高二生物选修一 5.1 DNA的粗提取与鉴定（44张ppt人教版）

(共44张PPT)
§5.1 DNA的粗提取与鉴定
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【学习目标】
1.尝试对植、动物组织中的DNA进行粗提取
2.理解DNA粗提取以及DNA鉴定的原理
【学习重点与难点】
DNA的粗提取和鉴定方法
【课前准备】1、选修一课本P55
2、双色笔
1、生物体内常见的生物大分子有哪些？


2、真核细胞内DNA的分布？



3、如何来提取生物大分子?
【基础知识】
提取生物大分子的基本思路：
用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子
多糖、蛋白质、核酸（DNA和RNA)
DNA主要分布在细胞核内的染色质上（DNA和蛋白质结合在一起）
对于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA与RNA、蛋白质和脂质在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分（杂质）：
（一）DNA溶解性
DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度氯化钠溶液中溶解度不同
那么DNA有哪些理化性质与其他成分不同呢？

【一、DNA粗提取的原理】
4、提取DNA的基本思路是什么?
选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀；或者相反，以达到分离的目的
溶解规律 2 mol/L NaCl溶液 0.14 mol/L NaCl溶液
DNA 溶解 析出
蛋白质 NaCl溶液浓度从2 mol/L降低的过程中，蛋白质溶解度逐渐增大 部分发生
盐析沉淀 溶解
（2）DNA不溶于酒精，而细胞中某些蛋白质则溶于酒精==可以将DNA与蛋白质进一步的分离
总结 DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同。
?在NaCl溶液浓度低于0.14 mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的增加而逐渐降低；
?在0.14 mol/L时，DNA溶解度最小；
?在NaCl溶液浓度高于0.14 mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的增加又逐渐增大
（二）DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性

（1）蛋白酶--水解蛋白质，对DNA没有影响。
嫩肉粉的主要成分是木瓜蛋白酶，其作用是分解蛋白质，使提取出的DNA纯度较高
（2）高温--大多数蛋白质不能忍受60-80度的高温而变性，而DNA在80度以上才会变性
在60—75度条件下恒温水浴箱加温处理==使蛋白质变性沉淀，而DNA结构不会受到破坏，提取纯度较高的DNA
（3）洗涤剂--瓦解细胞膜，但对DNA没有影响
（3）洗涤剂--瓦解细胞膜，但对DNA没有影响
（破坏细胞膜中的蛋白质分子，==有利于植物细胞中DNA释放）
【二、DNA分子的鉴定的原理
在沸水浴条件下，DNA与二苯胺试剂反应，出现蓝色。
【注意】二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定效果
1.5g二苯胺 + 100ml 冰醋酸
+ 1.5ml浓硫酸
+0.1ml体积分数0.2%的乙醛溶液
（一）实验材料的选取
1、材料是否容易取材？
2、 DNA含量是否较高？
3、是否容易提取DNA（ 植、 动 ）？







原则上凡是含有DNA的生物材料都可以考虑，但是，选用DNA含量相对高的生物组织，成功的可能性更大
哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器，其内不含DNA,不适合作为材料
?植物细胞--有细胞壁，不易破碎，需研磨
--以洋葱、菜花为材料

?动物细胞—容易破碎--以鸡血为材料
【选材标准】1、材料要容易得到
2、材料中DNA含量必须丰富
方法：预实验材料对比
经常采用鸡血细胞做实验材料，原因：
1、核DNA含量丰富，材料易得
2、极易吸水涨破（动物细胞易破碎释放出DNA）
3、植物细胞外有细胞壁，不易破碎
其他动物细胞制取DNA有时需匀浆和离心，对设备要求较高，操作繁琐，历时较长
或置于冰箱中静置24小时
提取鸡血中的DNA时，为什么要除去血液中的上清液?
答：DNA的提取，关键是对杂质的去除。
由于上清液是血浆，不含DNA，
所以要除去上清液(含有蛋白质)。
作为抗凝剂，
防止血液凝固
DNA粗提取与鉴定的过程
（一）破碎细胞（释放DNA），获取含DNA 的滤液
===这一步是实验成功与否的关键，要尽可能使细胞内的DNA全部溶解
（二）去除滤液中的杂质 （粗提取DNA）
----不同浓度的NaCl溶液、蛋白酶、高温
（三）DNA的析出（将粗提取的DNA进一步纯化） - ---95%酒精
（四）DNA鉴定
（一）破碎细胞，获取含DNA的滤液
【阅读课本P55中间一段，思考以下问题】
若是植物细胞，1、如何获取DNA滤液？
2、加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么？旁栏思考题
3、如果研磨不充分，会对实验结果产生什么影响？旁 栏思考题



若是动物细胞（鸡血细胞）
1、如何获取DNA滤液？
2、为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？ 旁栏思考题
3、破碎细胞后获取的含DNA的滤液中，可能含有哪些细胞成分？
若是植物细胞（洋葱），1、如何获取DNA滤液？
向切碎的洋葱中，加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分的搅拌和研磨，过滤后收集滤液
2、加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么？旁栏思考题
?洗涤剂：能瓦解细胞膜，有利于DNA的释放
?食盐的成分是氯化钠，有利于DNA溶解
3、如果研磨不充分，会对实验结果产生什么影响？旁栏题
会使细胞核内DNA释放不完全，提取DNA量变少，影响实验结果（导致看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定不显示蓝色等）
1、若是动物细胞，如何获取DNA滤液？


2、为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？
蒸馏水是低渗液体，在中鸡血细胞会吸水涨破，
目的:会加速细胞膜和核膜的破裂，从而释放DNA。
【第1次过滤】?加入的物质：蒸馏水?纱布上的物质：细胞膜和核膜等残片?滤液中：含DNA等核物质==目的：去除细胞膜核膜等残片，获取含DNA的滤液
（三）破碎细胞后获取的含DNA的滤液中，可能含有哪些细胞成分？旁栏题
可能有DNA、以及核蛋白、多糖和RNA等杂质
为了纯化提取的DNA,需要将滤液作进一步的处理
（三）去除滤液中的杂质，提取纯化DNA
方案二与方案三的原理有什么不同？P56旁栏题
方案二：利用蛋白酶分解杂质蛋白质，使提取的DNA与蛋白质分开；
方案三：利用DNA和蛋白质对高温耐受性的不同， 使蛋白质变性沉淀，从而与DNA分离
【方案二】含DNA的滤液＋嫩肉粉（木瓜蛋白酶）→静置10～15分钟→DNA滤液
【方案三】含DNA的滤液→60～75℃恒温保温10~15分钟→过滤获得DNA滤液
2. DNA对酶、高温的耐受性
（三）去除滤液中的杂质，提取纯化DNA
提取和纯化DNA的三个方案：
【方案一】利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同的原理，通过控制NaCl溶液的浓度来去除杂质

含DNA的滤液＋2mol/L NaCl（DNA溶解）→加入蒸馏水（DNA析出）→过滤得到含DNA的粘稠物→放到2mol/LNaCl溶液中溶解→过滤得到含DNA纯度较高的滤液
（三）去除滤液中的杂质，提取纯化DNA
【DNA释放】 破碎细胞，获取DNA滤液液？


【第1次过滤】?加入的物质：蒸馏水?纱布上的物质：细胞膜和核膜等残片?滤液中：含DNA等核物质==目的：去除细胞膜核膜等残片，获取含DNA的滤液
DNA的粗提取：不同浓度的NaCl溶液
【第2次过滤】?加入的物质：2mol/lNacl溶液
?纱布上的物质：不溶于2mol/lNacl溶液的物质
?滤液中：含DNA
==目的：去除不溶于2mol/lNacl溶液的杂质，获取含DNA的滤液
稀释为0.14mol/L的NaCl溶液
纱布过滤
加入蒸馏水的目的：稀释NaCl溶液，使DNA逐渐析出
【第3次过滤】?加入的物质：蒸馏水
?纱布上的物质：含DNA的粘稠物
?滤液中：溶于0.14mol/lNacl溶液的杂质
==目的：去除溶于0.14mol/lNacl溶液的杂质，获取含DNA的粘稠物
留纱布上
的粘稠物
2mol/L
【盐析】
在0.14mol/L的NaCl溶液（盐溶液）中使DNA逐渐析出
盐析过程中DNA的空间结构不变，没有变性，只是在不同盐浓度下溶解度不同，因此改变盐浓度，可重新使DNA溶解
5、再次溶解DNA
【第4次过滤】?加入的物质：2mol/lNacl溶液
?纱布上的物质：不溶于2mol/lNacl溶液的物质
?滤液中：含DNA
==目的：去除不溶于2mol/lNacl溶液的杂质，获取含DNA的滤液
含DNA的滤液
为什么反复地溶解与析出DNA，能够除去杂质？ P55旁栏题：
?用高浓度的盐溶液溶解DNA:能除去在高盐溶液中不能溶解的杂质；
?用低浓度的盐溶液使DNA析出：能除去除溶解在低盐溶液中的杂质。
因此，反复溶解与析出DNA，就能除去与DNA溶解度不同的多种杂质。
含DNA的滤液＋2mol/L NaCl（DNA溶解）→加入蒸馏水（DNA析出）→放到2mol/LNaCl（DNA溶解)→含DNA纯度较高的滤液
（三）DNA的析出：加入与滤液等体积、冷却的酒精
静置2-3分钟
白色丝状物
玻璃棒搅拌
卷起丝状物
滤纸吸去上面的水分
冷却的酒精具有以下优点：
一是抑制核酸水解酶活性，防止DNA降解，
二是降低分子运动，易于形成沉淀析出，
三是低温有利于增加DNA分子柔韧性，减少断裂；
含DNA的滤液
DNA的鉴定
沸水浴加热 5分钟
待试管冷却后，比较2支试管中颜色变化
2 mol/L的NaCl 第4次过滤：滤液里
1次加酒精，2次加蒸馏水，3次加NaCl溶液，4次过滤
①加入柠檬酸钠溶液的目的是防止血液凝固
②使红细胞吸水涨破，释放出DNA

③溶解DNA (加速染色质中DNA与蛋白质分离，使DNA充分游离并溶解在NaCl溶液中）

④使2mol/L的NaCl溶液稀释至0.14mol/L,使得DNA析出





⑤使含DNA的黏稠物被留在纱布上
⑥使含DNA的黏稠物尽可能多的溶解于溶液中
⑦除去含DNA的滤液中的杂质
⑧提取DNA
⑨ A出现蓝色 B无变化
①两次加蒸馏水
第一次：使鸡血细胞吸水涨破
第二次：稀释NaCI溶液，使 DNA黏稠物析出
②【四次过滤】
第一次： DNA存在于滤液里
第二次： DNA存在于滤液里
第三次： DNA被留在纱布上
第四次： DNA存在于滤液里
【两次析出DNA】
第一次：用0.14 mol／L 的NaCI溶液析出，含杂质多
第二次：用冷却的95％的酒精析出，杂质较少
DNA粗提取操作中4次过滤的比较
六次搅拌的目的
后5次都是 缓慢搅拌，防止DNA分子断裂
,用于DNA的鉴定
若以植物细胞作为实验材料：
步骤上大致相同，但在材料的处理上有几点不同
一、增加研磨步骤，目的是破坏细胞壁
二、加入洗涤剂，目的是瓦解细胞膜
三、研磨时加食盐，目的是溶解DNA
2、加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤的操作。加入酒精和玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。
观察你提取的DNA颜色，如果不是白色丝状物，
说明DNA中的杂质较多；
四、课题成果评价 课本P57
（二）如何判断是否提取出了DNA？
（三）用二苯胺鉴定的结果说明了什么问题？
二苯胺鉴定出现蓝色，说明实验基本成功；

如果不呈现蓝色，可能所提取的DNA含量低，或实验操作中出现错误，需要重新制备。
有可能仍然含有核蛋白、多糖等杂质。
（一）粗提取出的DNA中可能含有哪些杂质？
【巩固练习】
1.在DNA的粗提取实验过程中，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析出
C.使血细胞破裂、增大DNA溶解量
D.使血细胞破裂、提取含杂质较少的DNA
B
2、关于DNA粗提取与鉴定实验的说法正确的是（ ）
A、充分溶解DNA的盐溶液是0.14mol/L的NaCl溶液
B、实验中提取较纯净的DNA利用了DNA不溶于酒精的特点
C、对最后提取出DNA用二苯胺试剂鉴定时需用酒精灯直接加热
D、实验操作过程中先后两次加入蒸馏水的作用相同
B
3. 下列关于DNA粗提取与鉴定的说法正确的是
A．氯化钠的浓度越低，对DNA的溶解度越大
B．人血也可代替鸡血进行实验
C．柠檬酸钠的主要作用是加速血细胞破裂
D．DNA不能溶于酒精
4. 若选择的实验材料为植物细胞，破碎细胞时要加入一定量的洗涤剂和食盐，加入食盐的目的是
A. 利于DNA的溶解 B. 分离DNA和蛋白质
C. 溶解细胞膜 D. 溶解蛋白质
5、图1、2分别为“DNA的粗提取与鉴定”实验中部分操作步骤示意图，下列叙述不正确的是( )
A．在图1鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质
B．图1中完成过滤之后保留滤液
C．图2中完成过滤之后弃去滤液
D．图1、2中加入蒸馏水稀释的目的相同
D
6、(2011·江苏高考)在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，相关叙述正确的是( )
A.用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L，滤去析出物
B.调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色
D.用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同
B
6、“DNA的粗提取与鉴定”实验中，操作正确的是

A．取制备好的鸡血细胞液5～10 mL注入烧杯中，迅速加入物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液20 mL，同时用玻璃棒沿同一方向快速搅拌5 min，可使血细胞破裂，释放出DNA
B．整个DNA提取过程中，两次加蒸馏水的目的都是为了降低溶液中NaCl的浓度，使DNA分子的溶解度达到最低，析出DNA分子
C．整个DNA提取操作中，两次加入2 mol/L的NaCl溶液，目的都是使DNA尽可能多地溶解在NaCl溶液中
D．DNA鉴定操作中，只要向溶有DNA的NaCl溶液中加入4 mL的二苯胺试剂，即可出现蓝色
C
总结：
【今日作业】
1、对照课件，在课本上整理知识点，
拍照上传
2、完成课后练习卷，拍照上传
鸡血细胞 植物组织
１. 0.1g/ml的柠檬酸钠溶液,按1:2的比例与新鲜鸡血混合搅拌均匀。
２.将血液置于冰箱中24小时,弃上部澄清液
３.取烧杯中的血细胞液约5~10ml加入到100ml烧杯中，向烧杯中加入20ml蒸馏水，用玻棒沿一个方向快速搅拌5分钟，加速血细胞在低渗溶液中的破裂
４.将2mol/L的氯化钠溶液50ml缓缓倒入烧杯中，用玻棒沿一个方向搅拌，使DNA溶解于氯化钠溶液中，滤除杂质，获得粘稠状的鸡血细胞DNA提取液
５.将鸡血细胞DNA提取液置于较大的烧杯中，沿烧杯内壁缓缓倒入蒸馏水，并不断搅拌，直到粘稠状DNA不再析出为止。用玻棒搅拌，使析出的DNA缠绕于玻棒末端。
６.将析出的DNA再溶解于2mol/L的氯化钠溶液中。
７.在DNA的氯化钠溶液中倒入95%的酒精50 ml（冷却过的酒精效果较好），使DNA再次析出，用玻棒搅拌，使DNA再次缠绕于玻棒末端。
８.DNA的鉴定：取两支试管，各加入2ml0.015氯化钠溶液，将DNA溶解于其中一支试管中，另一支做为对照组。然后，在两支试管内加等量的二苯胺试剂，水浴加热10min左右，冷却，观察实验现象。 １.取新鲜植物组织（菜花）放置于冰箱中冷却1~2天
２.取30克植物组织,切碎,置于研体中,倒入适量洗洁精,加入适量的NaCl,充分研磨10分钟
３.过滤研磨液，取上清夜置于冰箱中冷却几分钟
４.取1倍体积的上清液，加入2倍体积的95%的冷酒精当中，用玻棒轻轻搅拌，沉淀3~5分钟后可见白色絮状DNA缠绕于玻棒末端。
５.DNA的提纯同鸡血细胞为实验材料的实验操作步骤6、7，具体数据有一定的差异。
６.鉴定