DNA的粗提取与鉴定教案.docx

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DNA的粗提取与鉴定教案

教案

课题

DNA的粗提取与鉴定

教材分析

本实验既是对组成细胞化合物的验证，也是加强学生对细胞中化合物的提取原理、方法、技巧的理解掌握，同时还是历年来各种考核的热点。

教材首先介绍了该实验的“实验原理”。

教材接着说明了DNA的粗提取与鉴定的目的要求。

教材第三部分清楚地列出了该实验的材料用具。

教材第四部分更为详细地介绍了该实验的方法和步骤。

学情分析

通过必修2《遗传与进化》的学习，学生已经了解了证明DNA是主要的遗传物质的实验证据，知道生物体的形状之所以能够遗传给后代，是由于生物体内具有DNA或RNA这些遗传物质。

通过本课题的学习，使学生对DNA有一定的感性认识。

教学目标

1、知识目标

理解DNA的理化特性及根据其理化特性而提取和鉴定的原理。

2、能力目标

（1）初步掌握DNA的粗提取和鉴定的方法。

（2）在对实验原理、步骤的理解和分析过程中发展学生的科学思维。

3、情感、态度、价值观

在科学实验过程中培养学生严谨比较细致、实事求是的科学态度。

教学重点

DNA的粗提取与鉴定方法及其相关原理

教学难点

DNA的粗提取与鉴定方法及其相关原理

教学资源

相关图片、视频

教学过程

教学阶段

教师活动

学生活动

设计意图

时间

引入

这节课，我们一起学习“DNA的粗提取与鉴定”技术。

板书：

DNA的粗提取与鉴定

DNA的提取技术是整个基因工程技术基础。

基本上，不论是出于何种目的的分子生物学实验，大到被称为“人类阿波罗计划”的人类基因组计划，小到今天已经被我们熟知的亲子鉴定，DNA提取技术都是其中基础的基础。

而其他诸如RNA的提取，质粒的提取等实验，都可以说是参考这一技术改进，或者重新设计出来的。

倾听

开门见山，使学生明白DNA提取技术的重要性，引发学生的学习兴趣

DNA的粗提取与鉴定

实验材料的选择

这节课，我们一起学习DNA的粗提取与鉴定技术。

首先，我们应该选取合适的实验材料。

问题：

教材中列举了很多中材料，请你从中选出2-3种。

原则：

凡是含有DNA的生物材料都可以考虑，但是，选用DNA含量相对较高的生物组织，成功的可能性更大。

那么教材中选择鸡血细胞液作为实验材料，而相对于其他材料鸡血细胞液，有什么优点呢？

1.鸡是真核生物，真核生物的DNA都在染色体上。

2.鸟类的血细胞核大，DNA多（从核DNA数目来看，猪38条，鸡78条，哺乳动物血0条，猕猴桃58条，洋葱16条，豌豆14条，菠菜12条，大肠杆菌1条）

3.不需要破除细胞壁

选用鸡血细胞液还有一个好处——鸡血比较容易获得，那么我们为什么不用哺乳动物的红细胞呢？

哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核

问题：

鸡血细胞液可以直接用吗？

柠檬酸钠抗凝

思考、回答

使学生明白为什么要选用鸡血细胞液为材料

破碎细胞，释放DNA

问题：

鸡血细胞虽然没有细胞壁，但是依然有细胞膜，以你所学的知识，有什么比较简便但是可行的方法可以破碎细胞膜？

生物会考的实验是质壁分离，你还记得方法和原理吗?

所以为了破碎鸡血细胞，我们可以反其道而行之，在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水，使其吸水胀破，达到破碎细胞的目的。

加入蒸馏水的同时，要用玻璃棒进行搅拌

方法：

单向，快速，5min，速度力量不要过于猛烈，防治打碎DNA。

目的：

加速血细胞破裂

问题：

这是我们获得的将是含有细胞膜、细胞器的碎片液体，我们如何初步获得含有DNA的液体?

过滤

可以用滤纸过滤吗？

不可以，孔径太小。

需要用到3-4层纱布，除去一些颗粒较大的杂质，获得含有DNA的滤液。

这时DNA在哪里？

滤液里。

板书：

破碎细胞，释放DNA

对于动物细胞我们可以利用细胞的渗透压来破碎细胞，但是很多情况下，人们不得不面对植物材料，那么我们是不是还可以通过加入一定量的蒸馏水来涨破细胞呢？

植物细胞有细胞壁的支持和保护，因此吸水不会涨破。

我们通常通过研磨来破碎植物细胞的细胞壁。

在研磨的过程中，一般还会加入洗涤剂和食盐。

洗涤剂的作用：

洗涤剂也分为亲水基团和亲脂基团，可以与细胞膜中的蛋白质结合，使之溶解，进而瓦解细胞膜。

食盐的作用：

食盐中主要含有NaCl，有利于DNA的溶解。

思考、回答

使学生知道破碎动物细胞的方法和原理

去除滤液中的杂质

问题：

这时的滤液可能含有哪些细胞成分？

主要有RNA、核蛋白、多糖等

那么我们应该如何将DNA单独分离出来？

板书：

去除滤液中的杂质

提取生物大分子的基本思路是选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。

对于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。

背景介绍;DNA的溶解性

图片：

DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线

问题：

在什么浓度下，DNA的溶解度最小？

DNA在NaCl溶液中的溶解度是如何变化的？

在NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的增加而逐渐降低；在0.14mol/L时，DNA溶解度最小；当NaCl溶液浓度继续增加时，DNA的溶解度又逐渐增大。

如何通过控制NaCl溶液的浓度使DNA在盐溶液中溶解或析出？

当氯化钠的物质的量浓度为2mol／L时，DNA的溶解度最大，浓度为0．14mol／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

为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质？

用高浓度的盐溶液溶解DNA，能除去在高盐中不能溶解的杂质；用低盐浓度使DNA析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质。

第一步：

在浓度较高的NaCl溶液溶液中核蛋白容易解聚，游离出的DNA溶解在溶液中。

方法：

在溶液中加入两倍体积的浓度为2mol/L的NaCl溶液，用玻璃棒沿一个方向搅拌1min，使DNA充分溶解。

板书：

（1）溶解细胞核内的DNA

第二步：

加蒸馏水降低NaCl溶液浓度，使DNA析出。

方法：

缓慢贴壁加入蒸馏水，并轻轻地沿一个方向不停地均匀搅拌，以利于DNA分子的附着和缠绕。

同时应注意控制加水量，使NaCl溶液的终浓度为0.14mol/L，直到溶液中丝状物不再增加时为止。

板书：

（2）DNA的析出

在刚才实验中我们利用DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同的特性，去除杂质。

那么课本中还给出了其他两种方案，请你阅读教材P56，思考这两个方案的原理。

方案二：

直接在滤液中加入嫩肉粉，反应10-15min

嫩肉粉的主要成分是木瓜蛋白酶，利用蛋白酶分解杂质蛋白，从而使提取的DNA与蛋白质分开

方案三：

将滤液放在60-75℃的恒温水浴箱中保温10-15min。

利用的是DNA和蛋白质对高温耐受性的不同，从而使蛋白质变性，与DNA分离。

过滤：

用3～4层纱布对DNA稀释液进行过滤，滤过蛋白质，收集DNA的粘稠物。

思考、分析、回答

思考、分析、回答

使学生掌握盐析法的原理与方法

通过对，其他两种方案的分析，使学生深入理解纯化DNA的方法和原理

DNA的初步纯化

我们刚才说了DNA提取技术是分子生物学技术的基础，但如果提取的DNA量不够且其中含有较多杂质，是无法用于其它操作的。

所以我们必须对DNA进行进一步的纯化。

原理也是DNA的溶解性。

背景介绍：

DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。

在实验中，我们可以使用预冷的酒精，使DNA能够更好地凝结

方法：

将DNA粘稠物再溶解，继续用2mol/L的NaCl溶液20mL溶解DNA黏稠物，仍旧沿一个方向不停搅拌3min，使DNA充分溶解。

过滤:

用3～4层纱布进行过滤，滤去杂质，收集含有DNA的滤液。

纯化：

向滤液中贴壁缓慢加入50mL预冷的体积份数为95%乙醇，并用玻璃棒朝一个方向缓慢、均匀地搅拌，溶液中会出现DNA丝状物。

板书：

DNA的初步纯化

预冷的酒精具有以下优点：

1.抑制核酸水解酶活性，防止DNA降解

2.降低分子运动，易于形成沉淀析出

3.低温有利于增加DNA分子柔韧性，减少断裂

思考、分析

使学生知道DNA纯化的原理和方法

DNA的鉴定

原理介绍：

二苯胺法

在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺变蓝。

方法：

溶解：

在物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液5mL，放入丝状物，用玻璃棒搅拌，使之溶解。

显色：

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。

问题：

如果溶液变蓝是否能说明DNA的存在?

设置对照组：

在5mL体积的2mol/L的NaCl溶液中加入4mL的二苯胺试剂，置于沸水中加热5min。

对比：

除了可以使用二苯胺法，还有什么方法可以鉴定DNA？

用甲基绿溶液直接滴在有DNA丝状物的载玻片或玻棒上，呈蓝绿色反应。

只用一种即可，不混合用。

前者要加热，后者不加热

板书：

DNA的鉴定

思考、分析、回答

使学生知道DNA鉴定的原理和方法

小结

我们根据所需分离物质与其他物质物理或者化学性质的不同，来提取生物大分子物质。

而通过今天的学习，我们知道DNA有以下物理或者化学的特性是与其他生物大分子物质不同的：

在NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的增加而逐渐降低；在0.14mol/L时，DNA溶解度最小；当NaCl溶液浓度继续增加时，DNA的溶解度又逐渐增大。

DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些物质则可以溶于酒精。

利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步分离

蛋白酶能水解蛋白质，但是对DNA没有影响

大多数蛋白质不能忍受60－80°C的高温，而DNA在80°C以上才会变性

洗涤剂可以溶解细胞的细胞膜，去除脂质和蛋白质,但对DNA没有影响

在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺变蓝。

因此，我们可以设计实验，通过破碎细胞，释放DNA→溶解细胞核内的DNA→DNA的析出→DNA的初步纯化→DNA的鉴定

完成DNA的粗提取与鉴定

视频：

DNA的粗提取与鉴定

小结

小结

板书设计

DNA的粗提取与鉴定

1.破碎细胞，释放DNA

2.去除滤液中的杂质

（1）溶解细胞核内的DNA

（2）DNA的析出

3.DNA的初步纯化

4.DNA的鉴定

教学反思