Sy-9DNA的粗提取與鑒定

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1、 Sy-9 DNA的粗提取與鑒定 一、教材分析 本實(shí)驗(yàn)既是對組成細(xì)胞化合物的驗(yàn)證，也是加強(qiáng)學(xué)生對細(xì)胞中化合物的提取原理、方法、技巧的理解掌握，同時(shí)還是歷年來各種考核的熱點(diǎn)。因此，本實(shí)驗(yàn)的成功與否關(guān)系重大。 教材首先介紹了該實(shí)驗(yàn)的“實(shí)驗(yàn)原理”: (1)DNA在氯化鈉溶液中的溶解度，是隨著氯化鈉的濃度變化而改變進(jìn)行提取。 (2)利用DNA不溶于酒精而細(xì)胞中的某些物質(zhì)能溶于酒精進(jìn)行提純。 (3)利用DNA遇二苯胺(沸水浴)會(huì)染成藍(lán)色進(jìn)行鑒定。 教材接著說明了DNA的粗提取與鑒定的“目的要求”: 要求學(xué)生初步掌握DNA的粗提取和鑒定的方法,觀察提取出來的DNA物質(zhì)。

2、 教材第三部分清楚地列出了該實(shí)驗(yàn)的 “材料用具”: 特別是所列酒精、蒸餾水、檸檬酸鈉溶液、氯化鈉溶液、二苯胺試劑，在實(shí)驗(yàn)中一定要搞清楚它們的作用。 教材第四部分更為詳細(xì)地介紹了該實(shí)驗(yàn)的“方法和步驟”。 從取雞血細(xì)胞、DNA的提取過程，一直到用二苯胺進(jìn)行鑒定點(diǎn)滴不漏地作了說明。 為此，我們從如下幾方面對該實(shí)驗(yàn)做了本質(zhì)性的準(zhǔn)備: 1.知識(shí)結(jié)構(gòu)的聯(lián)系:明確雞血細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成，它是由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核構(gòu)成；細(xì)胞核又包括核膜、核液、核仁、染色質(zhì)(染色體)；染色質(zhì)主要是由DNA和蛋白質(zhì)組成的，所以要想對DNA進(jìn)行提取，必須把細(xì)胞弄破，然后采用相應(yīng)的原理和方法才能提取出來。 2.相關(guān)知

3、識(shí)的遷移:掌握該實(shí)驗(yàn)的知識(shí)點(diǎn)，對鞏固《生命的物質(zhì)基礎(chǔ)》(核酸)、《生物的生殖和發(fā)育》(減數(shù)分裂、受精作用過程中DNA含量的變化)、《遺傳和變異》以及“基因工程”打下較好的理論基礎(chǔ)。 3.實(shí)驗(yàn)操作的關(guān)鍵:該實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵是提取。 一則選材:雞血細(xì)胞核DNA含量豐富且易得；雞血細(xì)胞很易吸水脹破。 二則氯化鈉濃度變化: DNA的粗提取中必須通過幾次準(zhǔn)確的氯化鈉濃度變化方可，否則提取的量不足。所以教師必須精心設(shè)計(jì)，認(rèn)真組織，否則，實(shí)驗(yàn)難以成功。 二、教學(xué)目標(biāo) 1.知識(shí)目標(biāo)： (1)獲得雞血細(xì)胞的方法(B:識(shí)記)； (2)提取雞血細(xì)胞核物質(zhì)的方法(C:理解)； (3)提取含雜質(zhì)較少的DN

4、A的方法(C:理解)； (4)DNA鑒定的方法(C:理解)。 2.能力目標(biāo)： (1)理解相關(guān)溶液的作用機(jī)理，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力； (2)通過DNA的粗提取，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。 三、重點(diǎn)·實(shí)施方案 重點(diǎn)： 1.掌握DNA的粗提取與鑒定的技術(shù)； 2.理解各步驟中的實(shí)驗(yàn)原理。 實(shí)施方案： 1.對每小組進(jìn)行關(guān)鍵步驟的指導(dǎo)； 2.對每關(guān)鍵步驟的原理進(jìn)行分析講解。 四、難點(diǎn)·突破策略 難點(diǎn)： DNA的粗提取 突破策略： 1.板書DNA的粗提取程序和重要環(huán)節(jié)； 2.誘導(dǎo)學(xué)生理解各種溶液的用途或作用。 五、實(shí)驗(yàn)原理： 1.血細(xì)胞在蒸餾水中會(huì)滲透吸水過度而導(dǎo)致細(xì)胞膜和細(xì)胞

5、核膜的破裂。利用此特性可得到含有DNA的溶液； 2.DNA在氯化鈉溶液中的溶解度，是隨著氯化鈉的濃度的變化而改變的。當(dāng)氯化鈉的物質(zhì)的量濃度為0.14 mol／L時(shí)，DNA的溶解度最低。利用這一原理，可以使溶解在氯化鈉溶液中的DNA析出； 3.DNA不溶于酒精溶液，但細(xì)胞中的某些物質(zhì)則可以溶于酒精，利用這一原理，可以進(jìn)一步提取出含雜質(zhì)較少的DNA； 4.DNA遇二苯胺(沸水浴)會(huì)染成藍(lán)色，因此，二苯胺可以作為鑒定DNA的試劑。 六、材料用具 1.材料： 雞血細(xì)胞液；預(yù)冷的95%的酒精溶液；蒸餾水；質(zhì)量濃度為0.1 g／mL的檸檬酸鈉溶液；物質(zhì)的量濃度分別為2 mol/L和0.015

6、mol/L的氯化鈉溶液；二苯胺試劑。 2.用具： 鐵架臺(tái)、鐵環(huán)、鑷子、三角架、酒精燈、石棉網(wǎng)、載玻片、玻璃棒、濾紙、滴管、量筒、燒杯(不同大小)、試管、漏斗、試管夾、紗布。 七、操作指導(dǎo) 指導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí):結(jié)合教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)預(yù)習(xí)該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從理論上掌握雞血細(xì)胞的獲??；雞血細(xì)胞核物質(zhì)的提取及純化和鑒定方法。 指導(dǎo)學(xué)生提取: (1)讓雞血細(xì)胞在低滲溶液中吸水脹破、釋放最多的DNA。 (2)讓DNA處在0.14 mol/L的氯化鈉溶液中盡可能地析出。 (3)用預(yù)冷的95%的酒精盡可能除去其他細(xì)胞物質(zhì)，得到更純化的DNA。 八、課時(shí)安排：l課時(shí) 十、教學(xué)過程 導(dǎo)言 提問:

7、 1.DNA的化學(xué)組成和主要功能是什么? 2.DNA主要存在于細(xì)胞的什么結(jié)構(gòu)中? 3.為什么說染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體? 上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體，且通過兩個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)。那么細(xì)胞中是否有DNA呢?這節(jié)課通過實(shí)驗(yàn)證明。 教學(xué)目標(biāo)達(dá)成 實(shí)驗(yàn)十一 DNA的粗提取和鑒定 教師展示:制雞血細(xì)胞液(加抗凝劑)→獲得雞血細(xì)胞(離心或靜置)→獲得雞血細(xì)胞核物質(zhì)(提核物質(zhì)→溶解→析出→溶解→析出)→鑒定DNA(用二苯胺) I.提取血細(xì)胞(檸檬酸鈉、離心) Ⅱ.提取核物質(zhì)(蒸餾水、過濾) Ⅲ.用NaCl提取DNA(NaCl、過濾)

8、Ⅳ.用酒精提取DNA(酒精、過濾) V.用二苯胺鑒定DNA(二苯胺試劑) 整個(gè)實(shí)驗(yàn)共“三次過濾，兩次析出，五次攪拌” 注意事項(xiàng) (1)血細(xì)胞液加水后，必須充分?jǐn)嚢?不少于5 min)，否則血細(xì)胞核不會(huì)充分破碎，溶解出的DNA就會(huì)減少。過濾時(shí)采用單層紗布。 (2)當(dāng)NaCl溶液加入至血細(xì)胞濾液中之后，必須充分晃動(dòng)燒杯，使二者混合均勻。這樣才能使DNA充分溶解于濃NaCl溶液中。 (3)所用酒精必須是充分預(yù)冷(在冰箱中5℃以下冷卻24h以上)才能使用。冷酒精與含DNA的NaCl溶液的體積比是2：1。提取DNA絲狀物的方法是緩緩旋轉(zhuǎn)玻棒。 (4)做步驟Ⅲ時(shí)加入蒸餾水的量應(yīng)充足。

9、由于被稀釋的原液體積僅為60mL左右，學(xué)生擔(dān)心蒸餾水加過量，往往加到大半燒杯時(shí)就終止了。 預(yù)防措施有二:①布置學(xué)生計(jì)算需加的蒸餾水量(V×0.14=2×0.04 V=0.571L=571L)；②使用有500 mL刻度的燒杯。 (5)盛放雞血細(xì)胞液的容器和實(shí)驗(yàn)中的燒杯及試管最好也是塑料制的，因?yàn)椴Ａе破繁砻鎺щ姾?，DNA中的磷酸基帶相反的電荷，會(huì)被吸附于玻璃表面，減少DNA含量。 學(xué)生操作:依黑板程序和教材的具體步驟進(jìn)行操作，強(qiáng)調(diào)要把握濃度。 教師指導(dǎo):集體提示結(jié)合分組指導(dǎo)。 1.制雞血細(xì)胞。由教師課前完成，但要明確檸檬酸鈉溶液的作用和離心、靜置的目的。 2.獲得雞血細(xì)胞核物質(zhì)。

10、a.應(yīng)用低滲原理和機(jī)械攪拌使細(xì)胞破裂并過濾。這是關(guān)鍵步驟,直接決定提出的核物質(zhì)多少及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師指導(dǎo)操作。 b.溶解細(xì)胞核內(nèi)的DNA:用2 mol/L的氯化鈉溶液。 c.析出含DNA的黏稠物并過濾。這又是一關(guān)鍵步驟，教師親自指導(dǎo): (1)要慢慢注入蒸餾水，防止加入過量再重新溶解(即把握濃度達(dá)到0.14 mo1／L)。 (2)輕輕沿一方向攪拌，有利于DNA的析出、附著、纏繞。 d.再溶解DNA的黏稠物并過濾。用濃度為2 mol/L的氯化鈉溶液。 e.提取含雜質(zhì)較少的DNA。用預(yù)冷的95%的酒精，原因: (1)可抑制核酸水解酶活性，防止降解。 (2)降低分子運(yùn)動(dòng)，易于形成沉淀析出

11、。 (3)低溫有利于增加DNA分子柔韌性，減少斷裂。 注意觀察絲狀物的顏色。 3.DNA的鑒定。用二苯胺在沸水浴與DNA出現(xiàn)藍(lán)色。 注意設(shè)立對照實(shí)驗(yàn)。 注:多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)得出: (1)學(xué)生在操作中常常產(chǎn)生不能形成粘稠物，制取的DNA粗制品有紅色(血紅蛋白的顏色)或由于加入溶液和攪拌過程不科學(xué)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯等現(xiàn)象，所以在關(guān)鍵步驟中教師要親自指導(dǎo)。 (2)實(shí)驗(yàn)過濾時(shí)用兩層紗布效果較好。 (3)使用玻璃棒時(shí)用細(xì)玻璃棒效果更佳。 為了加深學(xué)生理解本實(shí)驗(yàn)過程各步驟使用的溶液，投影顯示如下表格并討論: 方法步驟 加入物質(zhì) 目的 1.制備雞血細(xì)胞液 檸檬酸鈉溶液 ① 2.

12、提取雞血細(xì)胞細(xì)胞核物質(zhì) 20 m1蒸餾水 ② 3.溶解細(xì)胞核內(nèi)的DNA 2 m1／L的NaCI溶液40mL ③ 4.析出含DNA的黏稠物 蒸餾水 ④ 5.濾取含DNA的黏稠物 ⑤ 6.將DNA的黏稠物再溶解 2 mol／L的NaCl溶液20 mL ⑥ 7.過濾含DNA的NaCl溶液 ⑦ 8.提取含有雜質(zhì)較少的DNA 冷卻的95％的酒精50 mL ⑧ 9.DNA的鑒定 A:(1)向試管中加入0.015 mol／L的NaCl溶液5mL (2)加入DNA (3)4 mL二苯胺試劑 ⑨ B:(1)向試管中加入0.015mol／L 的NaCl溶液5

13、mL (2)4 mL二苯胺試劑 學(xué)生活動(dòng):討論、回憶并回答。 ①加入檸檬酸鈉溶液的目的是防止血凝固 ②加速血細(xì)胞破裂 ③溶解DNA ④使2 mol／L的NaCl溶液稀釋至0.14 mol／L使得DNA最大限度地析出 ⑤使含DNA的黏稠物被留在紗布上 ⑥使含DNA的黏稠物盡可能多的溶解于溶液中 ⑦除去含DNA的濾液中的雜質(zhì) ⑧提取DNA ⑨A:出現(xiàn)藍(lán)色 B:無變化 4.結(jié)論與討論 教師出示投影片，給出如下討論提綱，供學(xué)生討論。 (1)DNA的粗提取過程中關(guān)鍵有哪幾步? (2)提取雞血中的DNA時(shí)，為什么要除去血液中的上清液? (3)DNA的直徑約為2nm，

14、實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)絲狀物的粗細(xì)是否表示一個(gè)DNA分子直徑的大小? 學(xué)生活動(dòng):七嘴八舌展開討論 師生歸納:(答案) (1)a.提取雞血細(xì)胞的細(xì)胞核物質(zhì)，應(yīng)用低滲原理和機(jī)械攪拌得到最大量的DNA。 b.析出含DNA的黏稠物，加蒸餾水要慢慢，攪拌要輕輕，否則實(shí)驗(yàn)會(huì)失敗。 c.沉淀DNA時(shí)必須用冷酒精。 (2)DNA的提取，關(guān)鍵是對雜質(zhì)的去除，由于上清液是血液中的血漿部分，不含DNA，所以要除去上清液(含有蛋白質(zhì))。 (3)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的絲狀物是肉眼可以觀察到的，這種絲狀物的直徑要比DNA分子的直徑2 nm大許多倍，所以實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的絲狀物的粗細(xì)并不表示一個(gè)DNA分子直徑的大小。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論:細(xì)胞中

15、有DNA，DNA與二苯胺試劑在沸水浴中變藍(lán)色。 思維拓展 1.實(shí)驗(yàn)材料除雞血細(xì)胞外，從理論上講只要有細(xì)胞核的生物組織均可，如菜花、動(dòng)物肝臟等，只是操作較復(fù)雜，有興趣的同學(xué)也可以試一試。 2.縮短實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間的建議: (1)在實(shí)驗(yàn)中有三次用放有紗布的漏斗過濾(分別是單層、多層和兩層紗布)，改用直接將紗布覆蓋在燒杯口過濾。 (2)在鑒定DNA時(shí)，可用二苯胺試劑直接滴在玻棒上的絲狀物上，呈現(xiàn)藍(lán)綠色，即證明DNA的存在。 3.DNA遇二苯胺試劑呈藍(lán)色，遇甲基綠呈綠色，都是特異性顯色反應(yīng)，故二苯胺和甲基綠均可用于鑒定DNA。 教學(xué)目標(biāo)鞏固 l.實(shí)驗(yàn)中步驟1和步驟3都需要加入蒸餾水，兩

16、次加入的作用相同嗎?為什么? 2.實(shí)驗(yàn)中NaCl的物質(zhì)的量濃度為2 mol／L和0.14 mol／L對DNA有何影響? 3.DNA遇二苯胺(沸水浴)會(huì)染成( ) A.磚紅色 B.橘黃色 C.紫色 D.藍(lán)色 4.在DNA的粗提取實(shí)驗(yàn)過程中，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溶解量 D.使血細(xì)胞破裂、提取含雜質(zhì)較少的DNA 學(xué)生回答:(略) 布置作業(yè) 將實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象和得出的結(jié)論填寫在《實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊》上。 總結(jié) 這節(jié)課我們驗(yàn)證了細(xì)胞是由化合物按照一定的方式組成的這一結(jié)論。從知識(shí)結(jié)構(gòu)角度來說，一要加深對生物的物質(zhì)性理解；二要掌握一般的物質(zhì)提取方法；三要注意不同的化學(xué)物質(zhì)要用不同的原理鑒定。從實(shí)驗(yàn)過程角度來說，要理解各種溶液和試劑的作用和目的。 板書設(shè)計(jì) Sy-11 DNA的粗提取與鑒定 實(shí)驗(yàn)原理:(略) 材料用具:(略) 方法步驟: 1.制備雞血細(xì)胞液：加檸檬酸鈉溶液 2.獲得雞血細(xì)胞：離心或靜止 3.獲得雞血細(xì)胞核物質(zhì): 提核物質(zhì)→溶解→析出→溶解→析出 4.DNA鑒定:用二苯胺(沸水浴) 結(jié)淪:DNA是構(gòu)成細(xì)胞的成分 討論:①②③ - 6 -