高二生物：《DNA的粗提取與鑒定》
一、提取DNA的方法
提取生物大分子的基本思路是 。對于DNA的粗提取而言，就是要利用 、 等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面的差異，提取DNA，去除其他成分。
1)DNA的溶解性 DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的 中溶解度不同，利用這一特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)柠}濃度就能 充分溶解，而使雜質(zhì)沉淀，或者相反，以達(dá)到分離目的。
此外，DNA不溶于 溶液，但是細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精。利用這一原理，可以將DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步的分離。
2)DNA對酶、高溫和洗滌劑的耐受性 蛋白酶能水解 ，但是對 沒有影響。大多數(shù)蛋白質(zhì)不能忍受60-80oC的高溫，而DNA在 以上才會變性。洗滌劑能夠瓦解 ，但對DNA沒有影響。
3)DNA的鑒定 在 條件下，DNA遇 會被染成 色，因此二苯胺可以作為鑒定DNA的試劑。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1)實(shí)驗(yàn)材料的選取 凡是含有 的生物材料都可以考慮，但是使用 的生物組織，成功的可能性更大。在下面的生物材料中選取適合的實(shí)驗(yàn)材料：
魚卵、豬肝、菜花(花椰菜)、香蕉、雞血、哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞、獼猴桃、洋蔥、豌豆、菠菜、在液體培養(yǎng)基的大腸桿菌
2)破碎細(xì)胞，獲取含DNA的濾液 動(dòng)物細(xì)胞的破碎比較容易，以雞血細(xì)胞為例，在雞血細(xì)胞液中加入一定量的 ，同時(shí)用 攪拌，過濾后收集濾液即可。如果實(shí)驗(yàn)材料是植物細(xì)胞，需要先用 溶解細(xì)胞膜。例如，提取洋蔥的DNA時(shí)，在切碎的洋蔥中加入一定的 和 ，進(jìn)行充分的攪拌和研磨，過濾后收集研磨液。
3)去除濾液中的雜質(zhì)
4)DNA的析出與鑒定
將處理后的溶液過濾，加入與濾液體積 、冷卻的 ，靜置 ，溶液中會出現(xiàn) ，這就是粗提取的DNA。用玻璃棒 攪拌，卷起絲狀物，并用濾紙吸取上面的水分。
取兩支20ml的試管，各加入物質(zhì)的量濃度為 的NaCl溶液5ml，將絲狀物放入其中一支試管中，用玻璃棒攪拌，使絲狀物溶解。然后，向兩支試管中各加入4ml的
�；旌暇鶆蚝螅瑢⒃嚬苤糜� 中加熱5min，待試管冷卻后，比較兩支試管溶液顏色的變化，看看溶解有DNA的溶液是否變 。
三、操作提示
以血液為實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，每100ml血液中需要加入3g ，防止 。
加入洗滌劑后，動(dòng)作要 、 ，否則容易產(chǎn)生大量的泡沫，不利于后續(xù)步驟地操作。加入酒精和用玻璃棒攪拌時(shí)，動(dòng)作要 ，以免 ，導(dǎo)致DNA分子不能形成絮狀沉淀。
二苯胺試劑要 ，否則會影響鑒定的效果。
四、結(jié)果分析與評價(jià)
【疑難點(diǎn)撥】
1.為什么加入蒸餾水能使雞血細(xì)胞破裂?
答：蒸餾水對于雞血細(xì)胞來說是一種低滲液體，水分可以大量進(jìn)入血細(xì)胞內(nèi)，使血細(xì)胞脹裂，再加上攪拌的機(jī)械作用，就加速了雞血細(xì)胞的破裂(細(xì)胞膜和核膜的破裂)，從而釋放出DNA。
2.加入洗滌劑和食鹽的作用分別是什么?
答：洗滌劑是一些離子去污劑，能溶解細(xì)胞膜，有利于DNA的釋放;食鹽的主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。
3.如果研磨不充分，會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生怎樣的影響?
答：研磨不充分會使細(xì)胞核內(nèi)的DNA釋放不完全，提取的DNA量變少，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)致看不到絲狀沉淀物、用二苯胺鑒定不顯示藍(lán)色等。
4.此步驟獲得的濾液中可能含有哪些細(xì)胞成分?
答：可能含有核蛋白、多糖和RNA等雜質(zhì)。
5.為什么反復(fù)地溶解與析出DNA，能夠去除雜質(zhì)?
答：用高鹽濃度的溶液溶解DNA，能除去在高鹽中不能溶解的雜質(zhì);用低鹽濃度使DNA析出，能除去溶解在低鹽溶液中的雜質(zhì)。因此，通過反復(fù)溶解與析出DNA，就能夠除去與DNA溶解度不同的多種雜質(zhì)。
6.方案二與方案三的原理有什么不同?
答：方案二是利用蛋白酶分解雜質(zhì)蛋白，從而使提取的DNA與蛋白質(zhì)分開;方案三利用的是DNA和蛋白質(zhì)對高溫耐受性的不同，從而使蛋白質(zhì)變性，與DNA分離。
7. DNA的溶解度與NaCl溶液濃度的關(guān)系：
當(dāng)NaCl溶液濃度低于0.14mol/L時(shí)，隨濃度的升高，DNA的溶解度降低;當(dāng)NaCl溶液濃度高于0.14mol/L時(shí)，隨濃度升高，DNA的溶解度升高。
8. 制備雞血細(xì)胞液時(shí)，要在新鮮的雞血中加入檸檬酸鈉的原因
制備雞血細(xì)胞液時(shí)，要在新鮮的雞血中加入抗凝劑--檸檬酸鈉，防止血液凝固。其原理是檸檬酸鈉能與血漿中Ca2+發(fā)生反應(yīng)，生成檸檬酸鈣絡(luò)合物，血漿中游離的Ca2+大大減少，血液便不會凝固，因?yàn)殡u血紅細(xì)胞，白細(xì)胞都有細(xì)胞核，DNA主要存在于細(xì)胞核中，所以在離心或靜置沉淀后，要棄出上層清液--血漿。
9.提取DNA的第一步是材料的選取，其目的是一定要選取DNA含量較高的生物材料，否則會由于實(shí)驗(yàn)過程中或多或少的損失而造成檢測的困難;第二步是DNA的釋放和溶解，這一步是實(shí)驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵，要盡可能使細(xì)胞內(nèi)的DNA全部溶解;第三步是DNA的純化，即根據(jù)DNA的溶解特性、對酶及高溫的耐受性的不同等特性，最大限度地將DNA與雜質(zhì)分開;最后一步是對DNA進(jìn)行鑒定，這是對整個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的檢測。
10.在DNA的析出的步驟中用到玻璃棒攪拌時(shí)，注意動(dòng)作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導(dǎo)致DNA分子不能形成絮狀沉淀。
11.盛放雞血細(xì)胞液的容器，最好是塑料容器。雞血細(xì)胞破碎以后釋放出的DNA，容易被玻璃容器吸附，由于細(xì)胞內(nèi)DNA的含量本來就比較少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取到的DNA就會更少。因此，實(shí)驗(yàn)過程中最好使用塑料的燒杯和試管，這樣可以減少提取過程的DNA的損失。
[典例解析]
本實(shí)驗(yàn)中有三次過濾：
�、胚^濾用蒸餾水稀釋過的雞血細(xì)胞液
�、七^濾含粘稠物的0.14mol/LNaCl溶液
�、沁^濾溶解有DNA的2mol/LNaCl溶液
以上三次過濾分別為了獲得( )
A含核物質(zhì)的濾液、紗布上的粘稠物、含DNA的濾液
B含核物質(zhì)的濾液、濾液中DNA粘稠物、含DNA的濾液
C含核物質(zhì)的濾液、濾液中DNA粘稠物、紗布上的DNA
D含較純的DNA濾液、紗布上的粘稠物、含DNA的濾液
答案：A
解析:用蒸餾水稀釋雞血細(xì)胞液，使血細(xì)胞的細(xì)胞膜、核膜破裂，釋放出核物質(zhì)，此時(shí)過濾只能得到含DNA和其他物質(zhì)如蛋白質(zhì)的濾液，這種濾液必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)中其他步驟得相繼處理，方能得到較純的DNA。DNA在0.13mol/LNaCl溶液中溶解度最低，成絲狀粘稠物，可經(jīng)過濾留在紗布上。
(責(zé)任編輯：彭海芝)
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