[远程授课]5.1DNA的粗提取与鉴定-人教版高中生物选修一课件(共26张PPT).ppt
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1、5.1 DNA5.1 DNA的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定 1 1、提取生物大分子的基本思路是什么?、提取生物大分子的基本思路是什么? 2 2、DNADNA有哪些物理化学性质?有哪些物理化学性质? 3 3、如何根据、如何根据DNADNA的理化性质来进行的理化性质来进行DNADNA的初的初 提取?提取? 4 4、DNADNA鉴定的原理如何?鉴定的原理如何? 5 5、DNADNA提取与鉴定的过程是怎样的?提取与鉴定的过程是怎样的? 一、基础知识一、基础知识 (一)(一)DNADNA粗提取与鉴定的方法粗提取与鉴定的方法 (1 1)提取生物大分子的基本思路:)提取生物大分子的基本思路: 选用一定的物理或
2、化学方法,分离具有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不同物理或化学性质的生物大分子 1.1.提取提取DNADNA的基本思路的基本思路 (2 2)提取)提取DNADNA的基本思路的基本思路 利用利用DNA与与RNA、蛋白质和脂质等在、蛋白质和脂质等在 物理和化学性质方面的差异,物理和化学性质方面的差异,提取提取DNA, 去除其他成分。去除其他成分。 (1 1)DNADNA的溶解性的溶解性 NaClNaCl溶液中溶解度溶液中溶解度 DNADNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaClNaCl溶液中溶液中 溶解度不同溶解度不同,利用这一特点
3、利用这一特点,选择适当的盐浓度选择适当的盐浓度 就能使就能使DNADNA充分溶解充分溶解,而使杂质沉淀而使杂质沉淀,或者相反或者相反 2.DNA2.DNA的理化性质的理化性质 根据根据DNA在在NaCl溶液中的溶液中的 溶解度曲线图溶解度曲线图,思考在什么思考在什么 浓度下浓度下,DNA的溶解度最小的溶解度最小? DNA在在NaCl溶液中的溶解度溶液中的溶解度 是如何变化的是如何变化的? 在在NaCl溶液浓度低于溶液浓度低于0.14 mol/L时时,DNA的的 溶解度随溶解度随NaCl溶液浓度的增加而逐渐降低;溶液浓度的增加而逐渐降低; 在在0.14 mol/L时时,DNA溶解度溶解度最小最小
4、;当;当NaCl 溶液浓度继续增加时溶液浓度继续增加时,DNA的溶解度又逐的溶解度又逐 渐增大渐增大。 如何通过控制如何通过控制NaCl溶溶 液的浓度使液的浓度使DNA在盐溶在盐溶 液中溶解或析出液中溶解或析出? 当氯化钠的物质的量浓度为当氯化钠的物质的量浓度为 2 mol L时时,DNA的溶解度最大的溶解度最大,浓度浓度 为为 014 molL时时,DNA的溶解的溶解 度最低度最低。利用这一原理利用这一原理,可以使可以使 DNA在盐溶液中溶解或析出在盐溶液中溶解或析出 DNA不溶于酒精溶液不溶于酒精溶液 DNA不溶于酒精溶液,但细胞中某些蛋白质不溶于酒精溶液,但细胞中某些蛋白质 则溶于酒精,
5、将则溶于酒精,将DNA与蛋白质进一步分离与蛋白质进一步分离。 (2) DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性对酶、高温和洗涤剂的耐受性 蛋白酶蛋白酶水解蛋白质,水解蛋白质,对对DNA没有影响没有影响 高高 温温大多数蛋白质不能忍受大多数蛋白质不能忍受6080 而而DNA在在80以上才会变性以上才会变性 洗涤剂洗涤剂瓦解细胞膜,瓦解细胞膜,但对但对DNA没有影响没有影响 瓦解细胞膜(瓦解细胞膜(破坏膜中的蛋白质分子破坏膜中的蛋白质分子) 试剂:试剂: (二)(二)DNA的鉴定的鉴定 条件:条件: 二苯胺二苯胺(现配现用)(现配现用) 沸水浴条件下,沸水浴条件下, DNADNA与二苯胺反应呈现与二苯胺反
6、应呈现蓝色蓝色 沸水浴沸水浴 现象:现象: (一)实验材料的选取(一)实验材料的选取 (二)破碎细胞,获取含(二)破碎细胞,获取含DNADNA的滤液的滤液 (三)除去滤液中的杂质(三)除去滤液中的杂质( (纯化纯化) ) (四)(四)DNADNA的析出与鉴定的析出与鉴定 二、实验设计二、实验设计 . 实验原理实验原理 去掉滤液中的杂质:去掉滤液中的杂质:DNADNA在在NaClNaCl溶液中的溶溶液中的溶 解度解度。利用这一原理,可以使溶解在利用这一原理,可以使溶解在NaClNaCl溶液中溶液中 的的DNADNA析出。析出。 使使DNADNA从溶液中析出:从溶液中析出: DNADNA不溶于酒精
7、溶液,不溶于酒精溶液, 但是细胞中的某些蛋白质可以溶于酒精溶液。利但是细胞中的某些蛋白质可以溶于酒精溶液。利 用这一原理,可以进一步提取出含杂质较少的用这一原理,可以进一步提取出含杂质较少的 DNADNA。 鉴定:鉴定:DNADNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色,遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色, 因此,二苯胺可以作为鉴定因此,二苯胺可以作为鉴定DNADNA的试剂。的试剂。 二、实验设计二、实验设计 (一)实验材料的选取(一)实验材料的选取 从下列材料中选取从下列材料中选取2 23 3种种 原则:原则: 菜花、香蕉、猕猴桃、洋葱、豌豆、菠菜;菜花、香蕉、猕猴桃、洋葱、豌豆、菠菜; 鱼卵、猪肝、鸡血、
8、哺乳动物的红细胞;鱼卵、猪肝、鸡血、哺乳动物的红细胞; 在液体培养基中培养的大肠杆菌在液体培养基中培养的大肠杆菌 凡是含有凡是含有DNADNA的生物材料都可以考虑的生物材料都可以考虑 选用选用DNADNA含量相对较高的组织含量相对较高的组织 最好选择最好选择:新鲜的鸡血,新鲜的鸡血,DNADNA含量丰富,材料易得,含量丰富,材料易得, 易吸水涨破易吸水涨破 思考:思考: 哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和众多的细胞哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和众多的细胞 器,不含器,不含DNA;大肠杆菌大肠杆菌DNA少,不能选少,不能选 . 动物细胞的破碎动物细胞的破碎比比较较容容易易,例如,在鸡血细胞例如,
9、在鸡血细胞 液中加入一定量的蒸馏水液中加入一定量的蒸馏水 ,同时用,同时用玻璃棒搅拌玻璃棒搅拌, 过滤后收集滤液即可过滤后收集滤液即可 (二)破碎细胞,获取含(二)破碎细胞,获取含DNADNA的滤液的滤液 1 1、动物细胞、动物细胞 答:蒸馏水对于鸡血细胞来说是一种低渗液体,答:蒸馏水对于鸡血细胞来说是一种低渗液体, 水分可以大量进入血细胞内,使血细胞胀裂,水分可以大量进入血细胞内,使血细胞胀裂, 再加上搅拌的机械作用,就加速了鸡血细胞的再加上搅拌的机械作用,就加速了鸡血细胞的 破裂破裂( (细胞膜和核膜的破裂细胞膜和核膜的破裂) ),从而释放出,从而释放出DNADNA 讨论:为什么加入蒸馏水
10、能使鸡血细胞破裂?讨论:为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂? . 植物细胞需要先用一定的洗涤剂和食盐溶解植物细胞需要先用一定的洗涤剂和食盐溶解 细胞膜细胞膜 2 2、植物细胞、植物细胞 讨论:加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么?讨论:加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么? 答:洗涤剂是一些离子去污剂,能溶解细胞膜,答:洗涤剂是一些离子去污剂,能溶解细胞膜, 有利于有利于DNADNA的释放;食盐的主要成分是的释放;食盐的主要成分是NaClNaCl, 有利于有利于DNADNA的溶解的溶解 实例:提取洋葱实例:提取洋葱DNADNA时,在切碎的洋葱中加时,在切碎的洋葱中加 入一定的洗涤剂和食盐,进行从分的搅拌
11、和研入一定的洗涤剂和食盐,进行从分的搅拌和研 磨,过滤后收集研磨液磨,过滤后收集研磨液 . 答:研磨不充分会使细胞核内的答:研磨不充分会使细胞核内的DNADNA释放不完全,释放不完全, 提取的提取的DNADNA量变少,影响实验结果,导致看不到量变少,影响实验结果,导致看不到 丝状沉淀物、用二苯胺鉴定不显示蓝色等丝状沉淀物、用二苯胺鉴定不显示蓝色等 讨论:如果研磨不充分,会对实验结果产生怎样讨论:如果研磨不充分,会对实验结果产生怎样 的影响?的影响? (三)去除滤液中的杂质(三)去除滤液中的杂质 为了纯化提取的为了纯化提取的DNADNA需要将滤液作进一步处理需要将滤液作进一步处理 讨论:此步骤获
12、得的滤液中可能含有哪些细胞讨论:此步骤获得的滤液中可能含有哪些细胞 成分?成分? 答:可能含有核蛋白、多糖和答:可能含有核蛋白、多糖和RNARNA等杂质等杂质 . 讨论:为什么反复地溶解与析出讨论:为什么反复地溶解与析出DNADNA,能够去,能够去 除杂质除杂质 答:用高盐浓度的溶液溶解答:用高盐浓度的溶液溶解DNADNA,能除去在高,能除去在高 盐中不能溶解的杂质;用低盐浓度使盐中不能溶解的杂质;用低盐浓度使DNADNA析出,析出, 能除去溶解在低盐溶液中的杂质。因此,通过反能除去溶解在低盐溶液中的杂质。因此,通过反 复溶解与析出复溶解与析出DNADNA,就能够除去与,就能够除去与DNADN
13、A溶解度溶解度 不同的多种杂质不同的多种杂质 . . 讨论:方案二与方案三的原理有什么不同?讨论:方案二与方案三的原理有什么不同? 答:方案二是利用蛋白酶分解杂质蛋白,从而答:方案二是利用蛋白酶分解杂质蛋白,从而 使提取的使提取的DNADNA与蛋白质分开;与蛋白质分开; 方案三利用的是方案三利用的是DNADNA和蛋白质对高温耐受性的和蛋白质对高温耐受性的 不同,从而使蛋白质变性,与不同,从而使蛋白质变性,与DNADNA分离分离 . (四)(四) DNADNA的析出与鉴定的析出与鉴定 DNADNA的析出用的是与滤液体积相等的的析出用的是与滤液体积相等的冷却的酒冷却的酒 精溶液(体积分数为精溶液(
14、体积分数为95 95 ) ,静臵,静臵2 23min3min, 溶液中会出现溶液中会出现白色丝状物,白色丝状物,这就是粗提取这就是粗提取DNADNA。 用玻璃棒沿用玻璃棒沿一个方向一个方向搅拌,卷起丝状物,并用搅拌,卷起丝状物,并用 滤纸吸取上面的水滤纸吸取上面的水 1 1、DNADNA的析出的析出 . . 答:答:抑制核酸水解酶的活性,防止抑制核酸水解酶的活性,防止DNADNA降解降解 降低降低DNADNA分子的运动,使分子的运动,使DNADNA易形成沉淀析出易形成沉淀析出 低温有利于增加低温有利于增加DNADNA分子的柔韧性,减少其断分子的柔韧性,减少其断 裂裂 讨论:讨论: 为什么要加为
15、什么要加50mL50mL的的冷酒精冷酒精? 2. DNA的鉴定的鉴定 向两支试管中分别加入向两支试管中分别加入 2mol/L 2mol/L NaClNaCl 溶液溶液5ml5ml 其中一支试管中加入其中一支试管中加入DNADNA丝状物丝状物 各加入各加入二苯胺二苯胺试剂试剂4ml4ml 混匀后,置于沸水浴中加热混匀后,置于沸水浴中加热5min5min 待冷却后,比较两只试管中溶液的颜色变化待冷却后,比较两只试管中溶液的颜色变化 观察现象:观察现象: 溶解丝状物的溶液变为溶解丝状物的溶液变为蓝色蓝色 . . 讨论:讨论: 答:有丝状物的试管变成蓝色,另一试管还是答:有丝状物的试管变成蓝色,另一试
16、管还是 原来颜色原来颜色 (2 2)这一鉴定结果说明什么问题?)这一鉴定结果说明什么问题? (1 1)比较两个试管中溶液的颜色有什么不同?)比较两个试管中溶液的颜色有什么不同? 答:提取出的丝状物是答:提取出的丝状物是DNADNA (3 3) DNADNA的直径约为的直径约为20201010- -10 m10 m,实验中,实验中 出现的丝状物的粗细是否表示出现的丝状物的粗细是否表示1 1个个DNADNA分子直径分子直径 的大小?的大小? 答:答: DNADNA分子直径只有分子直径只有2 nm2 nm。丝状物是多。丝状物是多 个个DNADNA子聚在一起形成的子聚在一起形成的 . (一)案例一:以
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