感得多,很容易 ；并且蛋白质的空间结构 ,理化性质 ,使得蛋白质的提取没有一种统一的方法,只能根据特定蛋白质的特性摸索提取的条件,设计特定的方法。
【知识拓展】
1．制备鸡血细胞液时,为什么要在新鲜的鸡血中加入柠檬酸钠？
答：制备鸡血细胞液时,要在新鲜的鸡血中加入抗凝剂——柠檬酸钠, 。其原理
2+2+
是柠檬酸钠能与血浆中Ca发生反应,生成柠檬酸钙络合物,血浆中游离的Ca大大减少,血液便不会凝固。
2．鸡血离心或静置沉淀后,为什么要弃出上清液？
答：因为上清液是 ,没有血细胞。DNA主要存在于试管底部的 中,所以提取鸡血中的DNA时,要除去血液中的上清液。 3．盛放鸡血细胞液的容器最好是塑料容器,为什么？
答：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 的烧杯和试管,这样可以减少提取过程的DNA的损失。 4．为什么析出DNA时要用冷却的酒精？ ．．答：预冷的酒精溶液具有以下优点。一是抑制核酸水解酶的活性,防止DNA 降解；二是降低分子运动,易于形成沉淀析出；三是低温有利于增加DNA分子的柔韧性,减少断裂。
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