高中生物专题5DNA和蛋白质技术课题1DNA和蛋白质技术教案新人教版选修1Word格式文档下载.docx
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②DNA在酒精溶液中的溶解性
DNA不溶于酒精溶液,但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。
利用这一原理,可以将DNA与蛋白质进一步地分离。
(2)DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性
①对酶的耐受性:
蛋白酶能水解蛋白质,但对DNA没有影响。
②对温度的耐受性:
大多数蛋白质不能忍受60~80_℃的高温,而DNA在80_℃以上才会变性。
③对洗涤剂的耐受性:
洗涤剂能够瓦解细胞膜,但对DNA没有影响。
3.DNA的鉴定
在沸水浴的条件下,DNA与二苯胺反应呈现蓝色。
1.高温能使DNA和蛋白质均发生变性,高温对两者的作用机理相同吗?
提示:
不同。
高温使蛋白质变性失活是由于高温破坏了蛋白质的空间结构,这种结构的破坏一般是不可逆转的;
高温使DNA变性失活,是由于高温使DNA双链之间的氢键断裂,双链打开,降温后,双链结构还能恢复。
所以DNA变性失活后,还能恢复活性。
2.什么是蛋白质的盐溶和盐析?
一般在低盐浓度的情况下,蛋白质的溶解度随盐浓度的升高而增加,这种现象称为盐溶。
而在盐浓度升高到一定值后,蛋白质的溶解度又随盐浓度的升高而降低,结果蛋白质沉淀析出,这种现象称为盐析。
典题分析
题型一 DNA与蛋白质理化性质的比较
[例1] 下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述正确的是( )
A.利用DNA能溶于酒精溶液,而蛋白质不溶于酒精溶液,可将DNA与蛋白质分离
B.利用高温能使DNA变性,却对蛋白质没有任何影响的特性,可将DNA与蛋白质分离
C.利用DNA在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最大的特点,可将DNA与蛋白质分离
D.在DNA滤液中加入嫩肉粉,通过木瓜蛋白酶的作用,可将DNA与蛋白质分离
解题分析 DNA不溶于酒精,而某些蛋白质等杂质溶于酒精,A错误;
蛋白质比DNA对温度的耐受性更差,因此更容易变性,B错误;
DNA在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最小,而蛋白质在该浓度的NaCl溶液中溶解度较大,因此可将DNA与蛋白质分离,C错误;
嫩肉粉中的木瓜蛋白酶只能催化蛋白质水解,而对DNA没有影响,因此,可将DNA与蛋白质分离,D正确。
答案 D
题后归纳
DNA与蛋白质在理化性质方面的比较
知识点二 DNA粗提取与鉴定的实验设计
知识梳理
1.实验材料的选取
选用DNA含量相对较高的生物组织,如鸡血。
2.破碎细胞,获取含DNA的滤液
(1)动物细胞的破碎(以鸡血为例)
在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水,同时用玻璃棒搅拌,过滤后收集滤液即可。
(2)植物细胞的破碎(以洋葱为例)
先将洋葱切碎,然后加入一定量的洗涤剂和食盐,进行充分的搅拌和研磨,过滤后收集研磨液。
3.去除滤液中杂质
(1)方案一:
通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质。
(2)方案二:
直接向滤液中加入嫩肉粉,反应10~15min,嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能够分解蛋白质。
(3)方案三:
将滤液放在60~75_℃的恒温水浴箱中保温10~15min,注意严格控制温度范围,使蛋白质沉淀,而DNA分子还未变性,可以将DNA与蛋白质分离。
4.DNA的进一步提纯
利用DNA不溶于冷却的酒精这一原理,可从溶液中析出较纯净的DNA,此时DNA的状态为丝状。
5.以鸡血为例提取DNA的实验步骤
6.DNA的鉴定
7.操作提示
(1)哺乳动物成熟的红细胞不含细胞核,不能作为提取DNA的实验材料;
若选取肝脏细胞或植物细胞,则必须充分研磨。
(2)盛放鸡血细胞液的容器最好是塑料器具,因为DNA容易被玻璃制品吸附,影响最终的DNA提取量。
(3)搅拌时动作要轻缓,并沿同一方向,防止破坏DNA分子。
(4)过滤含DNA的滤液时,不能用滤纸代替纱布,否则会因DNA吸附到滤纸上而损失大量DNA。
(5)酒精必须充分预冷后才能使用。
(6)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。
1.为什么常用鸡血作实验材料提取DNA?
鸡血细胞核中DNA含量丰富,材料易得;
鸡血细胞极易吸水涨破,而植物细胞有细胞壁,材料形态为固体,操作繁琐,易出现误差。
2.在以植物细胞为材料提取DNA时,加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么?
洗涤剂是一些离子去污剂,它能溶解细胞膜,有利于DNA的释放;
食盐的主要成分是NaCl,适度的食盐溶液有利于DNA的溶解。
3.研磨细胞是否充分对实验结果非常重要,如果研磨不充分,对实验结果会产生怎样的影响?
研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全,提取的DNA量少,影响实验效果,导致看不到丝状沉淀物,用二苯胺鉴定不显示蓝色。
4.研磨后,过滤收集的滤液中存在哪些杂质?
可能含有蛋白、多糖和RNA等杂质。
5.为什么反复地溶解与析出DNA,能够去除杂质?
用高盐浓度溶液溶解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。
因此,通过反复溶解与析出DNA,就能够除去与DNA溶解度不同的多种杂质。
6.用冷却的95%的酒精提取DNA有什么好处?
①可抑制核酸水解酶的活性,防止DNA降解;
②降低分子运动,使DNA易形成沉淀析出;
③低温有利于增加DNA分子的柔韧性,减少断裂;
④降低DNA分子的溶解度,使DNA分子析出。
典题分析
题型二 “DNA的粗提取与鉴定”实验中同种操作不同目的的辨析[例2] 下图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作。
(1)图中实验材料A可以是________等,研磨前加入的B应是__________。
(2)通过上述所示步骤得到滤液C后,再向滤液中加入2mol/L的NaCl溶液的目的是______________,再过滤得到滤液D,向滤液D中加入蒸馏水的目的是______。
(3)在“DNA的粗提取和鉴定”实验中,将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入体积为2mL的四种溶液中,经搅拌后过滤,获得4种滤液,含DNA最少的是滤液________。
1
B液中
搅拌研磨后过滤
滤液E
2
2mol/L的NaCl溶液中
搅拌后过滤
滤液F
3
0.14mol/L的NaCl溶液中
滤液G
4
冷却的95%的酒精溶液中
滤液H
解题分析
(1)用洋葱、菜花等破碎细胞时,加入一定量的洗涤剂和食盐,洗涤剂可以溶解细胞膜,有利于DNA的释放,食盐主要成分是NaCl,有利于DNA的溶解。
(2)在含有DNA的滤液中,加入2mol/L的NaCl溶液,可以使DNA溶解而杂质析出;
在滤液D中加入蒸馏水,当NaCl浓度为0.14mol/L时,DNA溶解度最小而析出。
(3)在滤液E、F中,只是除去了部分杂质,大部分DNA溶解,则含DNA较多,在滤液G中,因DNA析出,则含DNA较少,在滤液H中,因DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精,则含DNA最少。
答案
(1)洋葱(或菜花等) 洗涤剂和食盐
(2)使DNA充分溶解 使DNA的溶解度下降而沉淀析出 (3)H
“DNA粗提与鉴定”实验中同种操作的不同目的
课堂小结
当堂检测——查漏补缺 巩固提升
1.向溶有DNA的物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液中不断加入蒸馏水,在这个过程中DNA和杂质蛋白质的溶解度变化情况分别是( )
A.减小;
减小
B.增大;
增大
C.先减小后增大;
先增大后减小
D.减小;
答案 C
解析 在向溶有DNA的2mol/LNaCl溶液中不断加入蒸馏水时,DNA的溶解度先减小后增大,而蛋白质在高浓度盐溶液中会沉淀,随盐浓度降低,蛋白质的溶解度升高,到一定值后,又会随盐浓度降低溶解度降低。
2.在DNA的粗提取过程中,初步析出DNA和提取较纯净的DNA所用的试剂的浓度及其名称分别是( )
①0.1g/mL的柠檬酸钠溶液
②物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液
③物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液
④体积分数为95%的酒精溶液
A.①③B.③④C.②④D.②③
答案 B
解析 物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液能使DNA的溶解度降低,初步析出DNA;
冷却的体积分数为95%的酒精能获得较纯净的DNA。
3.下列有关“细胞中DNA的粗提取”实验的叙述,正确的是( )
A.在研磨过程中加入洗涤剂的作用是为了瓦解细胞壁
B.实验过程中两次加入蒸馏水的作用相同
C.将滤液放在60~75℃下保温的作用主要是除去滤液中的蛋白质
D.在滤液中加入冷却的等体积体积分数为95%酒精的原理是DNA可溶于酒精
解析 在研磨中加入洗涤剂的作用是为了瓦解细胞膜,A错误;
实验中两次加入蒸馏水,第一次的目的是使成熟的鸡血细胞吸水涨破释放出DNA,第二次的目的是稀释NaCl溶液,使DNA从NaCl溶液中沉淀析出,可见,实验过程中两次加入蒸馏水的作用不同,B错误;
将滤液放在60~75℃下保温,其原理是利用DNA和蛋白质对高温的耐受性不同,从而使蛋白质变性,与DNA分离,以除去滤液中的杂质,C正确;
在滤液中加入冷却的等体积体积分数为95%酒精的原理是DNA不溶于酒精,但细胞中的某些蛋白质可溶于酒精,利用这一原理,可将DNA与蛋白质进一步地分离,D错误。
4.若从植物细胞中提取DNA,发现实验效果不好,如看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定时不显示颜色反应等。
其可能的原因是( )
①植物细胞中DNA含量低 ②研磨不充分 ③除杂质时损耗过多 ④冷酒精的量过大
A.①②B.③④
C.①④D.②③
解析 植物细胞中DNA含量不会低到检测不出的程度;
研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全,提取的DNA量变少;
0.14mol/L的NaCl析出DNA,再次溶解时,溶解不充分等多种操作都会使DNA损失;
若用于沉淀DNA的酒精量过少,也会导致DNA的沉淀量少,从而影响实验效果,而冷酒精的量过多,不会导致DNA提取量减少。
5.如图为DNA的粗提取与鉴定的部分实验步骤。
(1)本实验材料选用鸡血细胞液,而不是鸡全血,主要原因是鸡血细胞液中________含量较高。
(2)图A所示加入蒸馏水的目的是____________________________。
(3)通过图B所示步骤取得滤液后,再向滤液中加入2mol/LNaCl溶液的目的是_________。
(4)图C所示加入蒸馏水的目的是_____。
(5)鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA,可用________________试剂进行检验,在沸水浴条件下,可以看到颜色反应为________。
答案
(1)DNA
(2)使血细胞吸水涨破,释放出核物质DNA
(3)使DNA溶解于NaCl溶液中
(4)使DNA的溶解度下降而析出
(5)二苯胺 蓝色
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