生物學(xué)案:專題課題DNA的粗提取與鑒定_第1頁
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文檔簡介

學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精課題1DNA的粗提取與鑒定1.嘗試對(duì)植物或動(dòng)物組織中的DNA進(jìn)行粗提取。2.了解DNA的物理、化學(xué)性質(zhì)。3.理解DNA粗提取及DNA鑒定的原理。一、提取DNA1.提取生物大分子的基本思路選用一定的物理或化學(xué)方法分離具有不同__________性質(zhì)的__________。對(duì)于DNA的粗提取而言,就是要利用DNA與______、______和______等在__________性質(zhì)方面的差異,提取DNA,去除其他成分。2.DNA粗提取主要利用了DNA的溶解性和耐受性兩個(gè)方面(1)利用DNA的溶解性。DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的________中溶解度不同,利用這一特點(diǎn),選擇適當(dāng)?shù)柠}濃度就能使______充分溶解,而使雜質(zhì)沉淀,或者相反,以達(dá)到分離目的。在________NaCl溶液濃度下,DNA的溶解度最小.此外,DNA不溶于______溶液,但是細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)能溶于其中.利用這一原理,可以將DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步分離。(2)利用DNA對(duì)酶、高溫和洗滌劑的耐受性.蛋白酶能水解________,但是對(duì)______沒有影響.大多數(shù)蛋白質(zhì)不能忍受________℃的高溫,而DNA在____℃以上才會(huì)變性.洗滌劑能夠__________,但對(duì)DNA沒有影響.二、DNA的鑒定在________的條件下,DNA遇________會(huì)被染成____色,因此________可以作為鑒定DNA的試劑。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.實(shí)驗(yàn)材料的選取原則上,凡是含有______的生物材料都可以考慮,但是,選用__________________的生物組織,成功的可能性更大。思考: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、馬血做提取DNA的實(shí)驗(yàn)材料合適嗎?為什么?2.破碎細(xì)胞,獲取含DNA的濾液動(dòng)物細(xì)胞的破碎比較容易,以雞血為例,在雞血細(xì)胞液中加入一定量的________,同時(shí)用________攪拌,過濾后收集______即可。如果實(shí)驗(yàn)材料是植物細(xì)胞,需要先用______溶解________。例如,提取洋蔥的DNA時(shí),在切碎的洋蔥中加入一定的________和______,進(jìn)行充分地?cái)嚢韬脱心ィ^濾后收集________。3.去除濾液中的雜質(zhì)最初獲得的DNA濾液含有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等雜質(zhì),需要進(jìn)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(zhì)的量濃度為________,過濾除去______的雜質(zhì);再調(diào)節(jié)NaCl溶液物質(zhì)的量濃度為________,析出______,過濾去除________的雜質(zhì);再用物質(zhì)的量濃度為________的NaCl溶液溶解DNA。方案二:利用蛋白酶分解蛋白質(zhì),不分解DNA的特點(diǎn)。在濾液中加入嫩肉粉,嫩肉粉中的__________能夠分解蛋白質(zhì).方案三:利用蛋白質(zhì)和DNA的變性溫度不同的特點(diǎn)。將濾液放在________℃的恒溫水浴箱中保溫10~15min,過濾獲得DNA濾液。4.DNA的析出與鑒定將處理后的溶液過濾,加入與濾液體積______的、冷卻的________(體積分?jǐn)?shù)為95%),靜置2~3min,溶液中會(huì)出現(xiàn)__________,這就是粗提取的DNA。用玻璃棒__________攪拌,卷起絲狀物,并用濾紙吸去上面的水分。取兩支20mL的試管,各加入物質(zhì)的量濃度為________的NaCl溶液5mL,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4mL的二苯胺試劑。混合均勻后,將試管置于沸水中加熱5min,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____。四、操作提示1.以血液為實(shí)驗(yàn)材料時(shí),每100mL血液中需要加入3g________,2.加入洗滌劑后,動(dòng)作要______、______,否則容易產(chǎn)生__________,不利于后續(xù)步驟的操作.加入酒精和用玻璃棒攪拌時(shí),動(dòng)作要______,以免加劇DNA分子的______,導(dǎo)致DNA分子不能形成________.3.二苯胺試劑要________,否則會(huì)影響鑒定的效果。答案:一、1。物理或化學(xué)生物大分子RNA蛋白質(zhì)脂質(zhì)物理和化學(xué)2.(1)NaCl溶液DNA0。14mol·L-1酒精(2)蛋白質(zhì)DNA60~8080瓦解細(xì)胞膜二、沸水浴二苯胺藍(lán)二苯胺三、1。DNADNA含量相對(duì)較高思考:不合適。因?yàn)椴溉閯?dòng)物成熟的紅細(xì)胞中無細(xì)胞核,僅靠白細(xì)胞和淋巴細(xì)胞中的少數(shù)DNA,在實(shí)驗(yàn)中很難提取到。2.蒸餾水玻璃棒濾液洗滌劑細(xì)胞膜洗滌劑食鹽研磨液3.2mol·L-1不溶0.14mol·L-1DNA溶液中2mol·L-1木瓜蛋白酶60~754.相等酒精溶液白色絲狀物沿一個(gè)方向2mol·L-1藍(lán)四、1.檸檬酸鈉血液凝固2.輕緩柔和大量的泡沫輕緩斷裂絮狀沉淀3.現(xiàn)配現(xiàn)用1.制備雞血細(xì)胞液時(shí),要在新鮮的雞血中加入檸檬酸鈉的原因制備雞血細(xì)胞液時(shí),要在新鮮的雞血中加入抗凝劑——檸檬酸鈉,防止血液凝固.其原理是檸檬酸鈉能與血漿中的Ca2+發(fā)生反應(yīng),生成檸檬酸鈣絡(luò)合物,血漿中的游離的Ca2+大大減少,血液便不會(huì)凝固。因?yàn)殡u血中的紅細(xì)胞和白細(xì)胞都有細(xì)胞核,DNA主要存在于細(xì)胞核中,所以在離心或靜置沉淀后,用吸管除去上部的澄清液——血漿。2.實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵及注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)材料選用雞血細(xì)胞液,而不用雞全血的主要原因是遺傳物質(zhì)DNA主要存在于血細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)。(2)盛放雞血細(xì)胞液的容器,最好是塑料容器。玻璃表面帶電荷,雞血細(xì)胞破碎以后釋放出的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(huì)更少。因此,實(shí)驗(yàn)過程中最好使用塑料的燒杯和試管,可以減少提取過程中DNA的損失。(3)破碎細(xì)胞,釋放DNA過程中,若是血細(xì)胞液,加水后必須充分?jǐn)嚢?,否則血細(xì)胞核不會(huì)充分破碎,溶解出的DNA量就會(huì)減少;若是植物細(xì)胞,需先用洗滌劑溶解細(xì)胞膜.(4)洗滌劑是多組分的混合物,在嚴(yán)格的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中很少使用。實(shí)驗(yàn)室提取高純度的DNA時(shí),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(xué)試劑.(5)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞液中加蒸餾水,目的是使血細(xì)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,使其濃度降至0.14mol·L-1,最終使大量DNA析出.(6)實(shí)驗(yàn)過程中幾次過濾的目的:制備雞血細(xì)胞液時(shí)過濾的目的是除去破裂的細(xì)胞膜等物質(zhì);在去雜時(shí),將溶有DNA的高濃度NaCl溶液過濾的目的是除去不溶于NaCl溶液的雜質(zhì);去雜時(shí),用低濃度NaCl溶液析出DNA后過濾的目的是除去溶于NaCl溶液中的雜質(zhì)。過濾時(shí)采用單層紗布或尼龍布,不能使用濾紙,以減少DNA的損失。(7)提取DNA絲狀物用玻璃棒攪拌時(shí),要緩緩沿一個(gè)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(shí),所用的體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精必須充分預(yù)冷才能使用,冷酒精與含有DNA的氯化鈉溶液的體積比是1∶1.低溫可抑制核酸水解酶的活性,防止降解DNA;低溫可降低分子的運(yùn)動(dòng),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)鑒定實(shí)驗(yàn)所得的絲狀物的主要成分是DNA,可用二苯胺做鑒定試劑,鑒定出現(xiàn)藍(lán)色,說明實(shí)驗(yàn)基本成功,如果不出現(xiàn)藍(lán)色,可能所提取的DNA含量低,或是實(shí)驗(yàn)操作中出現(xiàn)錯(cuò)誤。3.蛋白質(zhì)提取與DNA提取的比較蛋白質(zhì)提取難度大.因?yàn)榕cDNA相比,蛋白質(zhì)對(duì)溫度、鹽濃度、pH等條件要敏感得多,很容易失活;并且蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)多種多樣,理化性質(zhì)各不相同,使得蛋白質(zhì)的提取沒有一種統(tǒng)一的方法,只能根據(jù)特定蛋白質(zhì)的特性摸索提取的條件,設(shè)計(jì)特定的方法。題型一DNA提取、分離與鑒定原理【例題1】現(xiàn)代生物學(xué)已向兩個(gè)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(duì)于分子的研究,其物質(zhì)的提取和分離顯得尤為重要。下面是關(guān)于DNA分子的提取和分離的相關(guān)問題,請(qǐng)回答。(1)在提取菜花細(xì)胞中的DNA時(shí),采用的是研磨法,為什么不能像用雞血那樣,用蒸餾水使其破裂?(2)在提取實(shí)驗(yàn)過程中用到兩種濃度的NaCl溶液,說明其作用。①2mol·L-1NaCl溶液:_____________________________________________________。②0。14mol·L-1NaCl溶液:____________________________________________________.(3)在整個(gè)操作過程中,每100mL血液中加入3_________________________________________________。(4)鑒定DNA所用的試劑是__________________________________________________。解析:(1)DNA分子提取中理想的材料為富含DNA的細(xì)胞,動(dòng)物中雞血紅細(xì)胞具有細(xì)胞核,放入蒸餾水中會(huì)使細(xì)胞漲破釋放出DNA,而植物細(xì)胞中含有細(xì)胞壁,不能因吸水而漲破.(2)實(shí)驗(yàn)過程中兩次用到NaCl溶液,初次為2mol·L-1NaCl溶液,用于溶解DNA,而0。14mol·L-1NaCl溶液會(huì)使DNA析出。(3)為了防止凝血現(xiàn)象的發(fā)生應(yīng)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(xì)胞具有細(xì)胞壁,不會(huì)吸水漲破,只有通過研磨,才能釋放出DNA。(2)①溶解DNA分子,過濾并除去不溶于NaCl溶液的雜質(zhì)②使DNA分子析出,過濾并除去溶于NaCl溶液中的雜質(zhì)(3)防止出現(xiàn)凝血現(xiàn)象(4)二苯胺試劑反思領(lǐng)悟:在NaCl溶液濃度低于0。14mol·L-1時(shí),DNA的溶解度隨NaCl溶液濃度的增加而逐漸降低;在0。14mol·L-1時(shí),DNA溶解度最??;當(dāng)NaCl溶液濃度繼續(xù)增加時(shí),DNA的溶解度又逐漸增大.題型二DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中的操作【例題2】(2010·江蘇高考)某生物興趣小組開展DNA粗提取的相關(guān)探究活動(dòng),具體步驟如下:材料處理:稱取新鮮的花菜、辣椒和蒜黃各2份,每份10g。剪碎后分成兩組,一組置于20℃、另一組置于-20DNA粗提?。旱谝徊剑瑢⑸鲜霾牧戏謩e放入研缽中,各加入15mL研磨液,充分研磨。用兩層紗布過濾,取濾液備用.第二步,先向6只小燒杯中分別注入10mL濾液,再加入20mL體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精溶液,然后用玻璃棒緩緩地向一個(gè)方向攪拌,使絮狀物纏繞在玻璃棒上。第三步,取6支試管,分別加入等量的2mol·L-1NaCl溶液溶解上述絮狀物.DNA檢測:在上述試管中各加入4mL二苯胺試劑,混合均勻后,置于沸水中加熱5min,待試管冷卻后比較溶液的顏色深淺,結(jié)果如下表:材料保存溫度花菜辣椒蒜黃20++++++-20+++++++++(注:“+”越多表示藍(lán)色越深)分析上述實(shí)驗(yàn)過程,回答下列問題。(1)該探究性實(shí)驗(yàn)課題名稱是_________________________________________________。(2)第二步中“緩緩地"攪拌,這是為了減少________。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出結(jié)論并分析。①結(jié)論1:與20℃相比,相同實(shí)驗(yàn)材料在-20℃結(jié)論2:__________________________________________________________________。②針對(duì)結(jié)論1,請(qǐng)?zhí)岢龊侠淼慕忉專篲_________________________________________.(4)氯仿密度大于水,能使蛋白質(zhì)變性沉淀,與水和DNA均不相溶,且對(duì)DNA影響極小。為了進(jìn)一步提高DNA純度,依據(jù)氯仿的特性,在DNA粗提取第三步的基礎(chǔ)上繼續(xù)操作的步驟是___________________________________________________________________________________________________,然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精溶液使DNA析出。解析:(1)分析表格可知,實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谔骄坎牧系牟煌捅4鏈囟鹊牟煌瑢?duì)DNA提取量的影響。(2)DNA分子為鏈狀,很容易斷裂,所以應(yīng)緩緩地向一個(gè)方向攪拌.(3)分析表格可看出,同種材料在-20(4)根據(jù)題意,可用氯仿將DNA溶液中的蛋白質(zhì)析出,進(jìn)一步提高DNA的純度。答案:(1)探究不同材料和不同保存溫度對(duì)DNA提取量的影響(2)DNA斷裂(3)①等質(zhì)量的不同實(shí)驗(yàn)材料,在相同的保存溫度下,從蒜黃提取的DNA量最多②低溫抑制了相關(guān)酶的活性,DNA降解速度慢(4)將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混合,靜置一段時(shí)間,吸取上清液1.DNA在下列哪一濃度的NaCl溶液中,溶解度最低?()A.2mol·L-1 B.0。015mol·L-1 C.0.14mol·L-1 D.5mol·L2.若選擇的實(shí)驗(yàn)材料為植物細(xì)胞,破碎細(xì)胞時(shí)要加入一定量的洗滌劑和食鹽。加入洗滌劑的目的是()。A.利于DNA的溶解 B.分離DNA和蛋白質(zhì) C.溶解細(xì)胞膜 D.溶解蛋白質(zhì)3.在提取DNA的過程中,最好使用塑料試管和燒杯,目的是()。A.不易破碎 B.減少DNA的損失 C.增加DNA的含量 D.容易刷洗4.在DNA的粗提取過程中,初步析出DNA和提取較純凈的DNA所用的藥品的濃度及其名稱分別是()。①0。1g·mL-1的檸檬酸鈉溶液②2mol·L-1

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