3.1.2 DNA的粗提取与鉴定课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

DNA是主要遗传物质 第三章 基因工程 第1节 重组DNA技术的工具 选必三 REN JIAO BAN GAO ZHONG SHENG WU XUAN BI SAN 如何将DNA提取出来，并进行鉴定呢? 1、从哪里提取DNA？细胞 。2、如何从细胞中提取DNA，有哪些困难？细胞内成分复杂，且真核生物的DNA和蛋白质结合形成染色体，难以分离提纯。 2 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 一、实验原理 1.提取DNA的原理 利用DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，对它们进行提取。 (1)DNA 酒精，某些蛋白质 酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。 (2)DNA在不同浓度的 中的溶解度不同，它能溶于 的NaCl溶液。 不溶于 溶于 NaCl溶液 2mol/L 2.鉴定DNA的原理 在一定温度下（沸水浴），DNA遇 试剂会呈现 。 二苯胺 蓝色 某种蛋白质的溶解度 当NaCl浓度为 2 mol／L时，DNA的溶解度最大，浓度为 0.14 mol／L时，DNA的溶解度最低。利用这一原理，可以使DNA在盐溶液中溶解或析出。 实验设计思路：DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异，可以利用这些差异，选用适当的物理或化学方法去除其他成分，对DNA进行提取。在一定温度下（沸水浴），DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。 3 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 二、目的要求： 1.了解DNA的物理化学性质，理解DNA粗提取和鉴定的原理。 2.学会DNA粗提取的方法以及利用二苯胺试剂对DNA 进行鉴定。 三、材料用具： 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。 （注意：不能选择哺乳动物成熟的红细胞，因为哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和线粒体，几乎不含DNA。） 洋葱 花菜 香蕉 猪肝 鸡血 菠菜 可以用鸡血细胞，需加入柠檬酸钠，防止血液凝固 柠檬酸钠防止血液凝固的原理是通过与血液中的钙离子结合，形成可溶性的柠檬酸钙，从而减少血液中钙离子的浓度。钙离子在血液凝固过程中扮演着关键角色，它的减少有效地阻止了血液凝固。 4 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 2.试剂及作用： (1)研磨液 (2)体积分数为95%的酒精 (3)2mol/L 的NaCl溶液 (4)二苯胺试剂 (5)蒸馏水 ——溶解并提取DNA ——析出DNA ——溶解DNA ——鉴定DNA，易氧化，要现配现用 滴入NaCl溶液中，使其浓度逐渐下降至0.14mol/L，从而析出DNA 研磨液成分 作用 SDS 使蛋白质变性 EDTA 抑制DNA酶 Tris-HCl缓冲液 稳定DNA SDS（十二烷基硫酸钠）：溶解细胞膜和核膜，释放DNA；同时使蛋白质变性，便于后续分离。 EDTA（乙二胺四乙酸）：螯合金属离子（如Mg²⁺、Ca²⁺），抑制核酸酶活性，防止DNA被酶解。 Tris-HCl：维持溶液的pH稳定，通常调节至7.5-8.0。DNA对pH变化敏感，稳定的pH环境可防止DNA降解。 5 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 离心机 电子天平 烧杯、量筒、玻璃棒、研钵、纱布、漏斗、试管、试管架、剪刀 视频演示：DNA的粗提取与鉴定 7 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 取材研磨 过 滤 DNA析出 DNA鉴定 问题：如果研磨不充分会对实验结果产生怎样的影响？ 研磨不充分，会使DNA分子不能从细胞核中释放出来，从而使研磨液中的DNA含量较低，影响最终提取的DNA量。 称取30g洋葱，切碎，放入研钵中，倒入10mL研磨液，充分研磨。 四、方法步骤： SDS（十二烷基硫酸钠）：溶解细胞膜和核膜，释放DNA；同时使蛋白质变性，便于后续分离。 EDTA（乙二胺四乙酸）：螯合金属离子（如Mg²⁺、Ca²⁺），抑制核酸酶活性，防止DNA被酶解。 Tris-HCl：维持溶液的pH稳定，通常调节至7.5-8.0。DNA对pH变化敏感，稳定的pH环境可防止DNA降解。 8 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 取材研磨 DNA析出 DNA鉴定 破碎细胞，使核物质容易溶解在研磨液中 防止研磨时产生的热量影响DNA的提取量 研磨效果好（有利于充分研磨） (4)研磨不宜太用力 (1)研磨的目的： (2)研磨时间不宜太长： (3)有条件的可以在材料处理的过程中加入纤维素酶、果胶酶 过 滤 称取30g洋葱，切碎，放入研钵中，倒入10mL研磨液，充分研磨。 四、方法步骤： 9 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 取材研磨 过 滤 DNA析出 DNA鉴定 方法一：在漏斗中垫上 过滤研磨液，4℃冰箱中静置后取 ； 方法二：将研磨液倒入塑料离心管中离心，取 。 纱布 上清液 上清液 问题1：过滤的纱布能用滤纸代替吗？ 不可以，因为DNA会被吸附到滤纸上而大量损失。 问题2：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 四、方法步骤： ①抑制核酸水解酶的活性，进而抑制DNA降解； ②抑制DNA分子运动，使DNA易形成沉淀析出； 10 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 DNA析出 DNA鉴定 取材研磨 过 滤 方案一：在上清液中加入体积相等的 溶液（体积分数为95%）,静置2~3min，溶液中出现的 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； 预冷的酒精 白色丝状物 四、方法步骤： 问题1：此步骤的目的是？ 使蛋白质等溶解在酒精中，DNA不溶于酒精而析出。 11 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 DNA析出 DNA鉴定 取材研磨 过 滤 方案一：在上清液中加入体积相等的 溶液（体积分数为95%）,静置2~3min，溶液中出现的 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； 预冷的酒精 白色丝状物 四、方法步骤： 问题2：酒精预冷的作用？ ①低温可抑制核酸水解酶的活性，进而抑制DNA降解； ②低温抑制分子运动，使DNA易形成沉淀析出； ③低温有利于增加DNA分子的柔韧性，减少其断裂。 12 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 DNA析出 DNA鉴定 取材研磨 过 滤 方案一：在上清液中加入体积相等的 溶液（体积分数为95%）,静置2~3min，溶液中出现的 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； 预冷的酒精 白色丝状物 四、方法步骤： 问题3：为什么搅拌时应轻缓、并沿一个方向目的？ 减少DNA断裂，以便获得较完整的DNA分子 13 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 DNA析出 DNA鉴定 取材研磨 过 滤 四、方法步骤： 方案二：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。 方案一：在上清液中加入体积相等的 溶液（体积分数为95%）,静置2~3min，溶液中出现的 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； 预冷的酒精 白色丝状物 14 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 实验组 对照组 沸水浴加热 DNA析出 DNA鉴定 取材研磨 过 滤 加入2mol/L氯化钠溶液 不加入丝状物 加入4ml二苯胺试剂 加入2mol/L氯化钠溶液 加入丝状物 加入4ml二苯胺试剂 将丝状物或沉淀物溶于 溶液中，加 入 试剂，混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min。 二苯胺 2mol/L的NaCl 四、方法步骤： 溶液蓝色的深浅与溶液中DNA的含量的多少有关 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。待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化。 15 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 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。 1.提取出丝状物或沉淀物一定是白色的吗？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。 本实验粗提取的DNA可能仍然含有核蛋白、多糖等杂质。 2.你能分析出粗提取的DNA中可能含有哪些杂质吗？ 3.本实验的检测结果蓝色较浅的原因可能是什么？ ①材料中的核物质没有充分释放出来，如研磨不充分。 ②加入酒精后摇动或搅拌时过猛，DNA被破坏。 ③二苯胺最好现用现配，二苯胺易被空气氧化，影响鉴定效果。 5、结果分析与评价 16 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 为了提纯DNA，某同学提出以下实验方案，请分析原因： 操作2:上述得到的DNA提取液，缓缓加入蒸馏水，调节NaCl溶液的浓度为0.14mol/L，玻璃棒搅拌，析出DNA。 操作1:得到的DNA粗提取物（丝状物或沉淀）加入2mol/L的NaCl溶液溶解，过滤，取滤液（DNA提取液）。 加2mol/L的NaCl溶液的目的： 加蒸馏水的目的： 溶解DNA，除掉高盐溶液中不能溶解的杂质，提纯DNA液。 降低NaCl溶液浓度，从而降低DNA分子在NaCl溶液中的溶解度，使DNA析出，除掉溶解在低盐溶液中的杂质。 6、进一步探究 通过反复溶解与析出DNA，就能够除去 的多种杂质。 与DNA溶解度不同 17 探究实践:DNA的粗提取与鉴定 1.如果选用鸡血细胞进行实验，如何快速破碎细胞？ 将鸡血细胞置于蒸馏水中，待细胞涨破后，收集滤液。 利用蛋白酶分解杂质蛋白，不分解DNA，有利于DNA与蛋白质分开。 2.有时会在DNA滤液中添加嫩肉粉（木瓜蛋白酶），这样有什么好处？ 拓展探究： 如果是猪肝呢？ 以血液（如鸡血细胞）为实验材料时，每100 mL血液中需要加入3g柠檬酸钠，防止血液凝固。加入清水，让细胞吸水胀破，释放DNA。使用猪肝要研磨，无法直接吸水涨破，如皮肤器官暴露在水里，不会涨破 18 特别提醒 1．以血液为实验材料时，每100 mL血液中需要加入3 g柠檬酸钠，防止血液凝固。 2．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。 3．不能选用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核。 4．为减少DNA的损失，过滤过程一般使用纱布过滤（滤孔大） 特别提醒 5．提纯DNA时，选用体积分数为95%的冷酒精的原因：①可抑制核酸水解酶的活性，进而抑制DNA降解；②抑制分子运动，使DNA易形成沉淀析出；③低温有利于增加DNA分子的柔韧性，减少其断裂。 6.实验中出现的丝状物的主要成分是DNA，实际上每一根“丝”都是由许多DNA分子聚集在一起形成的，应用玻璃棒沿一个方向缓慢搅拌，避免破坏DNA，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。 7.粗提取的DNA中可能含有少量的蛋白质等 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 针对训练 21 (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 针对训练 22 6.现有一长度为3 000碱基对(bp)的线性DNA分子，用限制性内切核酸酶酶切后，进行凝胶电泳，使降解产物分开。用酶H单独酶切，结果如图1；用酶B单独酶切，结果如图2；用酶H和酶B同时酶切，结果如图3。该DNA分子的结构及其酶切图谱是(　　) A 针对训练 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS $