DNA的粗提取与鉴定
【课堂活动】
［基础回顾］ 一、实验原理
1．DNA的溶解性
DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，利用这一特点，选择适当的盐浓度（如2mol/L）就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反(DNA在浓度为0.14mol/L的NaCl溶液中，溶解度最小)，以达到分离目的。
此外，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与蛋白质进一步的分离。
2．DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性
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—80oC的高温，而DNA在80oC以上才会变性。洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响。 3．DNA的鉴定
在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色，因此二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。 二、实验材料的选取
凡是含有DNA的生物材料都可以考虑，但是使用DNA含量相对较高的生物组织，成功的可能性更大，如鸡血（原因：DNA含量丰富，材料易得，鸡血细胞吸水易胀破）。若用动物组织如猪肝，则需研磨。 三、过程
1．破碎细胞，获取含DNA的滤液
动物细胞的破碎比较容易，以鸡血细胞为例，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。如果实验材料是植物细胞，需要先用洗涤剂溶解细胞膜。例如，提取洋葱的DNA时，在切碎的洋葱中加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分的搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。
注意：
①为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？
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，再加上搅拌的机械作用，就加速了鸡血细胞的破裂(细胞膜和核膜的破裂)，从而释放出DNA。
②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，能溶解细胞膜，有利于DNA的释放；食盐的主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。
③如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响?
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。
④此步骤获得的滤液中可能含有哪些细胞成分？ 可能含有核蛋白、多糖和RNA等杂质。 2． 去除滤液中的杂质
方案一的原理是DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同；方案二的原理是蛋白酶分解蛋白质，不分解DNA；方案三的原理是蛋白质和DNA的变性温度不同。
注意：
①为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质？
用高盐浓度的溶液溶解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。
②方案二与方案三的原理有什么不同？
方案二是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（60～75℃的恒温水浴保温10～15min）。 3． DNA的析出与鉴定
将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等、冷却的酒精溶液，静置2～3min，溶液中会出现白色丝状物，这就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸取上面的水分。
取两支20ml的试管，各加入物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液5ml，将丝状物放入其中一支试管中，用玻璃棒搅拌，使丝状物溶解。然后，向两支试管中各加入4ml的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管
置于沸水中加热5min，待试管冷却后，比较两支试管溶液颜色的变化，看看溶解有DNA的溶液是否变蓝。 四、注意事项
1．以血液为实验材料时，每100ml血液中需要加入3g柠檬酸钠防止血液凝固。
2．加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤地操作。加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。 3．二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。 4．DNA的溶解度与NaCl溶液浓度的关系：
当NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时，随浓度的升高，DNA的溶解度降低；当NaCl溶液浓度高于0.14mol/L时，随浓度升高，DNA的溶解度升高。
5．盛放鸡血细胞液的容器，最好是塑料容器。鸡血细胞破碎以后释放出的DNA，容易被玻璃容器吸附，由于细胞内DNA的含量本来就比较少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取到的DNA就会更少。因此，实验过程中最好使用塑料的烧杯和试管，这样可以减少提取过程的DNA的损失。 ［诊断检测］
1.下列图示中能反映DNA溶解度与NaCl溶液浓度之间关系的是：
2.在DNA粗提取的实验过程中，得到的丝状物主要成分就是DNA， 依据是 A．丝状物易溶于2mol／L的氯化钠溶液中 B．丝状物溶解后，遇二苯胺(沸水浴)变蓝色
C．丝状物能在约为O．14mol／L氯化钠溶液中析出 D．加酒精可使溶解的丝状物再被析出
3.在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，向5mL血细胞液中加入20mL蒸馏水的目的是 A.使血细胞破裂 B.防止血液凝固 C.析出DNA D.使蛋白质与DNA分离
4.在NaCl溶液中反复溶解、析出并过滤，就能除去DNA溶液中的杂质的理由不包括 ( ) A．用高浓度盐溶液溶解DNA，能除去在高盐中不能溶解的杂质 B．用低浓度盐溶液使DNA析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质 C．反复操作就能够除去与DNA溶解度不同的多种杂质 D．反复操作就能够使各种杂质变性而沉淀析出 [典例引路]
在采用鸡血为材料对DNA进行粗提取的实验中，如果需要进一步提取杂质较少的DNA，可以依据的原理是( )
A.在物质的量浓度为0.14 mol/L的氯化钠溶液中DNA的溶解度最小 B.DNA遇二苯胺在沸水浴的条件下会变成蓝色 C.DNA不溶于酒精而细胞中的一些物质易溶于酒精
D.质量浓度为0.1 g/mL的柠檬酸钠溶液具有抗凝血作用 有关DNA粗提取的操作，错误的是
A．向溶解DNA的烧杯中加蒸馏水的目的是漂洗DNA B．DNA和杂质分子在95%的冷酒精中溶解度存在差异
C．提取植物细胞DNA时需在研钵中加入洗涤剂和氯化钠等试剂 D．提取动物细胞DNA时可用鸡血与蒸馏水混合后用玻璃棒搅拌 [归纳总结]
1.鸡血细胞的DNA提取
2.实验关键
(1) 取材不用哺乳动物的血细胞( 由于成熟红细胞无细胞核)。 (2)获取 DNA 时要向鸡血细胞液加入足量的蒸馏水，以便使细胞膜和核膜破裂，把核内物质释放出来。 (3)实验中的搅拌，除最后一次搅拌外，其余搅拌均要朝一个方向。并且，在析出 DNA、DNA 再溶解和提取中，各步骤搅拌都要轻缓，玻璃棒不要直插烧杯底部，防止 DNA 分子断裂。 3.此实验过程中有几次使用蒸馏水？几次过滤，几次析出，几次搅拌？
答：整个实验共“两次蒸馏水，三次过滤，两次析出” ①两次蒸馏水
第一次：细胞吸水胀破 第二次：使 DNA黏稠物析出
②三次过滤
第一次： DNA存在于滤液里 5.评价：观察你提取的DNA颜色，如果不是白色丝状物，说明DNA中的杂质较多；二苯胺鉴定出现蓝色说第二次： DNA被留在纱布上
明实验基本成功，如果不呈现蓝色，可能所提取的DNA含量低，或是实验操作中出现错误，需要重新制备 本实验提取的DNA粗制品有可能仍然含有核蛋白、多糖等杂质 第三次： DNA存在于滤液里
过滤时使用的纱布层数与需用滤液
6.酒精的使用
或黏稠物有关，第二次要用其滤出的
①观察花生种子子叶细胞脂肪颗粒时，用体积分数为50％的酒精洗去浮色
黏稠物有关，所以要使用多层纱布，
②叶绿体色素的提取和分离实验中，用无水酒精作有机溶剂提取色素 第一次和第三次均要用其滤液，使用 ③制作洋葱根尖细胞装片时，用盐酸和酒精的混和液对根尖进行解离 1－2层 的纱布为
③两次析出 ④DNA粗提取过程中，用体积分数为95％的冷却酒精可以进一步纯化DNA
第一次：用0.14 mol／L 的NaCl溶⑤70%的酒精用于消毒，如果酒的制作
液,含杂质多 [变式训练]
第二次：用冷却的95％的酒精 （多选）下列DNA粗提取的实验操作中，经离心或过滤后取上清液或滤液的有
4.预冷的酒精溶液具有的优点 A．在新鲜鸡血中加入适量的柠檬酸钠，混合均匀后离心
①抑制核酸水解酶活性，防止 DNA
B．在盛有血细胞的塑料烧杯中加蒸馏水，快速搅拌后过滤
降解。
C．在2mol／L的氯化钠溶液中放入丝状物，轻轻搅拌后过滤 ②降低分子运动易于形成沉淀析出。 D．在溶有DNA的氯化钠溶液中缓缓加入蒸馏水，轻轻搅拌后过滤 ③低温有利于增加 DNA 分子柔韧[当堂反馈] 性，减少断裂。 1.下列关于 DNA 粗提取与鉴定的说法中，正确的是 A.析出 DNA 时要缓慢地加蒸馏水，当析出黏稠物时即不再加水
B.在探究洗涤剂对植物细胞 DNA 提取的影响实验中，自变量是洗涤剂和食盐 C.提取的 DNA 溶解后加入二苯胺试剂即可染成蓝色
D.将含有 DNA 的滤液放在 60℃～75℃的恒温水浴箱中保温后过滤，能去除蛋白质杂质 2.（多）“DNA粗提取与鉴定”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较少的是 1 蒸馏水中 2 2mol／L的NaCl溶液 3 O．14mol／L的NaCl溶液中 4 冷却的95％的酒精溶液中 搅拌后过滤 搅拌后过滤 搅拌后过滤 搅拌后过滤 滤液E 滤液F 滤液G 滤液H
人教版选修一高中生物5.1《DNA的粗提取与鉴定》教案
