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1、保定三中高二生物备课组教学设计崇德、尚勤、博学、求真 第第 1 1 页页专题专题 5 5 DNA 和蛋白质技术和蛋白质技术课题课题 1 1 DNA 的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定主讲人：主讲人：谢菲谢菲 一、教学目标一、教学目标（一）知识与技能（一）知识与技能 1、通过尝试对植物或动物组织中的 DNA 进行粗提取，了解 DNA 的物理化学性质。2、理解 DNA 粗提取与鉴定的原理 （二）过程与方法（二）过程与方法掌握 DNA 如提取计数，能利用 DNA 的性质进行实验设计和操作 （三）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观通过对 DNA 的粗提取的实验过程的设计及操作，锻炼科学的思维方法，培
2、养实 事求是的科学态度。 二、教学重点：二、教学重点：DNA 的粗提取和鉴定方法三、教学难点：三、教学难点：DNA 的粗提取和鉴定方法四、课时安排：四、课时安排：2 课时五、教学方法：五、教学方法：启发式教学六、教学过程六、教学过程（一）引入新课（一）引入新课 无论是果胶酶还是加酶洗衣粉中的酶制剂，都是从细胞中提取出来的。从今天开 始，我们学习生物化学成分的提取与改造技术。 （二）进行新课（二）进行新课 1基础知识基础知识 11DNA 粗提取的原理 提取 DNA 的原理包括 DNA 的溶解性和耐受性两个方面。问：提取 DNA 的溶解性 原理包括哪些方面？ DNA 在不同浓度 NaCl 溶液中溶
3、解度不同；DNA 不溶于酒精。 111 分析图 51。DNA 在不同浓度 NaCl 溶液中溶解度有何特点？要使 DNA 溶解，需要使用什么浓度？要使 DNA 析出，又需要使用什么浓度？ 在 0.14mol/L 时溶解度最小；较高浓度可使 DNA 溶解；0.14mol/L 可使 DNA 析出。112 在溶解细胞中的 DNA 时，人们通常选用 2mol/LNaCl 溶液；将 DNA 分子 析出的方法是向溶有 DNA 的 NaCl 溶液中缓慢注入蒸馏水，以稀释 NaCl 溶液。酒精是 一种常用有机溶剂，但 DNA 却不能溶于酒精（特别是 95冷却酒精） ，但细胞中蛋白 质可溶于酒精。问：采用 DNA
4、 不溶于酒精的原理，可以达到什么目的？ 将 DNA 和蛋白质进一步分离。 113 提取 DNA 还可以利用 DNA 对酶、高温和洗涤剂的耐受性原理。利用该原 理时，应选用怎样的酶和怎样的温度值？ 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。温度 值为 6080，因为该温度值蛋白质变性沉淀，而 DNA 不会变性。 补充：DNA 的变性是指 DNA 分子在高温下解螺旋，其温度在 80以上，如在 PCR 技术中 DNA 变性温度在 95。 思考：观察图 5-2，洗涤剂在提取 DNA 中有何作用？ 洗涤剂将细胞膜上的蛋白质，从而瓦解细胞膜。 12DNA 的鉴定原理 当鉴定提
5、取出的物质是否是 DNA 时，需要使用什么指示剂进行鉴定？ 在沸水浴条件下，DNA 遇二苯胺呈现蓝色。备注修改备注修改保定三中高二生物备课组教学设计崇德、尚勤、博学、求真 第第 2 2 页页原理总结。通过利用不同浓度 NaCl 溶液溶解或析出 DNA，可以从细胞中提取和提 纯 DNA；再利用酒精进一步将 DNA 与蛋白质分离开来，达到提纯的目的；最后利用 二苯胺试剂鉴定提取的物质是否是 DNA。 2实验设计实验设计 21 实验材料 2.1.1 不同生物的组织中 DNA 含量不同。在选取材料时，应本着 DNA 含量高、材 料易得、便于提取的原则。你认为教材提供的材料中哪些不适合提取 DNA？ 哺
6、乳动物的血液和液体培养基中的大肠杆菌。 2.1.2 从核 DNA 数目来看，猪 38 条，鸡 78 条，哺乳动物血 0 条，猕猴桃 58 条， 洋葱 16 条，豌豆 14 条，菠菜 12 条，大肠杆菌 1 条。请选择动植物材料各一种。鸡 血、猕猴桃。 22 破碎细胞，获取含 DNA 的滤液 若选用鸡血和洋葱作实验材料，则怎样获取含 DNA 的滤液？ 在鸡血细胞液中加入一定量蒸馏水并用玻棒搅拌，过滤后收集滤液；切碎洋葱， 加入一定量洗涤剂和食盐，搅拌研磨，过滤后收集滤液。 在以上实验中，加入蒸馏水、洗涤剂和食盐的作用分别是什么？过滤时应当选用 （滤纸、尼龙布） 。 血细胞在蒸馏水中大量吸水而张裂
7、；洗涤剂瓦解细胞膜；食盐溶解 DNA 物质；选 用尼龙布进行过滤。 在处理植物组织时需要进行研磨，其目的是什么？研磨不充分产生什么结果？ 破碎细胞壁，使核物质容易溶解在 NaCl 溶液中；研磨不充分会使 DNA 的提取量 减少。 具体做法。10mL 鸡血20mL 蒸馏水同方向搅拌3 层尼龙布过滤滤液 23 去除滤液中的杂质 最初获得的 DNA 滤液含有蛋白质、脂质等杂质，需要进一步提纯 DNA。阅读教材 提供的三种方法，分析其中的原理。 方案一的原理是 DNA 在不同浓度 NaCl 溶液中溶解度不同；方案二的原理是蛋白 酶分解蛋白质，不分解 DNA；方案三的原理是蛋白质和 DNA 的变性温度不
8、同。 具体做法。 方案一：30mL 滤液35gNaCl同方向搅拌，DNA 溶解加入蒸馏水DNA 析出 过滤得到过滤物放到 2mol/LNaCl 溶液中溶解DNA-NaCl 溶解液 方案二：30mL 滤液嫩肉粉（木瓜蛋白酶）静置 1015 分钟DNA 滤液 方案三：30 滤液6067处理过滤获得 DNA 滤液 24DNA 析出与鉴定 在滤液中仍然含有一些杂质，怎样除去这些杂质呢？得到的 DNA 呈何颜色？ 滤液与等体积的冷却酒精混合均匀，静置 23 分钟，析出的白色丝状物就是 DNA。DNA 呈白色。 怎样鉴定析出的白色丝状物就是 DNA 呢？阅读教材。 阅读。简述 DNA 的鉴定过程。 具体做
9、法。试管 2 支，编号甲乙各加等量 5mLNaCl 溶液甲中放入少量白色丝 状物，使之溶解各加 4mL 二苯胺，混合均匀沸水浴 5min观察颜色变化 3实验操作实验操作 制备鸡血细胞液加柠檬酸钠，静置或离心 破碎细胞，释放 DNA 加蒸馏水，同一方向快速通方向搅拌 过滤，除去细胞壁、细胞膜等。 溶解核内 DNA 加入 NaCl 至 2mol/L，同一方向缓慢搅拌 DNA 析出 加蒸馏水至 0.14mol/L，过滤，在溶解到 2mol/L 溶液中 除去细胞质中的大部分物质。 DNA 初步纯化 与等体积 95冷却酒精混合，析出白色丝状物保定三中高二生物备课组教学设计崇德、尚勤、博学、求真 第第 3
10、 3 页页除去核蛋白、RNA、多糖等。 DNA 鉴定 二苯胺，沸水浴，呈现蓝色 其它注意事项：在鸡血中加入柠檬酸钠防止凝固；鸡血静置或离心以提高细胞悬 液浓度；使用塑料烧杯；使用尼龙布过滤；玻棒沿同一方向搅拌；玻棒搅拌要缓慢 （细胞破裂快速搅拌） ；玻棒不要碰到烧杯壁；二苯胺试剂要现用现配等。为了提高 DNA 纯度，在科学实验中通常使用的洗涤剂有十六烷基三甲基溴化铵（CTAB） 、十二 烷基硫酸钠（SDS） 。 （三）实例探究（三）实例探究 例 1 在 DNA 分子的粗提取实验中，两次向烧杯中加入蒸馏水的作用是（ ） A.稀释血液、冲洗样品 B.使血细胞破裂，降低 NaCl 浓度使 DNA 析
11、出 C.使血细胞破裂，增大 DNA 溶解度 D.使血细胞破裂，提取含杂质较少的 DNA 解析：在该实验过程中，第一次加入蒸馏水的目的是使血细胞过度吸水而破裂， 以便核物质溶解。第二次加入蒸馏水是为了降低 NaCl 浓度至 0.14mol/l，因为此时的 DNA 溶解度最小，可使 DNA 析出。 例 2 在制备鸡血细胞液的过程中，加入柠檬酸钠的目的是（ ） A.防止凝血 B.加快 DNA 析出 C.加快 DNA 溶解 D. 加速凝血 解析：柠檬酸钠的作用是利用柠檬酸根离子与血浆中 Ca2+离子结合成柠檬酸钠， 降低 Ca2+离子浓度，使有关凝血酶活性降低。因此柠檬酸钠是抗凝血物质，防止凝 血，有
12、利于鸡血细胞液的制备。 答案：A 综合应用综合应用 例 3 DNA 在 NaCl 溶液中溶解度有二重性，随着 NaCl 溶液的变化而变化。 （1）请在下列 NaCl 溶液中选出溶解度能使 DNA 析出最彻底的一种（ ）和溶 解度最高的一种（ ） A. 0.14mol/l B. 2mol/l C. 0.15mol/l D. 0.3mol/l （2）DNA 不溶于酒精溶液，但细胞中的某些物质却可以溶于酒精溶液，利用这 一原理可以_，可以推测溶于酒精中的物质可能有_。 （3）利用 DNA 与_变蓝色的特性，将该物质作为鉴定_的试剂。其实验 过程要点是向放有_的试管中加热 4ml 的_。混合均匀后，将
13、试管置于 _5min，待试管_，观察试管中溶液颜色的变化，这个实验也说明 DNA 耐_ 温。 解析：根据实验原理可知 DNA 在 0.14mol/l 的 NaCl 溶液中溶解度最低，在高浓度 2mol/l 中，溶解度最高。DNA 存在于染色体上，为了把 DNA 和其他物质分开，采取 DNA 不溶于酒精的方法，目的是除去杂质；利用 DNA 与二苯胺（沸水浴）成蓝色的 特性，可以鉴定提取的 DNA。 答案：（1）A；B（2）除去杂质；某些脂类、蛋白质、糖类或其他大分子物质（3）二苯胺；DNA；DNA；二苯胺试剂；沸水中水浴加热；冷却后；高 七、板书设计七、板书设计 八、教学反思八、教学反思DNA 的粗提取与鉴定实验原理DNA 在不同浓度 NaCl 溶液中溶解度不同 DNA 与其他细胞成分在酒精中溶解度不同 DNA 和蛋白质对酶、高温和洗涤剂耐受性不同 DNA 与二苯胺呈现蓝色反应DNA 粗提取选择适宜材料破碎细胞DNA 的溶解和析出DNA 的纯化鉴定 DNA与二苯胺混合，沸水浴，呈现蓝色反应保定三中高二生物备课组教学设计崇德、尚勤、博学、求真 第第 4 4 页页
