《DNA和蛋白质技术》导学案含教学反思案例说课稿人教版高中生物选修一.docx
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《DNA和蛋白质技术》导学案含教学反思案例说课稿人教版高中生物选修一
专题5 DNA和蛋白质技术
第16课时 DNA的粗提取与鉴定
目标导航
1.了解DNA的物理性质。
2.理解DNA粗提取以及DNA鉴定的原理。
一、提取DNA的方法
1．提取生物大分子的基本思路
（1）选用一定的________或________方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。
（2）DNA的粗提取就是利用DNA与________、________和________等在物理或化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。
2．提取DNA分子的基本原理
（1）利用DNA的溶解性
①DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，利用这一点，选择适当浓度的NaCl溶液就能使DNA溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离的目的。
DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同。
溶解规律
2mol/LNaCl
0.14mol/LNaCl
DNA
在NaCl溶液中，浓度为________mol/L时溶解度________
溶解
析出
蛋白质
NaCl浓度从2mol/L降低过程中，溶解度逐渐增大
部分发生
盐析
溶解
由上表可以看出，在NaCl为2mol/L时DNA________，而部分蛋白质发生盐析而生成________，通过过滤可除去部分________；NaCl为0.14mol/L时DNA________，过滤可除去溶解的部分________。
②DNA不____酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则____酒精。
利用这一原理，可将DNA与蛋白质进一步分离。
（2）利用DNA和蛋白质对酶、________和________的耐受性不同
①蛋白酶能水解蛋白质，但对________没有影响。
②大多数蛋白质不能忍受________的高温，而DNA在80℃以上才会变性。
③洗涤剂能够溶解________，但对________没有影响。
（3）DNA的鉴定：
DNA在沸水浴的条件下，遇________会染成________。
二、提取DNA及鉴定DNA的实验流程
1．实验材料的选取
实验材料的选择原则是选用________含量高的生物组织。
有些材料不宜选用，如有些哺乳动物的成熟红细胞无细胞核，无法提取DNA。
实验中一般选用________或________作为实验材料。
2．破碎细胞，获取含DNA的滤液
（1）动物细胞一般采用____________破碎的方法。
（2）植物细胞需要先用__________溶解细胞膜，再加入一定量________，进行充分的搅拌和研磨，过滤后收集________。
归纳总结 动、植物细胞在获取DNA滤液方面的比较
原理
方法
动物细胞[来源:
]
（鸡血细胞）
在低渗溶液中会吸水涨破
在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水，同时用玻璃棒搅拌，过滤后收集滤液
植物细胞（洋葱）
洗涤剂能够溶解细胞膜
在切碎的洋葱中加入一定量的洗涤剂和食盐，充分搅拌和研磨，过滤后收集研磨液
3.去除滤液中的杂质
释放出的核物质是DNA、RNA和蛋白质等的混合物，根据不同的方案，可采用以下三种去除滤液中杂质的方案。
原理
方法
方案一
DNA在不同浓度的________溶液中溶解度不同
①在滤液中加入NaCl，使其溶液浓度为2mol/L，过滤除去不溶的杂质
②调节滤液中的NaCl溶液浓度为0.14mol/L，析出DNA，过滤去除溶液中溶解的杂质
方案二
DNA对酶的耐受性
直接在滤液中加入________，____________中的________________能够分解蛋白质，反应10～15min
方案三
DNA对高温的耐受性
将滤液放在________的恒温水浴箱中保温10～15min，注意严格控制温度范围，使______沉淀，而________分子还未变性，可以将DNA与蛋白质分开
4.DNA的析出
（1）原理：
DNA不溶于________，但细胞中的某些蛋白质则能溶于酒精。
（2）方法
①将过滤得到的含DNA的黏稠物溶于________的NaCl溶液，再过滤得到含DNA的滤液。
②向滤液中加入与滤液体积相等的、冷却的、体积分数为______的酒精溶液，静置2～3min，溶液中会出现________丝状物，它就是粗提取的DNA。
③用玻璃棒沿同一方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分。
（3）目的
①析出DNA；②去除溶于酒精的杂质。
5．DNA的鉴定
（1）鉴定原理：
DNA＋________
________
（2）步骤
项目[来源:
学&科&网Z&X&X&K][来源:
学科网ZXXK][来源:
学科网ZXXK][来源:
学科网][来源:
学+科+网Z+X+X+K]
两支20mL的试管[来源:
学科网][来源:
学科网ZXXK][来源:
学科网]
1号
2号
实验步骤
加入2mol/L的NaCl溶液
5mL
5mL
加入丝状物（DNA）
√
用玻璃棒搅拌
________
溶解
加入二苯胺试剂
4mL
4mL
沸水浴加热
5min
5min
观察现象
________
变蓝
提醒
（1）甲基绿可将DNA染成绿色，且不需水浴加热。
二苯胺鉴定DNA属于颜色反应，需要水浴加热5min，可使DNA呈蓝色。
（2）二苯胺试剂要现配现用，否则二苯胺会变成浅蓝色，影响鉴定效果。
6．对实验结果作出分析与评价
（1）鉴别提取的DNA
观察你
提取的DNA颜色，如果不是________________，说明DNA中的杂质较多；二苯胺鉴定出现蓝色说明实验基本成功，如果不呈现________，可能所提取的DNA含量低，或是实验操作中出现错误，需要重新提取。
（2）分析DNA中的杂质
本实验提取的DNA粗制品有可能仍然含有核蛋白、多糖等杂质。
（3）不同实验方法的比较
对于不同的实验方法，本课题可以采用分组的方法进行研究。
首先选取不同的实验材料，其次同种材料还可以采用不同方法，从多方面比较实验结果，如DNA的纯度、DNA的颜色、二苯胺显色的深浅等，看看哪种实验材料、哪种提取方法的效果更好。
知识点一 提取DNA的方法
1．DNA的粗提取与鉴定实验，与下列哪项原理无关（ ）
A．DNA在0.14mol/L的NaCl溶液中，溶解度最低
B．DNA易被龙胆紫溶液染成紫色
C．DNA溶液中加入二苯胺试剂，加热后产生蓝色
D．加入95%的冷酒精，DNA会从溶液中析出
2．下列图示中能正确反映DNA溶解度与NaCl溶液浓度之间关系的是（ ）
知识点二 DNA的提取流程
3．下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验装置：
（1）实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中有较高含量的____________。
（2）在图A所示的实验步骤中加蒸馏水的目的是________，通过图B所示的步骤取得滤液，再在溶液中加入2mol/L的NaCl溶液的目的是___________________________________；图C所示实验步骤中加蒸馏水的目的是________。
4．将粗提取的DNA丝状物分别加入0.14mol/LNaCl溶液、2mol/LNaCl溶液、体积分数为95%的酒精溶液中，然后用放有纱布的漏斗过滤，分别得到滤液P、Q、R以及存留在纱布上的黏稠物p、q、r，其中由于含DNA少可以丢弃的是（ ）
A．P、Q、RB．p、q、rC．P、q、RD．p、Q、r
一、选择题
1．从鸡血细胞液中提取DNA所用的提取液是（ ）
A．NaCl溶液B．酒精
C．二苯胺D．柠檬酸钠
2．去除DNA杂质时，可直接在滤液中加入__________，反应10～15min（ ）
A．嫩肉粉B．蒸馏水
C．2mol·L－1NaCl溶液D．酒精
3．在“DNA的粗提取与鉴定”实验过程中，有两次DNA沉淀析出，其依据的原理是（ ）
①DNA在物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低
②DNA在冷却的体积分数为95%的酒精中能沉淀析出
A．两次都是①
B．两次都是②
C．第一次是①，第二次是②
D．第一次是②，第二次是①
4．在DNA的粗提取实验过程中，对DNA提取量影响较小的是（ ）
A．使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，释放出DNA等核物质
B．搅拌时要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动
C．在析出DNA黏稠物时，要缓缓加入蒸馏水，直至黏稠物不再增多
D．要用冷酒精沉淀DNA，甚至可将混合液再放入冰箱中冷却
5．蛋白酶能使蛋白质水解而使染色质中的DNA分离出来，下列药品可达到上述同一目的的
是（ ）
A．蒸馏水B．NaCl溶液
C．NaOH溶液D．盐酸
6．在
采用鸡血为材料对DNA进行粗提取的实验中，若需进一步提取含杂质较少的DNA，可以依据的原理是（ ）
A．在物质的量浓度为0.14mol/LNaCl溶液中DNA的溶解度最小
B．DNA遇二苯胺在沸水浴的条件下会染成蓝色
C．DNA不溶于酒精而细胞中的一些物质易溶于酒精
D．质量浓度为0.1g/mL的柠檬酸钠溶液具有抗凝血作用
7．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．有利于DNA的溶解B．分离DNA和蛋白质
C．溶解细胞膜D．溶解蛋白质
8．向溶解DNA的NaCl溶液中不断加入蒸馏水的目的是（ ）
A．加快溶解DNA的速度
B．加快溶解杂质的速度
C．降低DNA的溶解度，加快DNA的析出
D．降低杂质的溶解度，加快杂质的析出
二、简答题
9．在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，为得到含DNA的黏稠物，某同学进行了如下操作，最后所得含DNA的黏稠物极少，导致下一步实验无法进行。
请指出该同学实验操作上的错误并改正。
①在新鲜鸡血中加入适量的柠檬酸钠，经离心后，除去血浆，留下血细胞备用。
②取5～10mL血细胞放入50mL的塑料烧杯中，并立即注入20mL0.015mol/L的氯化钠溶液，快速搅拌5min后经滤纸过滤，取得其滤液。
③向滤液中加入40mL2mol/L的氯化钠溶液，并用玻璃棒沿一个方向快速搅拌1min。
④向上述溶液中缓缓加入蒸馏水，同时用玻璃棒沿一个方向不停地边轻轻搅拌边加入蒸馏水，直到溶液中出现丝状物为止，再进行过滤得含DNA的黏稠物。
实验结果：
所得含DNA的黏稠物极少，导致下一步实验无法进行。
（1）请指出并改正上述实验操作中的错误：
_____________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）要进一步提取DNA时，需加入冷却的酒精，其作用是____________和__________________。
（3）由于鸡血较难找到，某同学试图用人血代替，结果没有成功，其原因最可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）鉴定实验中所得到的丝状物的主要成分为DNA，可滴加________试剂，沸水浴，如果出现________现象，则该丝状物的主要成分为DNA。
10．实验中对DNA进行鉴定时，做如下操作：
试管
序号
A
B
1
加2mol/L的NaCl溶液5mL
加2mol/L的NaCl溶液5mL
2
不加
加入提取的DNA丝状物并搅拌
3
加4mL二苯胺，混匀
加4mL二苯胺，混匀
4
沸水浴5分钟
沸水浴5分钟
实现现象
实验结论
（1）根据上图，完成表格空白处的实验内容。
（2）对于B试管，完成1、2、3的操作后溶液颜色如何？
________________________________________________________________________。
（3）在沸水浴中加热的目的是_______________________________________________，
同时说明DNA对高温有较强的__________。
（4）A试管在实验中的作用是__________。
（5）B试管中溶液颜色的变化程度主要与________________________________有关。
第16课时 DNA的粗提取与鉴定
知识清单
一、1.
（1）物理 化学
（2） RNA 蛋白质 脂质
2．
（1）①0.14 最小 溶解 沉淀 蛋白质 析出 蛋白质 ②溶于 溶于
（2） 高温 洗涤剂 ①DNA ②60～80℃ ③细胞膜 DNA （3）二苯胺 蓝色
二、1.DNA 鸡血 菜花
2．
（1）加蒸馏水
（2）洗涤剂 食盐 研磨液
3．NaCl 嫩肉粉 嫩肉粉 木瓜蛋白酶 60～75℃ 蛋白质 DNA
4．
（1）酒精
（2）2mol/L ②95% 白色
5．
（1）二苯胺 沸水浴 蓝色
（2）丝状物 不变蓝
6．
（1）白色丝状物 蓝色
对点训练
1．B [DNA在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低。
DNA鉴定选用的试剂为二苯胺试剂，加热后（沸水浴）产生蓝色。
加入95%的冷却的酒精，由于DNA不溶于酒精，DNA会从溶液中析出。
]
规律链接 “DNA粗提取与鉴定”实验材料选用鸡血细胞液，而不是鸡全血，主要原因是DNA主要贮存于细胞核内，而不在血浆内，使用鸡血细胞液提高材料中的细胞数量和DNA含量，从而可以保证实验能提取到足够的DNA。
2．C [在0.14mol/L的NaCl溶液中DNA的溶解度最小。
]
3．
（1）DNA
（2）使血细胞破裂 使滤液中的DNA溶于浓NaCl溶液 使DNA析出
解析 题图A、B、C所示为本实验的三个关键步骤。
图A通过添加蒸馏水，血细胞与蒸馏水相混合而使血细胞处于极度低渗的环境之中，细胞因大量吸水而最终破裂。
图B通过纱布过滤使血细胞释放出的DNA滤入收集的滤液中（将大量胶状物滤出），再在滤液中加入2mol/L的NaCl溶液使DNA的溶解度增加。
DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，如在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度只有水中的1%，而在1mol/L的NaCl溶液中的溶解度为水中的2倍。
即使DNA溶于NaCl溶液，图C在DNA浓盐溶液中加入蒸馏水（大量），可使溶液的NaCl浓度降至较低，由于DNA在较低浓度的NaCl溶液中溶解度很低（在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，浓度再变小则DNA溶解度将增大），使DNA低渗析出，经过滤等手段可以收集到DNA。
规律链接
1．DNA粗提取与鉴定实验中的数字总结
（1）1次加入酒精：
提取含杂质较少的DNA
DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。
在含DNA的溶液中加入冷却的体积分数为95%的酒精，其目的是为了提取含杂质较少的DNA。
（2）2次加入蒸馏水：
目的不同
第一次向鸡血细胞液中加入蒸馏水，是为了得到浓度低于血细胞内部浓度的溶液。
这样水分子会大量渗入血细胞中，使血细胞吸水涨破而释放DNA。
第二次向2mol/LNaCl溶液中加入蒸馏水，是为了使NaCl溶液的浓度降低到0.14mol/L，从而使DNA分子从NaCl溶液中析出。
（3）3次过滤：
DNA存在的部分及所用的纱布层数不同
第一次过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液，是为了得到含DNA的滤液，使用的纱布为1～2层。
第二次过滤含有黏稠物的NaCl溶液，是为了得到从低浓度的NaCl溶液中析出的附着在纱布上的含DNA的黏稠物，所用的纱布为多层。
第三次过滤溶解有DNA的NaCl溶液，目的是为了使DNA再溶解，所以只要用两层纱布即可。
（4）4次调整NaCl溶液的浓度：
目的不同、使用的NaCl溶液的浓度不同
第一次在含DNA的滤液中，加入NaCl，调整NaCl溶液的物质的量浓度为2mol/L，必须充分混合均匀。
目的是加速染色质中DNA与蛋白质的分离，使DNA充分游离并溶解在NaCl溶液中。
第二次调整NaCl溶液的物质的量浓度为0.14mol/L，此时DNA的溶解度最小，目的是析出DNA。
第三次调整NaCl溶液的物质的量浓度为2mol/L，目的是使DNA再次溶解。
第四次调整NaCl溶液的物质的量浓度为0.015mol/L（或2mol/L），目的还是为了溶解DNA。
（5）6次用玻璃棒搅拌：
目的不同
第一次搅拌加蒸馏水的鸡血细胞液，目的是加速鸡血细胞的破裂。
第二次搅拌2mol/L含DNA的NaCl溶液，目的是加速DNA的溶解。
第三次搅拌加蒸馏水的NaCl溶液，目的是均匀稀释NaCl溶液至0.14mol/L，以析出更多的DNA。
第四次搅拌含DNA的2mol/L的NaCl溶液，目的是加速DNA的溶解。
第五次搅拌体积分数为95%的含DNA的酒精，目的是提取含杂质较少的DNA。
第六次搅拌0.015mol/L（或2mol/L）含DNA的NaCl溶液，目的还是加速DNA的溶解。
2．该实验成功的关键
（1）破碎细胞应彻底充分。
（2）对提取的含杂质较多的DNA进行提纯时，所用的酒精必须经过充分预冷后才能使用。
（3）实验过程中，搅拌时玻璃棒不能直插烧杯底部，并且搅拌要轻缓，以便获得较完整的DNA分子。
（4）由于玻璃表面带电荷，DNA中的磷酸基也带电荷而被吸附于玻璃表面，故实验中应尽量不使用或少使用玻璃器皿，这样可以提取到较多的DNA。
（5）常温下，二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。
4．C [DNA在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最小，过滤后DNA在黏稠物p中，可以丢弃P；DNA在2mol/LNaCl溶液中溶解过滤后，DNA在滤液中，可以丢弃q；DNA不溶于体积分数为95%的酒精溶液，所以过滤后DNA在黏稠物r中，可以丢弃R。
]
联想 DNA在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最小，在高于或低于0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度变大，DNA不溶于酒精，但蛋白质能溶于酒精，所以用酒精溶液可以除去DNA中的部分蛋白质杂质。
达标测试
1．A [本题考查各试剂在“DNA的粗提取与鉴定”实验中的作用。
NaCl溶液：
溶解、析出DNA；酒精：
溶解蛋白质，提纯DNA；二苯胺：
鉴定DNA；柠檬酸钠：
防止血液凝固。
]
2．A [嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能分解蛋白质。
]
3．C [考查DNA粗提取的原理，DNA的第一次析出是利用DNA的溶解度在0.14mol/LNaCl溶液中最小而沉淀析出的。
第二次析出是利用DNA不溶于冷却的95%的酒精，而蛋白质等杂质可溶解于冷却的95%的酒精这一原理，达到对第一次析出的DNA进一步分离提纯的目的。
]
4．B [A项的做法是为了充分释放出核中的DNA分子，使进入滤液中的DNA量尽量的多；C项是让DNA充分沉淀，保证DNA的量；D项的道理同C项；而B项的操作并不能使DNA增多或减少。
]
5．B [染色质中的主要成分是DNA和蛋白质，我们可以利用蛋白酶水解杂质蛋白质，从而使提取的DNA与蛋白质分开。
也可以利用DNA在NaCl溶液中的溶解度不同，DNA在2mol/LNaCl溶液中溶解度高，而蛋白质不能溶解，通过过滤可除去不能溶解的杂质蛋白质，由此可看出两种方法虽然原理不同，但目的是一样的。
]
6．C [考查DNA粗提取实验中各药品的作用，DNA粗提取的原理有：
DNA在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最小和DNA不溶于95%的冷酒精。
进一步提取含杂质较少的DNA时用后者。
B项用于DNA鉴定，D项中柠檬酸钠防止血液凝固。
]
7．A [在解答本题时，不少同学会受“加入一定量的洗涤剂和食盐”的干扰，做出错误的判断，误选C，而忽略本题所考查的是食盐的作用。
]
8．C [DNA分子在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，调节NaCl溶液的浓度可以使DNA溶解或析出，因此向溶解DNA的NaCl溶液中不断加入蒸馏水的目的是降低DNA的溶解度，加快DNA的析出。
]
9．
（1）②中“20mL0.015mol/L氯化钠溶
液”错误，应改为“20mL蒸馏水”；②中“经滤纸过滤”错误，应改为“经纱布过滤”；④中“直到溶液中出现丝状物为止”错误，应改为“直到溶液中丝状物不再增加时为止”
（2）凝集DNA 溶解其他物质
（3）人血成熟红细胞中没有细胞核
（4）二苯胺 蓝色
10．
（1）溶液不变蓝色 溶液逐渐变蓝色 DNA在沸水浴的情况下遇二苯胺会被染成蓝色
（2）溶液颜色基本不变（不呈浅蓝色）
（3）加快颜色反应速度 耐受性
（4）对照
（5）加入试管中的DNA（丝状物）的多少
解析 本题主要考查DNA分子的鉴定。
A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。
本实验强调反应条件是沸水浴加热5min，这样可加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。
第17课时 多聚酶链式反应扩增DNA片段
目标导航
1.知道细胞内参与DNA复制的各种组成成分与反应条件；知道DNA合成方向。
2.理解PCR的原理；掌握PCR的基本步骤及每个步骤前后发生的变化。
一、PCR技术的原理
1．PCR扩增方向
（1）3′端和5′端：
为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基（—OH）末端称为________，而含____________的末端称为________；一个双链DNA分子中含两个3′端和两个5′端，如果一条链的方向是________，则另一条链的方向就是________，这就是反向平行的含义。
（2）DNA分子中相邻两个脱氧核苷酸残基通过________________相连，该化学键是由一分子脱氧核苷酸中3号碳原子上的羟基（—OH），与相邻的另一分子脱氧核苷酸中5号碳原子上的磷酸基团脱水聚合而成。
所以DNA的合成方向总是从子链的________向________延伸。
2．PCR技术原理
（1）PCR原理：
DNA分子在一定条件下可以进行半保留复制。
（2）DNA的热变性原理：
在________的温度范围内，DNA的双螺旋结构将解体，双链分开，这个过程称为________；当温度缓慢下降后，两条被分离的DNA链又会重新结合成双链，这个过程称为________。
3．生物体内DNA复制与PCR反应的区别
体内复制
PCR反应
解旋
在______作用下，细胞提供能量，部分解开
加热至______，双链全部解开，不需解旋酶
引物
一小段RNA
可以是RNA或单链DNA分子片段
合
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