2013人教版选修一专题5《DNA和蛋白质技术》word学案

2013人教版选修一专题5《DNA和蛋白质技术》word

学案

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DNA和蛋白质技术，包括DNA的提取、蛋白质的提取、DNA片段的扩增等，是开展

分子生物学研究的基本技术。本专题将从基础入手，学习DNA的粗提取、PCR技术和血红蛋白的提纯。学习这些技术，不仅能够帮助学生初步了解分子生物学的基本实验方法，

而且能够巩固必修课中学习的有关DNA和蛋白质的理论知识。

本专题的3个课题相对独立，没有严格的先后顺序。课题1的操作难度不高，学生比

较容易获得结果。课题2的操作难度也不高，但PCR技术的原理是难点，学生要充分利用

教材的图文资料，并且在教师的引导下进行实验操作。课题3的操作难度比较大，所以学

生一定要在教师的精心指导下完成操作。

课题1 DNA的粗提取与鉴定

[导学诱思]

1．提取DNA的方法

提取生物大分子的基本思路是。对于DNA的粗提取而言，就是要利用、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。

书本图5—1是DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线，请根据曲线图，思考：

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？

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？

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蛋白酶能水解，但是对没有影响。大多数蛋白质不能忍受60—80o C的高温，而DNA在以上才会变性。洗

涤剂能够瓦解，但对DNA没有影响。

3）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。

2．实验设计

1）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。在下面的生物材料中选取适合的实验材料：

鱼卵、猪肝、菜花（花椰菜）、香蕉、鸡血、哺乳动物的红细胞、猕猴桃、洋葱、豌豆、

菠菜、在液体培养基的大肠杆菌

思考：哺乳动物的红细胞的特点？

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，同时用搅拌，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。

思考：①为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？

②加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么？

③如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响?

④此步骤获得的滤液中可能含有哪些细胞成分？

3）去除滤液中的杂质阅读课本的三个方案，

思考：为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质？

方案二与方案三的原理有什么不同？

4）DNA的析出与鉴定将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积、冷却的，静置，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。

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。混合均匀后，将试管置于中加热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。

3．操作提示

以血液为实验材料时，每100ml血液中需要加入3g ，防止。

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，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。

二苯胺试剂要，否则会影响鉴定的效果。

4．结果分析与评价

[疑难点拨]

1．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。

2．制备鸡血细胞液时，要在新鲜的鸡血中加入柠檬酸钠的原因

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，防止血液凝固。

其原理是柠檬酸钠能与血浆中Ca2+发生反应，生成柠檬酸钙络合物，血浆中游离的Ca2+大大减少，血液便不会凝固，因为鸡血红细胞，白细胞都有细胞核，DNA主要存在于细胞核中，所以在离心或静置沉淀后，要弃出上层清液——血浆。

3．提取DNA的第一步是材料的选取，其目的是一定要选取DNA含量较高的生物材料，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，这一步是实验成功与否的关键，要尽可能使细胞内的DNA全部溶解；第三步是DNA的纯化，即根据DNA的溶解特性、对酶及高温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。

4．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DNA

D含较纯的DNA滤液、纱布上的粘稠物、含DNA的滤液

[课堂演练]

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/L

3．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NaCl

B.0.14mol/L的NaCl溶液

C.质量分数15%的HCl

D.体积分数为95%的酒精溶液