2022年高二生物人教版選修1教案：5-1《DNA的粗提取與鑒定》

《2022年高二生物人教版選修1教案：5-1《DNA的粗提取與鑒定》》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2022年高二生物人教版選修1教案：5-1《DNA的粗提取與鑒定》（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022年高二生物人教版選修1教案：5-1《DNA的粗提取與鑒定》 一、【課題目標(biāo)】 （一）知識(shí)與技能 1、通過(guò)嘗試對(duì)植物或動(dòng)物組織中的DNA進(jìn)行粗提取，了解DNA的物理化學(xué)性質(zhì)。 2、理解DNA粗提取與鑒定的原理 ???（二）過(guò)程與方法 　　掌握DNA如提取計(jì)數(shù)，能利用DNA的性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān) 通過(guò)對(duì)DNA的粗提取的實(shí)驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)及操作，鍛煉科學(xué)的思維方法，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。 二、【課題重點(diǎn)】 DNA的粗提取和鑒定方法 三、【課題難點(diǎn)】 　DNA的粗提取和鑒定方法 四、【教學(xué)方法】 啟發(fā)式教學(xué) 五、【教學(xué)

2、工具】 多媒體課件 六、【教學(xué)過(guò)程】 （一）引入新課 無(wú)論是果膠酶還是加酶洗衣粉中的酶制劑，都是從細(xì)胞中提取出來(lái)的。從今天開(kāi)始，我們學(xué)習(xí)生物化學(xué)成分的提取與改造技術(shù)。 （二）進(jìn)行新課 1．基礎(chǔ)知識(shí) 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?xún)蓚€(gè)方面。問(wèn)：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(diǎn)？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(shí)溶解度最??；較高濃度可使

3、DNA溶解；0.14mol/L可使DNA析出。 1．1．2 在溶解細(xì)胞中的DNA時(shí)，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(jī)溶劑，但DNA卻不能溶于酒精（特別是95％冷卻酒精），但細(xì)胞中蛋白質(zhì)可溶于酒精。問(wèn)：采用DNA不溶于酒精的原理，可以達(dá)到什么目的？ 將DNA和蛋白質(zhì)進(jìn)一步分離。 1．1．3提取DNA還可以利用DNA對(duì)酶、高溫和洗滌劑的耐受性原理。利用該原理時(shí)，應(yīng)選用怎樣的酶和怎樣的溫度值？ 蛋白酶，因?yàn)槊妇哂袑?zhuān)一性，蛋白酶只水解蛋白質(zhì)而不會(huì)對(duì)DNA產(chǎn)生影響。溫度值為60～80℃

4、，因?yàn)樵摐囟戎档鞍踪|(zhì)變性沉淀，而DNA不會(huì)變性。 補(bǔ)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(shù)中DNA變性溫度在95℃。 思考：觀(guān)察圖5-2，洗滌劑在提取DNA中有何作用？ 洗滌劑將細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)，從而瓦解細(xì)胞膜。 1．2DNA的鑒定原理 當(dāng)鑒定提取出的物質(zhì)是否是DNA時(shí)，需要使用什么指示劑進(jìn)行鑒定？ 在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺呈現(xiàn)藍(lán)色。 原理總結(jié)。通過(guò)利用不同濃度NaCl溶液溶解或析出DNA，可以從細(xì)胞中提取和提純DNA；再利用酒精進(jìn)一步將DNA與蛋白質(zhì)分離開(kāi)來(lái)，達(dá)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(shí)

5、驗(yàn)設(shè)計(jì) 2．1實(shí)驗(yàn)材料 2.1.1不同生物的組織中DNA含量不同。在選取材料時(shí)，應(yīng)本著DNA含量高、材料易得、便于提取的原則。你認(rèn)為教材提供的材料中哪些不適合提取DNA？ 哺乳動(dòng)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(lái)看，豬38條，雞78條，哺乳動(dòng)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(qǐng)選擇動(dòng)植物材料各一種。 雞血、獼猴桃。 2．2破碎細(xì)胞，獲取含DNA的濾液 若選用雞血和洋蔥作實(shí)驗(yàn)材料，則怎樣獲取含DNA的濾液？ 在雞血細(xì)胞液中加入一定量蒸餾水并用玻棒攪拌，過(guò)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(guò)

6、濾后收集濾液。 在以上實(shí)驗(yàn)中，加入蒸餾水、洗滌劑和食鹽的作用分別是什么？過(guò)濾時(shí)應(yīng)當(dāng)選用（濾紙、尼龍布）。 血細(xì)胞在蒸餾水中大量吸水而張裂；洗滌劑瓦解細(xì)胞膜；食鹽溶解DNA物質(zhì)；選用尼龍布進(jìn)行過(guò)濾。 在處理植物組織時(shí)需要進(jìn)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(xì)胞壁，使核物質(zhì)容易溶解在NaCl溶液中；研磨不充分會(huì)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(guò)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(jìn)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

7、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(guò)濾得到過(guò)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(guò)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

8、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(jiǎn)述DNA的鑒定過(guò)程。 具體做法。試管2支，編號(hào)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(guān)察顏色變化 3．實(shí)驗(yàn)操作 制備雞血細(xì)胞液…………加檸檬酸鈉，靜置或離心 ↓ 破碎細(xì)胞，釋放DNA… 加蒸餾水，同一方向快速通方向攪拌 ↓→過(guò)濾，除去細(xì)胞壁、細(xì)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(guò)濾，在溶解到2mol/L溶液中 ↓

9、→除去細(xì)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(lán)色 其它注意事項(xiàng)：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(xì)胞懸液濃度；使用塑料燒杯；使用尼龍布過(guò)濾；玻棒沿同一方向攪拌；玻棒攪拌要緩慢（細(xì)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(xué)實(shí)驗(yàn)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）。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) DNA的粗提取與鑒定 實(shí)驗(yàn)原理 DNA在不同濃度NaCl溶液

10、中溶解度不同 DNA與其他細(xì)胞成分在酒精中溶解度不同 DNA和蛋白質(zhì)對(duì)酶、高溫和洗滌劑耐受性不同 DNA與二苯胺呈現(xiàn)藍(lán)色反應(yīng) DNA粗提取 選擇適宜材料 破碎細(xì)胞 DNA的溶解和析出 DNA的純化 鑒定DNA 與二苯胺混合，沸水浴，呈現(xiàn)藍(lán)色反應(yīng) （四）實(shí)例探究 例1 在DNA分子的粗提取實(shí)驗(yàn)中，兩次向燒杯中加入蒸餾水的作用是（ ） A. 稀釋血液、沖洗樣品 B. 使血細(xì)胞破裂，降低NaCl濃度使DNA析出 C. 使血細(xì)胞破裂，增大DNA溶解度 D. 使血細(xì)胞破裂，提取含雜質(zhì)較少的DNA 解析：在該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，第一次加入蒸餾

11、水的目的是使血細(xì)胞過(guò)度吸水而破裂，以便核物質(zhì)溶解。第二次加入蒸餾水是為了降低NaCl濃度至0.14mol/l，因?yàn)榇藭r(shí)的DNA溶解度最小，可使DNA析出。 例2 在制備雞血細(xì)胞液的過(guò)程中，加入檸檬酸鈉的目的是（ ） A. 防止凝血 B. 加快DNA析出 C. 加快DNA溶解 D. 加速凝血 解析：檸檬酸鈉的作用是利用檸檬酸根離子與血漿中Ca2+離子結(jié)合成檸檬酸鈉，降低Ca2+離子濃度，使有關(guān)凝血酶活性降低。因此檸檬酸鈉是抗凝血物質(zhì)，防止凝血，有利于雞血細(xì)胞液的制備。 答案：A ☆綜合應(yīng)用 例3 DNA在NaCl溶液中溶解度有二重性，隨著NaCl溶液的變化而變化。 （1

12、）請(qǐng)?jiān)谙铝蠳aCl溶液中選出溶解度能使DNA析出最徹底的一種（ ）和溶解度最高的一種（ ） A. 0.14mol/l B. 2mol/l C. 0.15mol/l D. 0.3mol/l （2）DNA不溶于酒精溶液，但細(xì)胞中的某些物質(zhì)卻可以溶于酒精溶液，利用這一原理可以____________，可以推測(cè)溶于酒精中的物質(zhì)可能有____________。 （3）利用DNA與_____變藍(lán)色的特性，將該物質(zhì)作為鑒定______的試劑。其實(shí)驗(yàn)過(guò)程要點(diǎn)是向放有_____的試管中加熱4ml的____。混合均勻后，將試管置于___5min，待試管______，觀(guān)察試管中溶液顏色

13、的變化，這個(gè)實(shí)驗(yàn)也說(shuō)明DNA耐___溫。 解析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知DNA在0.14mol/l的NaCl溶液中溶解度最低，在高濃度2mol/l中，溶解度最高。DNA存在于染色體上，為了把DNA和其他物質(zhì)分開(kāi)，采取DNA不溶于酒精的方法，目的是除去雜質(zhì)；利用DNA與二苯胺（沸水浴）成藍(lán)色的特性，可以鑒定提取的DNA。 答案：（1）A；B （2）除去雜質(zhì)；某些脂類(lèi)、蛋白質(zhì)、糖類(lèi)或其他大分子物質(zhì) （3）二苯胺；DNA；DNA；二苯胺試劑；沸水中水浴加熱；冷卻后；高 （五）鞏固練習(xí) 1.在研究DNA的基因樣本前，采集來(lái)的血樣需要蛋白水解酶處理，然后用有機(jī)溶劑除去蛋白質(zhì)。用蛋

14、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(xì)胞表面的蛋白質(zhì) D.除去血細(xì)胞中的所有的蛋白質(zhì)，使DNA釋放，便于進(jìn)一步提純 2．與析出DNA粘稠物有關(guān)的敘述，不正確的是（ ） A.操作時(shí)緩緩滴加蒸餾水，降低DNA的溶解度 B.在操作A時(shí)，用玻璃棒輕緩攪拌，以保證DNA分子完整 C.加蒸餾水可同時(shí)降低DNA和蛋白質(zhì)的溶解度，兩者均可析出 D.當(dāng)絲狀粘稠物不再增加時(shí)，此時(shí)NaCl的濃度相當(dāng)于0.14mol/L 3．洗滌劑能夠瓦解（ ），但對(duì)DNA沒(méi)有影響。 A.細(xì)胞壁 B.細(xì)胞膜

15、 C.細(xì)胞核 D.細(xì)胞質(zhì) 4．在沸水浴的條件下，DNA遇（ ）會(huì)被染成藍(lán)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(guò)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(guò)程中DNA的損失 C.增加DNA的含量 D.容易洗刷 6．下列操作中，對(duì)DNA的提取量影響最小的是（ ） A.使雞血細(xì)胞在蒸餾水中充分破裂，放出DNA等核物質(zhì) B.攪拌時(shí)，要使用玻璃棒沿一個(gè)方向輕緩攪拌 C.在“析出DNA粘稠物”時(shí)，要緩緩加蒸餾水，直至溶液中粘稠物不再增加 D.在用酒精沉淀DNA時(shí)，

16、要使用冷酒精，甚至再將混合液放入冰箱中冷卻 E在DNA的溶解和再溶解時(shí)，要充分?jǐn)嚢? 7．DNA的粗提取中，將與濾液體積相等的、冷卻的（ ），靜置2—3min，溶液中會(huì)出現(xiàn)白色絲狀物。 A.0．9%的NaCl B.0.14mol/L的NaCl溶液 C.質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的HCl D.體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液 8.以血液為實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，需要向血液中加入（ ），防止血液凝固。 A.醋酸鈉 B.龍膽紫 C.檸檬酸鈉 D.醋酸洋紅 9.在向溶解DNA的NaCl溶液中，不斷加入蒸餾水的目的是（ ） A.加快溶解DNA的速度 B.加快溶解雜質(zhì)的速度

17、 C.減少DNA的溶解度，加快DNA析出 D.減小雜質(zhì)的溶解度，加快雜質(zhì)的析出 10.去除濾液中的雜質(zhì)時(shí)，直接在濾液中加入嫩肉粉，利用嫩肉粉中的（ ）分解蛋白質(zhì)。 A.胃蛋白酶 B.胰蛋白酶 C.木瓜蛋白酶 D.腸肽酶 答案：DCBDB BDCCC 七、【課余作業(yè)】 1、為什么加入蒸餾水能使雞血細(xì)胞破裂？ 2．加入洗滌劑和食鹽的作用分別是什么 八、【教學(xué)體會(huì)】 生物體的性狀之所以能夠遺傳給后代，是由于生物體內(nèi)具有DNA或RNA這些遺傳物質(zhì)。在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生分析插圖，通過(guò)圖像理解DNA的溶解度，并且掌握分離DNA的原理。教材在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中

18、關(guān)于去除濾液中雜質(zhì)的第二、第三個(gè)方案，正是利用了上述不同的特性，從而達(dá)到分離DNA和蛋白質(zhì)的目的。 九、【資料袋】 解開(kāi)DNA的秘密 當(dāng)發(fā)現(xiàn)基因就是DNA后，人們還是想知道，這個(gè)DNA是怎么樣的一種東西，它又是通過(guò)什么具體的辦法把生命的那么多信息傳遞給新的接班人的呢？ 首先人們想知道DNA是由什么組成的，人類(lèi)總是愛(ài)這樣刨問(wèn)底。結(jié)果有一個(gè)叫萊文的科學(xué)家通過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)DNA是由四種更小的東西組成，這四種東西的總名字叫核苷酸，就像四個(gè)兄弟一樣，它們都姓核苷酸，但名字卻有所不同，分別是腺嘌呤(A)、鳥(niǎo)嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)，這四種名字很難記，不過(guò)只要記住DNA是由四種核苷酸

19、只是隨便聚在一起的、而且它們相互的連接沒(méi)有什么規(guī)律，但后來(lái)核苷酸其實(shí)不一樣，而且它們相互組合的方式也千變?nèi)f化，大有奧秘。 現(xiàn)在，人們已基本上了解了遺傳是如何發(fā)生的。20世紀(jì)的生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：人體是由細(xì)胞構(gòu)成的，細(xì)胞由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核等組成。已知在細(xì)胞核中有一種物質(zhì)叫染色體，它主要由一些叫做脫氧核糖核酸（DNA）的物質(zhì)組成。 生物的遺傳物質(zhì)存在于所有的細(xì)胞中，這種物質(zhì)叫核酸。核酸由核苷酸聚合而成。每個(gè)核苷酸又由磷酸、核糖和堿基構(gòu)成。堿基有五種，分別為腺嘌呤（A）、鳥(niǎo)嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）。每個(gè)核苷酸只含有這五種堿基中的一種。 單個(gè)的核苷酸連成一條鏈

20、，兩條核苷酸鏈按一定的順序排列，然后再扭成“麻花”樣，就構(gòu)成脫氧核糖核酸（DNA）的分子結(jié)構(gòu)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，每三個(gè)堿基可以組成一個(gè)遺傳的“密碼”，而一個(gè)DNA上的堿基多達(dá)幾百萬(wàn)，所以每個(gè)DNA就是一個(gè)大大的遺傳密碼本，里面所藏的遺傳信息多得數(shù)不清，這種DNA分子就存在于細(xì)胞核中的染色體上。它們會(huì)隨著細(xì)胞分裂傳遞遺傳密碼。 人的遺傳性狀由密碼來(lái)傳遞。人大概有2.5萬(wàn)個(gè)基因，而每個(gè)基因是由密碼來(lái)決定的。人的基因中既有相同的部分，又有不同的部分。不同的部分決定人與人的區(qū)別，即人的多樣性。人的DNA共有30億個(gè)遺傳密碼，排列組成約2.5萬(wàn)個(gè)基因。