高中生物 專題五 課題1《DNA的粗提取與鑒定》教學設計 新人教版選修11

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《DNA的粗提取與鑒定》 教學目標 （一）知識與技能 1、通過嘗試對植物或動物組織中的DNA進行粗提取，了解DNA的物理化學性質(zhì)。 2、理解DNA粗提取與鑒定的原理 （二）過程與方法 　　掌握DNA如提取計數(shù)，能利用DNA的性質(zhì)進行實驗設計和操作 （三）情感、態(tài)度與價值觀 通過對DNA的粗提取的實驗過程的設計及操作，鍛煉科學的思維方法，培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度。 教學重難點 【課題重點】 DNA的粗提取和鑒定方法 【課題難點】 DNA的粗提取和鑒定方法 教學工具 多媒體 教學過程 （一）引入新課 無論是果膠酶還是加酶洗衣粉中的酶制劑，都是從細胞中提取出來的。從今天開始，我們學習生物化學成分的提取與改造技術。 （二）進行新課 1．基礎知識 1．1DNA粗提取的原理 提取DNA的原理包括DNA的溶解性和耐受性兩個方面。問：提取DNA的溶解性原理包括哪些方面？ DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度不同；DNA不溶于酒精。 1．1．1 分析圖5－1。DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度有何特點？要使DNA溶解，需要使用什么濃度？要使DNA析出，又需要使用什么濃度？ 在0.14mol/L時溶解度最??；較高濃度可使DNA溶解；0.14mol/L可使DNA析出。 1．1．2 在溶解細胞中的DNA時，人們通常選用2mol/LNaCl溶液；將DNA分子析出的方法是向溶有DNA的NaCl溶液中緩慢注入蒸餾水，以稀釋NaCl溶液。酒精是一種常用有機溶劑，但DNA卻不能溶于酒精（特別是95％冷卻酒精），但細胞中蛋白質(zhì)可溶于酒精。問：采用DNA不溶于酒精的原理，可以達到什么目的？ 將DNA和蛋白質(zhì)進一步分離。 1．1．3提取DNA還可以利用DNA對酶、高溫和洗滌劑的耐受性原理。利用該原理時，應選用怎樣的酶和怎樣的溫度值？ 蛋白酶，因為酶具有專一性，蛋白酶只水解蛋白質(zhì)而不會對DNA產(chǎn)生影響。溫度值為60～80℃，因為該溫度值蛋白質(zhì)變性沉淀，而DNA不會變性。 補充：DNA的變性是指DNA分子在高溫下解螺旋，其溫度在80℃以上，如在PCR技術中DNA變性溫度在95℃。 思考：觀察圖5-2，洗滌劑在提取DNA中有何作用？ 洗滌劑將細胞膜上的蛋白質(zhì)，從而瓦解細胞膜。 1．2DNA的鑒定原理 當鑒定提取出的物質(zhì)是否是DNA時，需要使用什么指示劑進行鑒定？ 在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺呈現(xiàn)藍色。 原理總結(jié)。通過利用不同濃度NaCl溶液溶解或析出DNA，可以從細胞中提取和提純DNA；再利用酒精進一步將DNA與蛋白質(zhì)分離開來，達到提純的目的；最后利用二苯胺試劑鑒定提取的物質(zhì)是否是DNA。 2．實驗設計 2．1實驗材料 2.1.1不同生物的組織中DNA含量不同。在選取材料時，應本著DNA含量高、材料易得、便于提取的原則。你認為教材提供的材料中哪些不適合提取DNA？ 哺乳動物的血液和液體培養(yǎng)基中的大腸桿菌。 2.1.2從核DNA數(shù)目來看，豬38條，雞78條，哺乳動物血0條，獼猴桃58條，洋蔥16條，豌豆14條，菠菜12條，大腸桿菌1條。請選擇動植物材料各一種。 雞血、獼猴桃。 2．2破碎細胞，獲取含DNA的濾液 若選用雞血和洋蔥作實驗材料，則怎樣獲取含DNA的濾液？ 在雞血細胞液中加入一定量蒸餾水并用玻棒攪拌，過濾后收集濾液；切碎洋蔥，加入一定量洗滌劑和食鹽，攪拌研磨，過濾后收集濾液。 在以上實驗中，加入蒸餾水、洗滌劑和食鹽的作用分別是什么？過濾時應當選用（濾紙、尼龍布）。 血細胞在蒸餾水中大量吸水而張裂；洗滌劑瓦解細胞膜；食鹽溶解DNA物質(zhì)；選用尼龍布進行過濾。 在處理植物組織時需要進行研磨，其目的是什么？研磨不充分產(chǎn)生什么結(jié)果？ 破碎細胞壁，使核物質(zhì)容易溶解在NaCl溶液中；研磨不充分會使DNA的提取量減少。 具體做法。10mL雞血＋20mL蒸餾水→同方向攪拌→3層尼龍布過濾→濾液 2．3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)，需要進一步提純DNA。閱讀教材提供的三種方法，分析其中的原理。 方案一的原理是DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度不同；方案二的原理是蛋白酶分解蛋白質(zhì)，不分解DNA；方案三的原理是蛋白質(zhì)和DNA的變性溫度不同。 具體做法。 方案一：30mL濾液＋35gNaCl→同方向攪拌，DNA溶解→加入蒸餾水→DNA析出→過濾得到過濾物→放到2mol/LNaCl溶液中溶解→DNA-NaCl溶解液 方案二：30mL濾液＋嫩肉粉（木瓜蛋白酶）→靜置10～15分鐘→DNA濾液 方案三：30濾液→60～67℃處理→過濾獲得DNA濾液 2．4DNA析出與鑒定 在濾液中仍然含有一些雜質(zhì)，怎樣除去這些雜質(zhì)呢？得到的DNA呈何顏色？ 濾液與等體積的冷卻酒精混合均勻，靜置2～3分鐘，析出的白色絲狀物就是DNA。DNA呈白色。 怎樣鑒定析出的白色絲狀物就是DNA呢？閱讀教材。 閱讀。簡述DNA的鑒定過程。 具體做法。試管2支，編號甲乙→各加等量5mLNaCl溶液→甲中放入少量白色絲狀物，使之溶解→各加4mL二苯胺，混合均勻→沸水浴5min→觀察顏色變化 3．實驗操作 制備雞血細胞液…………加檸檬酸鈉，靜置或離心 ↓ 破碎細胞，釋放DNA… 加蒸餾水，同一方向快速通方向攪拌 ↓→過濾，除去細胞壁、細胞膜等。 溶解核內(nèi)DNA………… 加入NaCl至2mol/L，同一方向緩慢攪拌 ↓ DNA析出……………… 加蒸餾水至0.14mol/L，過濾，在溶解到2mol/L溶液中 ↓→除去細胞質(zhì)中的大部分物質(zhì)。 DNA初步純化………… 與等體積95％冷卻酒精混合，析出白色絲狀物 ↓→除去核蛋白、RNA、多糖等。 DNA鑒定……………… 二苯胺，沸水浴，呈現(xiàn)藍色 其它注意事項：在雞血中加入檸檬酸鈉防止凝固；雞血靜置或離心以提高細胞懸液濃度；使用塑料燒杯；使用尼龍布過濾；玻棒沿同一方向攪拌；玻棒攪拌要緩慢（細胞破裂快速攪拌）；玻棒不要碰到燒杯壁；二苯胺試劑要現(xiàn)用現(xiàn)配等。為了提高DNA純度，在科學實驗中通常使用的洗滌劑有十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）、十二烷基硫酸鈉（SDS）。 課后小結(jié) 課后習題 1.在研究DNA的基因樣本前，采集來的血樣需要蛋白水解酶處理，然后用有機溶劑除去蛋白質(zhì)。用蛋白水解酶處理血樣的目的是（ ） A.除去血漿中的蛋白質(zhì) B.除去染色體上的蛋白質(zhì) C.除去血細胞表面的蛋白質(zhì) D.除去血細胞中的所有的蛋白質(zhì)，使DNA釋放，便于進一步提純 2．與析出DNA粘稠物有關的敘述，不正確的是（ ） A.操作時緩緩滴加蒸餾水，降低DNA的溶解度 B.在操作A時，用玻璃棒輕緩攪拌，以保證DNA分子完整 C.加蒸餾水可同時降低DNA和蛋白質(zhì)的溶解度，兩者均可析出 D.當絲狀粘稠物不再增加時，此時NaCl的濃度相當于0.14mol/L 3．洗滌劑能夠瓦解（ ），但對DNA沒有影響。 A.細胞壁 B.細胞膜 C.細胞核 D.細胞質(zhì) 4．在沸水浴的條件下，DNA遇（ ）會被染成藍色。 A.斐林試劑 B.蘇丹Ⅲ染液 C.雙縮脲試劑 D.二苯胺 5．在DNA提取過程中，最好使用塑料試管和燒杯，目的是（ ） A.不易破碎 B.減少提取過程中DNA的損失 C.增加DNA的含量 D.容易洗刷 參考答案：DCBDB 板書 課題1 DNA的粗提取與鑒定 1．基礎知識 1．1DNA粗提取的原理 1．2DNA的鑒定原理 2．實驗設計 2．1實驗材料 2．2破碎細胞，獲取含DNA的濾液 2．3去除濾液中的雜質(zhì) 2．4DNA析出與鑒定