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 、 等在物理和化學性質方面的差異，提取DNA，去除其他成分。
1)DNA的溶解性 DNA和蛋白質等其他成分在不同濃度的 中溶解度不同，利用這一特點，選擇適當的鹽濃度就能 充分溶解，而使雜質沉淀，或者相反，以達到分離目的。
此外，DNA不溶于 溶液，但是細胞中的某些蛋白質則溶于酒精。利用這一原理，可以將DNA與蛋白質進一步的分離。
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。大多數蛋白質不能忍受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、實驗設計
1)實驗材料的選取 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驗材料：
魚卵、豬肝、菜花(花椰菜)、香蕉、雞血、哺乳動物的紅細胞、獼猴桃、洋蔥、豌豆、菠菜、在液體培養基的大腸桿菌
2)破碎細胞，獲取含DNA的濾液 動物細胞的破碎比較容易，以雞血細胞為例，在雞血細胞液中加入一定量的 ，同時用 攪拌，過濾后收集濾液即可。如果實驗材料是植物細胞，需要先用 溶解細胞膜。例如，提取洋蔥的DNA時，在切碎的洋蔥中加入一定的 和 ，進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
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 ，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
。混合均勻后，將試管置于 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
以血液為實驗材料時，每100ml血液中需要加入3g ，防止 。
加入洗滌劑后，動作要 、 ，否則容易產生大量的泡沫，不利于后續步驟地操作。加入酒精和用玻璃棒攪拌時，動作要 ，以免 ，導致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、結果分析與評價
【疑難點撥】
1.為什么加入蒸餾水能使雞血細胞破裂?
答：蒸餾水對于雞血細胞來說是一種低滲液體，水分可以大量進入血細胞內，使血細胞脹裂，再加上攪拌的機械作用，就加速了雞血細胞的破裂(細胞膜和核膜的破裂)，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，會對實驗結果產生怎樣的影響?
答：研磨不充分會使細胞核內的DNA釋放不完全，提取的DNA量變少，影響實驗結果，導致看不到絲狀沉淀物、用二苯胺鑒定不顯示藍色等。
4.此步驟獲得的濾液中可能含有哪些細胞成分?
答：可能含有核蛋白、多糖和RNA等雜質。
5.為什么反復地溶解與析出DNA，能夠去除雜質?
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;用低鹽濃度使DNA析出，能除去溶解在低鹽溶液中的雜質。因此，通過反復溶解與析出DNA，就能夠除去與DNA溶解度不同的多種雜質。
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蛋白，從而使提取的DNA與蛋白質分開;方案三利用的是DNA和蛋白質對高溫耐受性的不同，從而使蛋白質變性，與DNA分離。
7. DNA的溶解度與NaCl溶液濃度的關系：
當NaCl溶液濃度低于0.14mol/L時，隨濃度的升高，DNA的溶解度降低;當NaCl溶液濃度高于0.14mol/L時，隨濃度升高，DNA的溶解度升高。
8. 制備雞血細胞液時，要在新鮮的雞血中加入檸檬酸鈉的原因
制備雞血細胞液時，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+發生反應，生成檸檬酸鈣絡合物，血漿中游離的Ca2+大大減少，血液便不會凝固，因為雞血紅細胞，白細胞都有細胞核，DNA主要存在于細胞核中，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，否則會由于實驗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，這一步是實驗成功與否的關鍵，要盡可能使細胞內的DNA全部溶解;第三步是DNA的純化，即根據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與雜質分開;最后一步是對DNA進行鑒定，這是對整個實驗的結果的檢測。
10.在DNA的析出的步驟中用到玻璃棒攪拌時，注意動作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導致DNA分子不能形成絮狀沉淀。
11.盛放雞血細胞液的容器，最好是塑料容器。雞血細胞破碎以后釋放出的DNA，容易被玻璃容器吸附，由于細胞內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，實驗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]
本實驗中有三次過濾：
⑴過濾用蒸餾水稀釋過的雞血細胞液
⑵過濾含粘稠物的0.14mol/LNaCl溶液
⑶過濾溶解有DNA的2mol/LNaCl溶液
以上三次過濾分別為了獲得( )
A含核物質的濾液、紗布上的粘稠物、含DNA的濾液
B含核物質的濾液、濾液中DNA粘稠物、含DNA的濾液
C含核物質的濾液、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胞液，使血細胞的細胞膜、核膜破裂，釋放出核物質，此時過濾只能得到含DNA和其他物質如蛋白質的濾液，這種濾液必須經過實驗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，可經過濾留在紗布上。
(責任編輯：彭海芝)
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