DNA的粗提取和鉴定

1、DNA 的粗提取与鉴定教材分析本实验既是对组成细胞化合物的验证，也是加强学生对细胞中化合物的提取原理、方法、 技巧的理解掌握，同时还是历年来各种考核的热点。因此，本实验的成功与否关系重大。教材首先介绍了该实验的“实验原理”（l）DNA在氯化钠溶液中的溶解度，是随着氯 化钠的浓度变化而改变的。（2）利用DNA不溶于酒精而细胞中的某些物质能溶于酒精进行 提纯。（3）利用DNA遇二苯胺（沸水浴）会染成蓝色进行鉴定。教材接着说明了 DNA的粗提取与鉴定的目的要求。要求学生初步掌握DNA的粗提取和鉴定的方法，观察提取出来的DNA物质。教材第三部分清楚地列出了该实验的材料用具。特别是所列酒精、蒸馏水、柠檬酸钠溶 液、氯化钠溶液、二苯胺试剂，在实验中一定要搞清楚它们的作用。教材第四部分更为详细地介绍了该实验的方法和步骤。从取鸡血细胞、DNA的提取过程，一直到用二苯胺进行鉴定点滴不漏地作了说明。为此，我们从如下几方面对该实验做了本质性的准备。1. 知识结构的联系：明确鸡血细胞的结构和物质组成，它是由细胞膜、细胞质、细胞 核构成；细胞核又包括核膜、核液、核仁、染色质（染色体）；染色质主要是由DNA和蛋

2、白质组成的，所以要想对DNA进行提取，必须把细胞破碎，然后采用相应的原理和方法才能提取出来。2. 相关知识的迁移：掌握该实验的知识点，对巩固生命的物质基础（核酸）、生物 的生殖和发育（减数分裂、受精作用过程中DNA含量的变化）、遗传和变异以及“基因工程”打下较好的理论基础。3实验操作的关键：该实验成败的关键是提取。一则选材，鸡血细胞核DNA含量丰富且易得；再者，鸡血细胞很易吸水胀破。二则DNA的粗提取中必须通过几次准确的氯化钠浓度变化方可，否则提取的量不足。所以教师必须精心设计，认真组织，否则，实验难以成功。教学目标知识目标识记：获得鸡血细胞的方法。理解：（1）提取鸡血细胞核物质的方法（2）提取含杂质较少的DNA的方法;（3）DNA 鉴定的方法。能力目标1理解相关溶液的作用机理，培养学生的分析能力。2. 通过DNA的粗提取，培养学生的动手能力。情感目标1. 通过小组成员相互配合实验，培养学生的合作精神。2. 通过实验结果，使学生树立生命的物质性。重点落实方案重点1. 掌握DNA的粗提取与鉴定的技术。2. 理解各步骤中的实验原理。落实方案1. 对每小组进行关键步骤的指导。2. 对每关键步

3、骤的原理进行分析讲解。难点突破策略难点DNA 的粗提取。突破策略1. 板书 DNA 的粗提取程序和重要环节。2. 引导学生理解各种溶液的用途或作用。实验原理1 . DNA 在氯化钠溶液中的溶解度，是随着氯化钠的浓度的变化而改变的。当氯化钠的物质的量浓度为0.14 mol/L时，DNA的溶解度最低。利用这一原理，可以使溶解在氯化钠溶液中的DNA析出。2. DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些物质则可以溶于酒精。利用这一原理，可以进一步提取出含杂质较少的DNA。3. DNA遇二苯胺（沸水浴）会染成蓝色，因此，二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。材料用具材料鸡血细胞液；预冷的95%的酒精溶液；蒸馏水；质量浓度为0.1 g/mL的柠檬酸钠溶液； 物质的量浓度分别为2 mol/L和0.015 mol/L的氯化钠溶液；二苯胺试剂。用具铁架台、铁环、镊子、三角架、酒精灯、石棉网、载玻片、玻璃棒、滤纸、滴管、量筒 烧杯（不同大小）、试管、漏斗、试管夹、纱布。做法指导指导学生预习：结合教材的知识结构和实验目标预习该实验内容，从理论上掌握鸡血细 胞的获取；鸡血细胞核物质的提取及纯化和鉴定方法。指导学生提取：（

4、1）让鸡血细胞在低渗溶液中吸水胀破，释放最多的DNA。（2）让DNA 处在0.14 mol/L的氯化钠溶液中尽可能地析出。（3）用预冷的95%的酒精尽可能除去其他细 胞物质，得到更纯化的 DNA。课时安排1 课时教学过程导课1. 为什么说DNA是主要的遗传物质？有何证据？2科学家为什么把噬菌体作为研究DNA是遗传物质的材料？ DNA存在于细胞的什么 结构中？上节课，我们学习了 DNA是主要的遗传物质，并通过实验证明了 DNA是主要的遗传 物质。在上节教材中，我们从理论上明确了DNA主要存在于细胞核的染色体上。本节课我们将通过实验对此给予证明。（出题：DNA的粗提取和鉴定）教学目标达成1板书：制鸡血细胞液（加抗凝剂）一获鸡血细胞（离心或静置）一获鸡血细胞核物质（提取一溶解一析出一溶解一析出）一鉴定DNA （用二苯胺）指导学生按教材给出的具体步骤和板书的程序完成实验。指导过程中，要特别关注浓度 这一关键因素。实验开始，教师要提供已经制备好的鸡血细胞液。2. 通过实验操作，获得鸡血细胞核物质。（1）应用低渗原理和机械搅拌使细胞破裂并过滤。本步骤直接决定提取的核物质的多少及实验结果。教师应给予

5、非常关注。（2）溶解细胞核内DNA。力口 2 mol/L的NaCl溶液并用玻棒搅拌。（3）析出DNA黏稠物并过滤。关键步骤：注意注蒸馏水要慢，防过量而使DNA重 新溶解（把握浓度达0.14 mol/L）o轻轻沿同一方向搅拌，有利于DNA析出、附着、缠绕。（4）再溶解DNA黏稠物并过滤。用浓度为2 mol/L的NaCl溶液。（5）提取含杂质较少的DNA。用预冷的95%的酒精。因其可抑制核酸水解酶活性， 防止降解。降低分子运动，易析出沉淀。低温利于增加DNA柔韧性，减少断裂。3. DNA鉴定。用二苯胺在沸水浴中与DNA作用出现蓝色。注意设对照实验。注意事项：学生在操作中常常发生：不能形成黏稠物、制取的DNA粗制品有红色（血 红蛋白颜色）或由于加入溶液和搅拌过程不科学导致实验现象不明显等现象。实验过滤用 两层纱布效果较好。使用玻棒用细玻棒效果更佳。4. 操作完成后，投影显示如下表格并明确各步骤目的：方法歩骤加入物质目的1.制备鸡血细胞柠檬酸钠溶液2.提取鸡血细胞的细胞核物 质20 mL蒸蹩水3.溶解细胞複內的2 mol/L 的 NaCl 溶液 40 mL4.析出含DNA的黏稠物蒸驚水5.滤取

6、含DNA的黏稠物&将DN至的黏稠物再溶解2moVL 的 NaCl：容液 20 mL7.过滤含DNA的NaCl溶液8.提取含有杂质较少的DNA冷却的乃的酒精50mL9. DNA的鉴宦A： （1）向试管中加A 0.015 twVL 的 NaCl 溶液5mL（2）加A DNA（3）加入4 n二苯胺试剂B： （1）向试管中加A 0.015 twl/L的 NaCl 溶液5mL（2）加A4mL二苯胺试剂引导学生讨论、回忆并回答目的。防止血凝。加速血细胞破裂。溶解 DNA。使2 mol/L的NaCl溶液稀释至0.14 mol/L，促DNA最大限度地析出。 使含DNA的黏稠物被留在纱布上。 使含DNA的黏稠物尽可能多地溶于溶液中。 除去含 DNA 的滤液中的杂质。提取 DNA。A：出现蓝色。B：无变化5讨论与结论。投影给出如下讨论提纲，供学生讨论。（1）DNA粗提取过程中的关键是哪几步？（2）提取鸡血中的 DNA 时，为什么要除去血液中的上清液？（3）DNA的直径约为2 nm,实验中出现的丝状物的粗细是否表示一个DNA分子直径的大小？学生分组进行讨论并发表讨论结果。教师对讨论进行全程指导，并与学生一起

7、归纳总结。(1) a.提取鸡血细胞的核物质。应用低渗原理和机械搅拌，可得到最大量的DNA。b.析出DNA黏稠物。加蒸馏水要慢，搅拌要轻。c.沉淀DNA时，必须用冷酒精。(2) 提取DNA，去除杂质是关键。由于上清液是血液中的血浆部分，不含DNA,所以要除去(含蛋白质)。(3) 实验中出现的丝状物是肉眼可以观察到的，这种丝状物的直径要比DNA分子的 直径2 nm大许多倍，所以实验中出现的丝状物并不表示一个DNA分子的直径。实验结论：细胞中有DNA，DNA遇二苯胺试剂在沸水浴中变蓝色。教学目标巩固1. 实验中步骤1 和步骤3都需要加入蒸馏水，两次加入的作用相同吗？为什么？2.实验中NaCl的物质的量浓度为2 mol/L和0.14 mol/L对DNA有何影响？3. DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成A. 砖红色B.橘黄色C.紫色D.蓝色学生回答：(略)布置作业将实验中观察到的现象和得出的结论填写在实验报告册上。结课这节课咱们验证了细胞是由化合物按照一定的方式组成的这一结论。从知识结构角度来 说，一要加深对生物的物质性理解；二要掌握一般的物质提取方法；三要注意不同的化学物 质要用不同的原理鉴定。从

8、实验过程角度来说，要理解各种溶液和试剂的作用和目的。板书设计宝验原理:略）材科用具：略）制备聘血细胞戚！加柠檬酸韓瞎腋 获稈麴血细胞：謝心或靜止DMA的粗提取导鉴定Y方怯母嗾我稈聘血细胞核物质提核物质一溶解一析出着解一折出鉴定：用二苯肢沸水浴）第论;DHA足枸傲细胞的傲井-讨论：备课资料一、二苯胺试剂的配制A 液：1.5 g 二苯胺溶于 100 mL 冰醋酸中，再加 1.5 mL 浓硫酸，用棕色瓶保存。如冰醋酸呈结晶状态，则需加温后待其熔化，再使用。B 液：乙醛的体积分数为 0.2%的溶液。配制：将0.1 mL B液加入到10 mL A液中，现配现用。二、实验原理的补充介绍1 DNA 的释放： DNA 位于鸡血细胞的细胞核中，正常情况下不会释放出来。为了使 DNA从细胞核中释放出来，实验中采用了向鸡血细胞液中加入蒸馏水并且搅拌的方法。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，使血细胞破裂。同 时，再加上搅拌的机械作用，就加速了鸡血细胞的破裂（细胞膜和核膜的破裂），于是释放 出DNA，当然也有RNA。但是，释放出来的大量DNA和RNA往往与蛋白质结合在一起。2.

9、 将DNA与蛋白质分离：根据二者的特性，即在浓度较高的NaCl溶液（物质的量浓 度为2 mol/L）中，核蛋白容易解聚，游离出DNA。而DNA在 浓度较高的NaCl溶液中的 溶解度很高，Na+与带负电的DNA结合成DNA钠盐。这时DNA在溶液中呈现溶解状态。3. DNA的析出与获取：利用DNA在浓度较低的NaCl溶液中溶解度小的原理，向含 有DNA的浓度较高的NaCl溶液中加入大量（300 mL）蒸馏水，稀释NaCl溶液，使DNA 的溶解度下降，而蛋白质的溶解度增高（这就是蛋白质的盐溶现象），从而使二者分离。这 时，加上不停地搅拌，溶解度下降的DNA逐渐呈丝状物。再通过过滤，滤去蛋白质，就可 以获取DNA的黏稠物了。如果采用离心法则更好，用4000 r/min的旋转频率，离心15 min，除去上清液（含有蛋白质），留下的沉淀物中含DNA。4. DNA的再溶解：再用较高浓度的NaCl溶液去溶解DNA黏稠物。5. DNA的沉淀和浓缩：除去了蛋白质的核酸溶液，必须再进一步沉淀和浓缩。最常用 的方法是酒精沉淀法。就是将含有Na+的DNA溶液，加入到相当于其两倍体积的体积分数 为95%冷酒精溶液中，混匀以后可以使DNA沉淀、浓缩，形成含杂质较少的DNA丝状物， 悬浮于溶液中。如果出现的丝状物较少，可以将此混合液再放入冰箱中

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