2015高中生物 5.1DNA的粗提取与鉴定课件 新人教版选修1

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(1)你能总结一下 DNA、RNA 在细胞中的分布规律吗? 提示:对真核生物而言,DNA 主要存在于细胞核(染色质)中,线粒体、叶 绿体中也有少量的 DNA。RNA 主要存在于细胞质(细胞质基质、核糖 体、叶绿体、线粒体)中,细胞核中也有少量的 RNA。 (2)你能列举不能用来提取 DNA 的细胞吗?请给出必要的解释。 提示:哺乳动物成熟的红细胞、 植物的筛管细胞等,因为它们失去了细胞 核,而 DNA 分子主要存在于细胞核中。 (3)观察 DNA、RNA 在细胞中分布实验的原理是什么? 提示:用吡罗红甲基绿的混合染色剂对细胞染色,然后用显微镜观察。 绿 色区域代表 DNA 的分布区域,红色区域代表 RNA 的分布区域。
DNA
溶解
析出
蛋白 质
NaCl 溶液的物质的量浓度在从 2 mol/L 降低的过程中,溶解度逐渐增大
部分发生盐 析沉淀
溶解
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二、DNA 粗提取的实验步骤及注意事项
活动与探究 2 1.讨论在做 DNA 的粗提取与鉴定实验时,实验材料用鸡血而不用羊血 的原因。 提示:羊属于哺乳动物,哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核,仅靠少量有 细胞核的白细胞,不易提取到 DNA。 2.提取鸡血细胞的核物质时,需向鸡血细胞液中加入蒸馏水,并搅拌和 过滤,请分析加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂的原因。 提示:蒸馏水对于鸡血细胞来说是一种低渗液体,水分可以大量进入血 细胞内,使血细胞涨破(细胞膜和核膜破裂),从而释放出 DNA。
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一、提取 DNA 的思路和 DNA 的理化性质
活动与探究 1 1.对 DNA 粗提取的思路是什么? 提示:利用 DNA 与 RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差 异,选用一定的物理或化学方法提取 DNA,去除其他成分。 2.根据教材第 54 页图 5 1 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度曲线,思考下列 问题。 (1)描述 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度的变化情况。 提示:在物质的量浓度为 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中,DNA 的溶解度最小, 高于或低于此浓度,DNA 的溶解度都增大。 (2)要使 DNA 溶解或析出,应如何操作? 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。
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二、DNA 粗提取与鉴定实验设计
1.过程 (1)实验材料 ①选用DNA 含量相对较高的生物组织 ②取材时注意安全问题 的选取 ③取材时注意保护环境,不要选择珍稀 濒危生物 (2)破碎细胞,获取含 DNA 的滤液。 ①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蒸馏水, 同时用玻璃棒搅拌,过滤后收集滤液。 ②植物细胞的破碎:(以洋葱为例)先将洋葱切碎,加入一定量的洗涤剂和 食盐,充分搅拌和研磨,过滤后收集研磨液。
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3.提取洋葱的 DNA 时,需在切碎的洋葱中加入一定量的洗涤剂和食盐, 并进行充分的搅拌和研磨。请思考下列问题。 (1)加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么? 提示:洗涤剂能瓦解细胞膜,释放出 DNA;食盐有利于 DNA 的溶解。 (2)如果研磨不充分,会对实验结果产生怎样的影响? 提示:提取的 DNA 量少,导致看不到丝状沉淀物,用二苯胺试剂鉴定结果 不明显等。 (3)用玻璃棒搅拌时,怎样搅拌才能更充分? 提示:搅拌时,应缓慢沿一个方向搅拌,防止 DNA 断裂,以便获得较完整 的 DNA。
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(3)去除滤液中的杂质。 方案一: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 10~15 min,其中的木瓜蛋白酶能 够分解蛋白质。 方案三:将滤液放在 60~75 ℃的恒温水浴箱中保温 10~15 min。 (4)DNA 的析出与鉴定。 在滤液中加入同体积、冷却的酒精溶液(体积 分数为 95%) ↓ 静置(2~3min) ①析出 ↓ 溶液中出现白色丝状物 ↓ 用玻璃棒沿一个方向搅拌,卷起丝状物,并吸 去水分
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②鉴定 2.操作提示 (1)防止血液凝固:每 100 mL 血液需加入 3 g 柠檬酸钠。 (2)减少产生泡沫:加入洗涤剂后,动作要轻缓、柔和。 (3)避免 DNA 断裂:加入酒精和用玻璃棒搅拌时,动作要轻缓。 (4)二苯胺试剂要现配现用。
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迁移与应用 1 用过滤的方法得到溶有 DNA 的氯化钠溶液后,还要用酒精处理,可以得 到较纯净的 DNA。这是因为( )。 A.DNA 易溶于酒精,而滤液中某些杂质不易溶于酒精 B.DNA 不易溶于酒精,而滤液中某些杂质易溶于酒精 C.DNA 和滤液中其他成分更易溶于酒精 D.DNA 和滤液中其他成分都不溶于酒精 解析:在溶液中加入酒精,用玻璃棒沿一个方向搅拌,卷起的丝状物就是 析出的 DNA。 因此,利用的原理是 DNA 不易溶于酒精,而滤液中某些杂 质易溶于酒精。 答案:B
名称 方案一 方案二 方案三 原理
提示:DNA 在不同物质的量浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同 解蛋白质,而不分解 DNA 蛋白质和 DNA 的变性温度不同
蛋白酶分
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6.做 DNA 的鉴定实验时,需要设置对照实验:取两支试管,一支加入物质 的量浓度为 2 mol/L 的氯化钠溶液 5 mL,一支加入溶有 DNA 的物质的 量浓度为 2 mol/L 的氯化钠溶液 5 mL。然后两支试管各加入 4 mL 的 二苯胺试剂,混合均匀后置于沸水中加热。思考为什么要设置对照组? 实验中能观察到什么现象? 提示:设置对照实验的目的是确定二苯胺试剂不与氯化钠发生颜色反 应;实验组试管中可看到溶液变蓝色。 7.用流程图表示粗提取和鉴定 DNA 的步骤。 提示:选取富含 DNA 的实验材料 ↓ 选择相应的方法破碎细胞,获取含 DNA 的滤液 ↓ 去除滤液中的杂质 ↓ 析出 DNA 并鉴定
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预习交流 1
DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中析出与溶解过程是否属于变性?为什 么? 提示:不属于。 析出与溶解只是 DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中的溶解 度发生改变,使得处于溶解状态的 DNA 分子出现量的差异的过程的体 现,该过程对 DNA 分子的结构没有任何影响,不属于变性。
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4.最初获得的 DNA 滤液含有蛋白质、多糖和 RNA 等杂质,为了初步纯 化 DNA,请探究为什么反复地溶解与析出 DNA,能够去除杂质? 提示:用高浓度的盐溶液溶解 DNA,能除去在高盐溶液中不能溶解的杂 质;用低浓度的盐溶液使 DNA 析出,能除去溶解在低盐溶液中的杂质。 因此,通过反复地溶解与析出 DNA,就能够除去与 DNA 溶解度不同的多 种杂质。 5.阅读教材提供的三种去除滤液杂质的方案,分析各自原理。
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(2)DNA 对酶、 高温和洗涤剂的耐受性:①蛋白酶能水解蛋白质,但是对 DNA 没有影响。②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。 ③洗涤剂可以瓦解细胞膜,去除脂质和蛋白质,但对 DNA 没有影响。 3.DNA 的鉴定 在沸水浴条件下,DNA 遇二苯胺会被染成蓝色。因此,二苯胺可以作为 鉴定 DNA 的试剂。
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一、提取 DNA 的方法
1.DNA 的粗提取 利用 DNA 与 RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异,提 取 DNA,去除其他成分。 2.DNA 的理化性质 (1)DNA 的溶解性: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。利用这一特点,选择适当的盐浓度就能使 DNA 充分 溶解,而使杂质沉淀。②DNA 不溶于酒精溶液,但是细胞中的某些物质 则可以溶于此溶液。
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1.DNA 粗提取的原理、方法和目的
基本原理 DNA 在不同的物 质的量浓度的 NaCl 溶液中的溶 解度不同,在物质 的量浓度为 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液 中的溶解度最低 DNA 不被蛋白酶 水解 DNA 不溶于酒精 溶液 DNA 可被二苯胺 试剂染成蓝色 加入嫩肉粉 加入冷却酒 精(体积分数 为 95%) 加入二苯胺 试剂并沸水 浴 鉴定 DNA 溶于 NaCl 溶 液中并稀释 方法 目的 NaCl 溶液的物质的量浓度为 2 mol/L 时,DNA 溶解,而部分蛋白质发生盐析生 成沉淀,过滤可除去部分蛋白质及不溶 于 NaCl 溶液的杂质。当 NaCl 溶液的物 质的量浓度稀释至 0.14 mol/L 时 DNA 析 出,过滤可除去溶于 NaCl 溶液中的部分 蛋白质和其他杂质 嫩肉粉中含木瓜蛋白酶,水解蛋白质
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3.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 与蛋白质进一步地分离? 提示:DNA 不溶于酒精溶液(体积分数为 95%),某些蛋白质能溶于酒精 溶液(体积分数为 95%)。向溶解有 DNA 和蛋白质的溶液中加入冷却的 酒精溶液(体积分数为 95%),溶液中会出现白色丝状物即 DNA。 4.提取 DNA 还可以利用 DNA 对酶、高温的耐受性原理,利用该原理如 何将 DNA 与蛋白质分离? 提示:使用蛋白酶,因为酶具有专一性,蛋白酶只水解蛋白质而不会对 DNA 产生影响;控制温度范围为 60~80 ℃,因为此温度下蛋白质变性沉 淀,而 DNA 不变性。 5.利用颜色反应的原理可以鉴定 DNA,鉴定 DNA 应选用哪种试剂,反应 的结果是怎样的? 提示:选用二苯胺试剂。在沸水浴的条件下,DNA 遇二苯胺试剂会被染 成蓝色。
专题 5
DNA 和蛋白质技术
课题 1 DNA 的粗提取与鉴定
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预习导引
1.说出 DNA 的物理、化学性质。 2.记住 DNA 粗提取的思路以及 DNA 鉴定的原理。 3.设计并用流程图表示 DNA 粗提取及鉴定的步骤。 4.尝试对植物或动物组织中的 DNA 进行粗提取。
DNA 析出,除去溶于酒精的蛋白质
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2.DNA 和蛋白质在不同的物质的量浓度的 NaCl 溶液中的溶解度
溶解规律 2 mol/L 的 NaCl 溶液 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液