高中生物專題5DNA和蛋白質技術5.1DNA的粗提取與鑒定課件新人教版.ppt

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目標導航,預習導引,1.能正確選擇材料對植物或動物組織中的DNA進行粗提取。 2.能說出DNA的物理、化學性質。 3.能記住DNA粗提取與鑒定的原理。,目標導航,預習導引,一,二,三,四,一、DNA的提取 1.提取生物大分子的基本思路 選用一定的物理或化學方法分離具有不同物理或化學性質的生物大分子。對于DNA的粗提取而言,就是要利用DNA與 RNA、蛋白質和脂質等在物理和化學性質方面的差異,提取DNA,去除其他成分。,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,四,2.DNA粗提取的原理 (1)DNA的溶解性 DNA和蛋白質等其他成分在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同,利用這一特點,選擇適當?shù)柠}濃度就能使DNA充分溶解,而使雜質沉淀,或者相反,以達到分離目的。 在物質的量濃度為0.14 mol/L的NaCl溶液中,DNA的溶解度最小。 此外,DNA不溶于酒精溶液,但是細胞中的某些蛋白質能溶于酒精溶液。利用這一原理,可以將DNA與蛋白質進一步分離。 (2)DNA對酶、高溫和洗滌劑的耐受性 蛋白酶能水解蛋白質,但是對DNA沒有影響。大多數(shù)蛋白質不能忍受60~80 ℃的高溫,而DNA在80 ℃以上才會變性。洗滌劑能夠瓦解細胞膜,但對DNA沒有影響。,,,,,,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,四,二、DNA的鑒定 在沸水浴的條件下,DNA與二苯胺反應呈現(xiàn)藍色,因此二苯胺可以作為鑒定DNA的試劑。,,,目標導航,預習導引,一,二,三,四,三、實驗設計 1.實驗材料的選取 原則上,凡是含有DNA的生物材料都可以考慮,但是,選用 DNA含量相對較高的生物組織,成功的可能性更大。 生活在牧區(qū)的人們,采集牛、羊和馬血比較方便,他們用牛、羊、馬血作為提取DNA的實驗材料合適嗎?為什么? 提示:不合適。因為哺乳動物成熟的紅細胞中無細胞核,而DNA主要存在于細胞核中,血液中白細胞和淋巴細胞數(shù)目少,因此DNA含量少,在實驗中很難提取到。,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,四,2.破碎細胞,獲取含DNA的濾液 動物細胞的破碎比較容易,以雞血為例,在雞血細胞液中加入一定量的蒸餾水,同時用玻璃棒攪拌,過濾后收集濾液即可。如果實驗材料是植物細胞,需要先用洗滌劑溶解細胞膜。例如,提取洋蔥的DNA時,在切碎的洋蔥中加入一定的洗滌劑和食鹽,進行充分的攪拌和研磨,過濾后收集研磨液。 為什么加入蒸餾水能使雞血細胞破裂? 提示:雞血細胞在蒸餾水中會發(fā)生滲透吸水,以致破裂。,,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,四,3.去除濾液中的雜質 最初獲得的DNA濾液含有蛋白質、脂質等雜質,需要進一步提純DNA。 方案一:利用DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度的不同,在濾液中加入NaCl,使NaCl溶液物質的量濃度為2 mol/L,過濾除去不溶的雜質;再調(diào)節(jié)NaCl溶液物質的量濃度為 0.14 mol/L,析出DNA,過濾去除溶液中的雜質;再用物質的量濃度為2 mol/L的NaCl溶液溶解DNA。 方案二:利用蛋白酶分解蛋白質,不分解DNA的特點,在濾液中加入嫩肉粉,嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能夠分解蛋白質。 方案三:利用蛋白質和DNA的變性溫度不同的特點,將濾液放在 60~75 ℃的恒溫水浴箱中保溫10~15 min,過濾獲得DNA濾液。,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,四,4.DNA的析出與鑒定 將處理后的溶液過濾,加入與濾液體積相等的、冷卻的酒精溶液(體積分數(shù)為95%),靜置2~3 min,溶液中會出現(xiàn)白色絲狀物,這就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一個方向攪拌,卷起絲狀物,并用濾紙吸去上面的水分。 取兩支20 mL的試管,各加入物質的量濃度為2 mol/L 的NaCl溶液5 mL,將絲狀物放入其中一支試管中,用玻璃棒攪拌,使絲狀物溶解。然后,向兩支試管中各加入4 mL 的二苯胺試劑?；旌暇鶆蚝?將試管置于沸水中加熱5 min,待試管冷卻后,比較兩支試管中溶液顏色的變化,看看溶解有DNA的溶液是否變藍。,,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,四,四、操作提示 1.以血液為實驗材料時,每100 mL血液中需要加入3 g檸檬酸鈉,防止血液凝固。 2.加入洗滌劑后,動作要輕緩、柔和,否則容易產(chǎn)生大量的泡沫,不利于后續(xù)步驟的操作。加入酒精和用玻璃棒攪拌時,動作要輕緩,以免加劇DNA分子的斷裂,導致DNA分子不能形成絮狀沉淀。 3.二苯胺試劑要現(xiàn)配現(xiàn)用,否則會影響鑒定的效果。,,,,,,,知識梳理,典例透析,一,二,一、DNA粗提取的原理,知識梳理,典例透析,一,二,知識梳理,典例透析,一,二,二、實驗成功的關鍵及注意事項 1.實驗材料選用雞血細胞液,而不用雞全血的主要原因是遺傳物質DNA主要存在于血細胞的細胞核內(nèi)。 2.盛放雞血細胞液的容器,最好是塑料容器。玻璃表面帶電荷,雞血細胞破碎后釋放出的DNA中的磷酸基也帶電荷,因而容易被玻璃容器吸附,提取到的DNA就會更少。因此,實驗過程中最好使用塑料的燒杯和試管,以減少提取過程中DNA的損失。 3.破碎細胞釋放DNA過程中,若實驗材料是血細胞,加水后必須充分攪拌,否則血細胞核不會充分破碎,溶解出的DNA量就會減少;若實驗材料是植物細胞,需先用洗滌劑溶解細胞膜。,知識梳理,典例透析,一,二,4.洗滌劑是多組分的混合物,在嚴格的科學實驗中很少使用。實驗室提取高純度的DNA時,通常使用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、十二烷基硫酸鈉(SDS)或吐溫等化學試劑。 5.實驗過程中兩次加入蒸餾水,操作目的各不相同:第一次向雞血細胞液中加蒸餾水,目的是使血細胞通過吸水漲破,釋放出核內(nèi)的DNA。第二次向溶有DNA的濾液中加蒸餾水,目的是稀釋NaCl溶液,使其物質的量濃度降至0.14 mol/L,最終使大量DNA析出。 6.實驗過程中幾次過濾的目的:破碎雞血細胞后過濾的目的是除去破裂的細胞膜等物質;將溶有DNA的高濃度NaCl溶液過濾的目的是除去不溶于高濃度NaCl溶液的雜質;用低濃度NaCl溶液析出DNA后過濾的目的是除去溶于低濃度NaCl溶液中的雜質。 特別提醒過濾時采用單層紗布或尼龍布,不能使用濾紙,以減少DNA的損失。,知識梳理,典例透析,一,二,7.析出的DNA絲狀物用玻璃棒攪拌時,要緩緩沿一個方向攪拌,而且不能直接觸碰燒杯壁,以便獲得較完整的DNA分子。 8.用冷酒精濃縮和沉淀DNA時,所用的體積分數(shù)為95%的酒精必須充分預冷后才能使用,冷酒精與含有DNA的NaCl溶液的體積比是1∶1。 特別提醒低溫可抑制核酸水解酶的活性,防止其降解DNA;低溫可降低分子的運動,DNA易于形成沉淀析出;低溫有利于增加DNA分子柔韌性,減少斷裂。 9.粗提取所得的絲狀物的主要成分是DNA,可用二苯胺作為鑒定試劑。若出現(xiàn)藍色,說明實驗基本成功;如果不出現(xiàn)藍色,可能是因為所提取的DNA含量低,或是實驗操作中出現(xiàn)錯誤。,知識梳理,典例透析,題型一,題型二,題型一 DNA提取、分離與鑒定原理 【例題1】 現(xiàn)代生物學已向兩個方面發(fā)展,宏觀研究的水平為生態(tài)系統(tǒng)水平,微觀研究的水平為分子水平,對于分子的研究,其物質的提取和分離顯得尤為重要。下面是關于DNA分子的提取和分離的相關問題,請回答下面的問題。 (1)在提取菜花細胞中的DNA時,采用的是研磨法,為什么不能像雞血那樣,用蒸餾水使其破裂? (2)在提取實驗過程中用到兩種濃度的NaCl溶液,說明其作用。 ①物質的量濃度為2 mol/L的NaCl溶液: 。 ②物質的量濃度為0.14 mol/L的NaCl溶液: 。 (3)以血液為實驗材料時,每100 mL血液中加入3 g檸檬酸鈉的作用是 。 (4)鑒定DNA所用的試劑是 。,知識梳理,典例透析,題型一,題型二,解析:(1)DNA分子提取中理想的材料為富含DNA的細胞,雞血紅細胞具有細胞核,放入蒸餾水中細胞會漲破釋放出DNA,而植物細胞中含有細胞壁,需要用研磨法破壞細胞壁。 (2)實驗過程中用到兩種濃度的NaCl溶液,物質的量濃度為2 mol/L的NaCl溶液用于溶解DNA,而物質的量濃度為0.14 mol/L的NaCl溶液會使DNA析出。 (3)為了防止血液凝固,應加入檸檬酸鈉。 (4)鑒定DNA所用的試劑為二苯胺試劑。 答案:(1)植物細胞具有細胞壁,不會吸水漲破,只有加入洗滌劑和食鹽進行充分的研磨,才能釋放出DNA。 (2)①溶解DNA分子,過濾并除去不溶于該濃度NaCl溶液的雜質 ②使DNA分子析出,過濾并除去溶于該濃度NaCl溶液中的雜質 (3)防止血液凝固 (4)二苯胺試劑,知識梳理,典例透析,題型一,題型二,題型二 DNA粗提取與鑒定實驗中的操作 【例題2】 下列關于“DNA的粗提取與鑒定”實驗的敘述,錯誤的是( ) A.酵母和菜花均可作為提取DNA的材料 B.DNA既溶于物質的量濃度為2 mol/L的NaCl溶液也溶于蒸餾水 C.向雞血細胞液中加蒸餾水攪拌,可見玻璃棒上有白色絮狀物 D.DNA溶液加入二苯胺試劑沸水浴加熱,冷卻后呈藍色 解析:本實驗可選含有DNA的生物材料,A項正確;DNA在物質的量濃度為2 mol/L的NaCl溶液和蒸餾水中溶解度較大,在物質的量濃度為0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最小,呈白色絮狀,B項正確,C項錯誤;鑒定DNA的方法是在DNA溶液中加入二苯胺試劑,并沸水浴加熱,冷卻后呈藍色,D項正確。 答案:C,