实验05 DNA的粗提取与鉴定（教学课件）生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦“DNA的粗提取与鉴定”实验，从DNA作为遗传信息载体切入，通过破碎细胞、去除杂质、沉淀与鉴定等操作，帮助学生理解DNA理化特性，搭建分子生物学实验基础的学习支架。 其亮点是以核心素养为导向，实验目标明确生命观念（核酸作为遗传物质）、科学思维（分析溶解度差异等原理）、科学探究（规范操作与对照设计），结合结果分析（如材料选择、研磨效果讨论）和拓展探究（高纯度提取方法比较），助力学生提升实验技能与责任意识，教师可借助结构化内容高效开展教学。

实验05 DNA的粗提取与鉴定 人教版2019选择性必修3 实验专攻 DNA作为遗传信息的载体，隐藏着生物遗传的核心密码，而从生物材料中粗提取并鉴定DNA，是开启分子生物学探究的基础步骤，也是高中生物选择性必修3分子生物学模块的核心实验之一。生物组织中DNA与蛋白质、脂质等物质混杂存在，难以直接分离观察，本实验将利用DNA与其他物质在溶解性、耐受性上的差异，通过破碎细胞、去除杂质、沉淀DNA等关键操作，从生物材料中提取出较纯净的DNA，再借助特定试剂的显色反应对其进行鉴定。让我们亲手操作，感受从细胞中“捕获”遗传物质的奇妙过程，理解DNA的理化特性，掌握分子生物学基础实验技能，开启探索遗传物质本质的实验之旅。 实验启程 实验专攻 实验目标 一、生命观念 通过实验探究DNA的粗提取与鉴定方法，理解核酸作为遗传物质的化学本质，建立“核酸是细胞内携带遗传信息的物质，其结构与功能相适应”的生命观念，认同DNA的存在形式与细胞结构的关联。 二、科学思维 运用观察、对比、推理、归纳等科学方法，分析DNA粗提取的原理（溶解度差异等），解读实验现象与DNA提取效果的关系，推理实验操作对实验结果的影响，形成基于实验证据的逻辑推理能力和误差分析意识。 三、科学探究 通过设计和实施DNA粗提取与鉴定实验，掌握DNA粗提取的基本操作（破碎细胞、过滤、析出、洗涤、鉴定），提升实验设计、操作实施、现象描述与结果分析能力，理解实验设计的单一变量原则、对照原则。 四、社会责任 结合实验原理，联系DNA提取技术在医学、刑侦、生物技术等领域的应用价值，认识核酸技术对人类生产生活、科学研究的重要意义，树立“科学利用生物技术服务人类”的责任意识，培养严谨的科学态度。 3 探究实验的基本思路 实验原理 目的要求 材料用具 实验步骤 得出结论，交流讨论 实验专攻 实验原理 实验专攻 实验原理 ONE 2.DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA和蛋白质。 1.DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。 3.在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可作为鉴定DNA的试剂。 （提取原理） （提取原理） （鉴定原理） DNA + 二苯胺 沸水浴 蓝色 6 目的要求 实验专攻 目的要求 ONE （1）了解DNA的物理和化学性质，理解DNA粗提取和鉴定的原理。 （2）学会DNA粗提取的方法以及用二苯胺试剂对DNA进行鉴定。 材料用具 实验专攻 材料用具 ONE ①材料： DNA含量相对较高的生物组织，如新鲜洋葱、香蕉、菠菜、菜花和猪肝等。研磨液、体积分数为95％的酒精、2 mol/L的NaCl溶液、二苯胺试剂和蒸馏水等。 材料用具 ONE 能否选用牛、羊、马、猪等哺乳动物成熟的红细胞做实验材料？ 不能， 哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和线粒体，几乎不含DNA。 能否选用鸡血细胞做实验材料？ 能，鸡是鸟类动物，需加入3 g柠檬酸钠（抗凝剂），防止血液凝固 ②用具： 烧杯、量筒、玻璃棒、研钵、纱布、漏斗、试管、试管架、试管夹、酒精灯、石棉网、三脚架、火柴、刀片和天平等。 利用动物细胞提取DNA破碎细胞的方法：动物细胞无细胞壁,可直接吸水涨破(省去研磨步骤)，释放DNA。 材料用具 ONE ③试剂： a.研磨液: 含有NaCl、EDTA、SDS、Tris和HCl 研磨液 试剂 中文名称 作用 Tris 三羟甲基氨基甲烷 维持缓冲液pH值，稳定DNA：提供缓冲体系，DNA在这个缓冲体系中呈稳定状态 EDTA 乙二胺四乙酸 抑制DNA水解酶，防止DNA被水解，是一种DNA酶的抑制剂，可防止细胞破碎后DNA酶降解DNA，从而保护DNA SDS 十二烷基硫酸钠 使蛋白质变性，与DNA发生分离，家用洗洁精含有SDS：洗衣粉含有蛋白酶和表面活性剂，可裂解细胞膜、使蛋白质变性。 Hcl 盐酸，浓度：2mol/l 将溶液调节pH至8 材料用具 ONE b.体积分数为95%的酒精： 析出DNA c.2mol/L 的NaCl溶液： 溶解DNA d.二苯胺试剂： 鉴定DNA 二苯胺试剂要现配现用，用棕色瓶保存。 ③试剂： 实验步骤 实验专攻 实验步骤 ONE 实验步骤 ONE 取材、研磨 过滤 分离 鉴定 结果观察 1.取材、研磨 称取30g洋葱，切碎，然后放入研钵中，倒入10mL 研磨液，充分研磨 ①研磨的目的？ 破碎细胞，使核物质容易溶解在研磨液中 2.过滤或离心取上清液 在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液过滤到烧杯中，在4℃冰箱中放置几分钟后，再取上清液。 也可直接将研磨液倒入塑料离心管中，1500r/min的转速下离心5min，再取上清液放入烧杯中。 ①上清液中除DNA之外，可能含有哪些杂质？ 可能含有核蛋白、多糖等杂质 ②低温放置几分钟的作用？可抑制核酸水解酶的活性，进而抑制DNA降解 实验步骤 ONE 3.预冷酒精析出DNA或离心收集沉淀中的DNA 在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液(体积分数为95%)，静置2-3min，溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分； 或将溶液倒入塑料离心管中，在10000r/min的转速下离心5min，弃上清液，将管底的沉淀物(粗提取的DNA)晾干。 ①搅拌时应轻缓、并沿一个方向？ 减少DNA断裂，以便获得较完整的DNA分子 ②酒精预冷的作用？ 同“低温放置的作用” 实验步骤 ONE 4.NaCl溶液溶解DNA并鉴定 取两支20mL的试管，各加入2mol/L的NaCl溶液5mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCI溶液中。向两支试管中各加入4mL的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min。待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化。 实验组 对照组 水浴加热 *溶液蓝色的深浅与溶液中DNA的含量的多少有关。 实验步骤 ONE DNA鉴定的结果 实验步骤 ONE 析出DNA DNA的鉴定 研磨 称取约30g洋葱切碎，放入研钵中，倒入10mL研磨液，充分研磨。 过滤取上清液 在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液过滤到烧杯中，在4℃冰箱中放置几分钟后，再取上清液。也可以直接将研磨液倒入塑料离心管中，在1500 r / min 的转速下离心5 min ，再取上清液放入烧杯中。 在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液(体积分数为95%)，静置2-3min，溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分。或者将溶液倒入塑料离心管中，在10000 r / min 的转速下离心5 min ，弃上清液，将管底的沉淀物（粗提取的DNA ）晾干。 取两支试管，各加入2mol/L的NaCl溶液5mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中。然后，向两支试管中各加入4mL的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min。 总结归纳 步骤 原理或目的 充分研磨 使细胞破碎，DNA溶解于研磨液中 过滤 （或离心） 除去细胞膜等不溶杂质，得到与蛋白质等杂质结合在一起的溶解于滤液（或上清液）的DNA 搅拌（或离心）析出DNA 加入预冷的酒精溶液，蛋白质溶于酒精，DNA不溶于酒精，将DNA和蛋白质等杂质分离 溶解 用2 mol/L的NaCl溶液溶解DNA 鉴定DNA 二苯胺试剂现配现用，水浴加热，溶液变蓝色则证明有DNA存在 总结归纳 实验步骤 ONE 结果分析与评价 实验探索 实验专攻 ONE 结果分析与评价 思考：1．鸟类和哺乳动物的红细胞都适合用来提取DNA吗？请说明理由。 2．实验过程要充分地搅拌和研磨，如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？ 哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，不适合作材料提取DNA。 研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少，导致看不到丝状物或沉淀物，用二苯胺鉴定不显示蓝色。 ONE 结果分析与评价 3.你提取出白色丝状物或沉淀物了吗？用二苯胺试剂鉴定的结果如何？ 观察提取的DNA的颜色，如果不是白色丝状物，说明DNA中的杂质较多。二苯胺试剂鉴定呈现蓝色说明实验基本成功；如果不呈现蓝色，可能的原因有所提取的DNA含量低，或者在实验操作过程中出现了失误等。 本实验粗提取的DNA可能仍然含有核蛋白、多糖等杂质。 4.你能分析出粗提取的DNA中可能含有哪些杂质吗？ ONE 结果分析与评价 5.与其他同学提取的DNA进行比较，看看实验结果有何不同，分析产生差异的原因。 本实验可以采取分组的方式进行。可以选取不同的实验材料；也可以查阅资料了解其他提取DNA的方法，对同种材料采用不同的方法。最后从多方面比较实验结果，如DNA的纯度、DNA的颜色、二苯胺试剂显色的深浅等，看看哪种实验材料、哪种提取方法的效果更好。 进一步探索 实验探索 实验专攻 ONE 进一步探索 本实验只是对DNA进行了粗提取，请查阅资料，了解实验室提取纯度较高的DNA的一种方法，并与本实验中所使用的方法进行比较，总结两种方法的异同。 实验室提取纯度较高的DNA的方法有不少。例如，可以先添加质量分数为25%的SDS溶液，使蛋白质变性后与DNA分开；随后，加入氯仿—异丙醇混合液(体积比为24：1)，通过离心将蛋白质及其他杂质除去，取上清液；可重复上述操作几次，直至上清液变成透明的黏稠液体。此外由于苯酚可以迅速使蛋白质变性，抑制核酸酶的活性，因此还可以先用苯酚处理，然后离心分层，这时DNA溶于上层水相，蛋白质变性后存在于酚层中，用吸管、微量移液器等实验用具就可以将两者分开。 ①方法一： 用高盐浓度的溶液溶解DNA，能除去在高盐溶液中不能溶解的杂质,用低盐溶液使DNA析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质。因此，通过反复溶解与析出DNA，就能够除去与DNA溶解度不同的多种杂质。 ②方法二： 可以先添加质量分数为25%的SDS溶液，使蛋白质变性后与DNA分开,随后，加入氯仿—异丙醇混合液(体积比为24：1)，通过离心将蛋白质及其他杂质除去，取上清液,可重复上述操作几次，直至上清液变成透明的黏稠液体。 ③方法三： 由于苯酚可以迅速使蛋白质变性，抑制核酸酶的活性，因此还可以先用苯酚处理，然后离心分层，这时DNA溶于上层水相，蛋白质变性后存在于酚层中，用吸管、微量移液器等实验用具就可以将两者分开。 ONE 进一步探索 课堂小结 实验收获 实验专攻 实验收获 一、实验核心基础 1. 实验原理 2. 实验目的 二、实验材料与用具 三、实验步骤 1. 实验准备 2. 培养过程 3. 计数操作 4. 数据记录与处理 四、种群数量变化规律 1. 曲线形态：“S”形增长曲线 2. K值影响因素 五、关键注意事项 六、实验拓展与应用 实验收获 一、实验核心内容回顾 1.实验设计逻辑2.关键操作要点3.核心结论导向 二、课堂表现亮点与不足 （一）突出亮点 1.实操规范性显著提升2.团队协作高效有序3.探究意识主动觉醒 （二）待改进之处 1.细节操作仍有疏漏2.类群鉴定精度不足3.结果分析深度不够 三、核心知识与素养落地 四、后续学习建议 1.巩固实操细节 2.深化数据分析 YOUR LOGO 课堂练习 实验闯关 实验专攻 实验闯关 1.如图为鸡血细胞中DNA的粗提取和鉴定实验过程中的部分操作示意图，请据图分析，回答下列问题： (1)右述图示中，该实验的正确操作顺序是__________________________ (用序号与箭头表示)。 (2)步骤④中使用2 mol/L NaCl溶液的目的是 。 ③→②→①→④→⑤ 溶解DNA 实验闯关 (3)步骤①的目的是 ， 其依据的原理是 。 析出并获得DNA DNA不溶于酒精 (4)步骤①中所得到的丝状物为 色，若要鉴定其主要成分为DNA，可滴加 ________试剂， 后，如果出现 则证明该丝状物的主要成分为DNA。 白 二苯胺 沸水浴加热 蓝色 (5)由于鸡血较难找到，某学生试图用猪血代替，结果没有成功，其原因最可能是_______________________________________________________。 猪是哺乳动物，哺乳动物血液中成熟的红细胞没有细胞核 实验闯关 2.关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是(　　) A．整个提取过程中可以不使用离心机 B．研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中 C．鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变 D．仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰 A 实验闯关 3.下列有关“DNA的粗提取和鉴定”实验的叙述，错误的是(　　) A．制备鸡血细胞液时，可加入适量的柠檬酸钠溶液，防止血液凝固 B．鸡血细胞放入蒸馏水中处理的目的是使其吸水涨破，释放DNA C．利用DNA在0.14 mol/L的氯化钠溶液中溶解度最小的特点，可将DNA与部分杂质分开 D．提纯后，将DNA溶于95%的乙醇溶液中，再加入二苯胺试剂，经沸水浴再冷却后可观察到蓝色 D 人教版2019选择性必修3 实验专攻 感谢观看 Lavf58.51.100 $