高二生物實驗九DNA的粗提取與鑒定教案

1、高二生物實驗九DNA的粗提取與鑒定教案一、教材分析本實驗既是對組成細胞化合物的驗證，也是加強學生對細胞中化合物的提取原理、方法、技巧的理解掌握，同時還是歷年來各種考核的熱點。因此，本實驗的成功與否關(guān)系重大。教材首先介紹了該實驗的“實驗原理”:(1)DNA在氯化鈉溶液中的溶解度，是隨著氯化鈉的濃度變化而改變進行提取。(2)利用DNA不溶于酒精而細胞中的某些物質(zhì)能溶于酒精進行提純。(3)利用DNA遇二苯胺(沸水浴)會染成藍色進行鑒定。教材接著說明了DNA的粗提取與鑒定的“目的要求”:要求學生初步掌握DNA的粗提取和鑒定的方法,觀察提取出來的DNA物質(zhì)。教材第三部分清楚地列出了該實驗的 “材料用具”

2、:特別是所列酒精、蒸餾水、檸檬酸鈉溶液、氯化鈉溶液、二苯胺試劑，在實驗中一定要搞清楚它們的作用。教材第四部分更為詳細地介紹了該實驗的“方法和步驟”。從取雞血細胞、DNA的提取過程，一直到用二苯胺進行鑒定點滴不漏地作了說明。為此，我們從如下幾方面對該實驗做了本質(zhì)性的準備:1.知識結(jié)構(gòu)的聯(lián)系:明確雞血細胞的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成，它是由細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核構(gòu)成；細胞核又包括核膜、核液、核仁、染色質(zhì)(染色體)；染色質(zhì)主要是由DNA和蛋白質(zhì)組成的，所以要想對DNA進行提取，必須把細胞弄破，然后采用相應的原理和方法才能提取出來。2.相關(guān)知識的遷移:掌握該實驗的知識點，對鞏固生命的物質(zhì)基礎(核酸)、生物的生殖和

3、發(fā)育(減數(shù)分裂、受精作用過程中DNA含量的變化)、遺傳和變異以及“基因工程”打下較好的理論基礎。3.實驗操作的關(guān)鍵:該實驗成敗的關(guān)鍵是提取。一則選材:雞血細胞核DNA含量豐富且易得；雞血細胞很易吸水脹破。二則氯化鈉濃度變化: DNA的粗提取中必須通過幾次準確的氯化鈉濃度變化方可，否則提取的量不足。所以教師必須精心設計，認真組織，否則，實驗難以成功。二、教學目標1.知識目標：(1)獲得雞血細胞的方法(B:識記)；(2)提取雞血細胞核物質(zhì)的方法(C:理解)；(3)提取含雜質(zhì)較少的DNA的方法(C:理解)；(4)DNA鑒定的方法(C:理解)。2.能力目標：(1)理解相關(guān)溶液的作用機理，培養(yǎng)學生的分析

4、能力；(2)通過DNA的粗提取，培養(yǎng)學生的動手能力。三、重點實施方案重點：1.掌握DNA的粗提取與鑒定的技術(shù)；2.理解各步驟中的實驗原理。實施方案：1.對每小組進行關(guān)鍵步驟的指導；2.對每關(guān)鍵步驟的原理進行分析講解。四、難點突破策略難點：DNA的粗提取突破策略：1.板書DNA的粗提取程序和重要環(huán)節(jié)；2.誘導學生理解各種溶液的用途或作用。五、實驗原理：1.血細胞在蒸餾水中會滲透吸水過度而導致細胞膜和細胞核膜的破裂。利用此特性可得到含有DNA的溶液；2.DNA在氯化鈉溶液中的溶解度，是隨著氯化鈉的濃度的變化而改變的。當氯化鈉的物質(zhì)的量濃度為0.14 molL時，DNA的溶解度最低。利用這一原理，可

5、以使溶解在氯化鈉溶液中的DNA析出；3.DNA不溶于酒精溶液，但細胞中的某些物質(zhì)則可以溶于酒精，利用這一原理，可以進一步提取出含雜質(zhì)較少的DNA；4.DNA遇二苯胺(沸水浴)會染成藍色，因此，二苯胺可以作為鑒定DNA的試劑。六、材料用具1.材料：雞血細胞液；預冷的95%的酒精溶液；蒸餾水；質(zhì)量濃度為0.1 gmL的檸檬酸鈉溶液；物質(zhì)的量濃度分別為2 mol/L和0.015 mol/L的氯化鈉溶液；二苯胺試劑。2.用具：鐵架臺、鐵環(huán)、鑷子、三角架、酒精燈、石棉網(wǎng)、載玻片、玻璃棒、濾紙、滴管、量筒、燒杯(不同大小)、試管、漏斗、試管夾、紗布。七、操作指導指導學生預習:結(jié)合教材的知識結(jié)構(gòu)和實驗目標預

6、習該實驗內(nèi)容，從理論上掌握雞血細胞的獲??；雞血細胞核物質(zhì)的提取及純化和鑒定方法。指導學生提取:(1)讓雞血細胞在低滲溶液中吸水脹破、釋放最多的DNA。(2)讓DNA處在0.14 mol/L的氯化鈉溶液中盡可能地析出。(3)用預冷的95%的酒精盡可能除去其他細胞物質(zhì)，得到更純化的DNA。八、課時安排：l課時十、教學過程導言提問:1.DNA的化學組成和主要功能是什么?2.DNA主要存在于細胞的什么結(jié)構(gòu)中?3.為什么說染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體?上一節(jié)課我們學習了染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體，且通過兩個經(jīng)典實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)。那么細胞中是否有DNA呢?這節(jié)課通過實驗證明。教學目標達成實驗十一

7、DNA的粗提取和鑒定教師展示:制雞血細胞液(加抗凝劑)獲得雞血細胞(離心或靜置)獲得雞血細胞核物質(zhì)(提核物質(zhì)溶解析出溶解析出)鑒定DNA(用二苯胺)I.提取血細胞(檸檬酸鈉、離心) .提取核物質(zhì)(蒸餾水、過濾).用NaCl提取DNA(NaCl、過濾) .用酒精提取DNA(酒精、過濾)V.用二苯胺鑒定DNA(二苯胺試劑) 整個實驗共“三次過濾，兩次析出，五次攪拌”注意事項(1)血細胞液加水后，必須充分攪拌(不少于5 min)，否則血細胞核不會充分破碎，溶解出的DNA就會減少。過濾時采用單層紗布。(2)當NaCl溶液加入至血細胞濾液中之后，必須充分晃動燒杯，使二者混合均勻。這樣才能使DNA充分溶解

8、于濃NaCl溶液中。(3)所用酒精必須是充分預冷(在冰箱中5以下冷卻24h以上)才能使用。冷酒精與含DNA的NaCl溶液的體積比是2：1。提取DNA絲狀物的方法是緩緩旋轉(zhuǎn)玻棒。(4)做步驟時加入蒸餾水的量應充足。由于被稀釋的原液體積僅為60mL左右，學生擔心蒸餾水加過量，往往加到大半燒杯時就終止了。預防措施有二:布置學生計算需加的蒸餾水量(V0.14=20.04 V=0.571L=571L)；使用有500 mL刻度的燒杯。(5)盛放雞血細胞液的容器和實驗中的燒杯及試管最好也是塑料制的，因為玻璃制品表面帶電荷，DNA中的磷酸基帶相反的電荷，會被吸附于玻璃表面，減少DNA含量。學生操作:依黑板程序

9、和教材的具體步驟進行操作，強調(diào)要把握濃度。教師指導:集體提示結(jié)合分組指導。1.制雞血細胞。由教師課前完成，但要明確檸檬酸鈉溶液的作用和離心、靜置的目的。2.獲得雞血細胞核物質(zhì)。a.應用低滲原理和機械攪拌使細胞破裂并過濾。這是關(guān)鍵步驟,直接決定提出的核物質(zhì)多少及實驗結(jié)果，教師指導操作。b.溶解細胞核內(nèi)的DNA:用2 mol/L的氯化鈉溶液。c.析出含DNA的黏稠物并過濾。這又是一關(guān)鍵步驟，教師親自指導:(1)要慢慢注入蒸餾水，防止加入過量再重新溶解(即把握濃度達到0.14 mo1L)。(2)輕輕沿一方向攪拌，有利于DNA的析出、附著、纏繞。d.再溶解DNA的黏稠物并過濾。用濃度為2 mol/L的

10、氯化鈉溶液。e.提取含雜質(zhì)較少的DNA。用預冷的95%的酒精，原因:(1)可抑制核酸水解酶活性，防止降解。(2)降低分子運動，易于形成沉淀析出。(3)低溫有利于增加DNA分子柔韌性，減少斷裂。注意觀察絲狀物的顏色。3.DNA的鑒定。用二苯胺在沸水浴與DNA出現(xiàn)藍色。注意設立對照實驗。注:多年的教學經(jīng)驗得出:(1)學生在操作中常常產(chǎn)生不能形成粘稠物，制取的DNA粗制品有紅色(血紅蛋白的顏色)或由于加入溶液和攪拌過程不科學導致實驗現(xiàn)象不明顯等現(xiàn)象，所以在關(guān)鍵步驟中教師要親自指導。(2)實驗過濾時用兩層紗布效果較好。(3)使用玻璃棒時用細玻璃棒效果更佳。為了加深學生理解本實驗過程各步驟使用的溶液，投

11、影顯示如下表格并討論:方法步驟加入物質(zhì)目的1.制備雞血細胞液檸檬酸鈉溶液2.提取雞血細胞細胞核物質(zhì)20 m1蒸餾水3.溶解細胞核內(nèi)的DNA2 m1L的NaCI溶液40mL4.析出含DNA的黏稠物蒸餾水5.濾取含DNA的黏稠物6.將DNA的黏稠物再溶解2 molL的NaCl溶液20 mL7.過濾含DNA的NaCl溶液8.提取含有雜質(zhì)較少的DNA冷卻的95的酒精50 mL9.DNA的鑒定A:(1)向試管中加入0.015 molL的NaCl溶液5mL(2)加入DNA(3)4 mL二苯胺試劑B:(1)向試管中加入0.015molL 的NaCl溶液5mL(2)4 mL二苯胺試劑學生活動:討論、回憶并回答

12、。加入檸檬酸鈉溶液的目的是防止血凝固加速血細胞破裂溶解DNA使2 molL的NaCl溶液稀釋至0.14 molL使得DNA最大限度地析出使含DNA的黏稠物被留在紗布上使含DNA的黏稠物盡可能多的溶解于溶液中除去含DNA的濾液中的雜質(zhì)提取DNAA:出現(xiàn)藍色 B:無變化4.結(jié)論與討論教師出示投影片，給出如下討論提綱，供學生討論。(1)DNA的粗提取過程中關(guān)鍵有哪幾步?(2)提取雞血中的DNA時，為什么要除去血液中的上清液?(3)DNA的直徑約為2nm，實驗中出現(xiàn)絲狀物的粗細是否表示一個DNA分子直徑的大小?學生活動:七嘴八舌展開討論師生歸納:(答案)(1)a.提取雞血細胞的細胞核物質(zhì)，應用低滲原理

13、和機械攪拌得到最大量的DNA。b.析出含DNA的黏稠物，加蒸餾水要慢慢，攪拌要輕輕，否則實驗會失敗。c.沉淀DNA時必須用冷酒精。(2)DNA的提取，關(guān)鍵是對雜質(zhì)的去除，由于上清液是血液中的血漿部分，不含DNA，所以要除去上清液(含有蛋白質(zhì))。(3)實驗中出現(xiàn)的絲狀物是肉眼可以觀察到的，這種絲狀物的直徑要比DNA分子的直徑2 nm大許多倍，所以實驗中出現(xiàn)的絲狀物的粗細并不表示一個DNA分子直徑的大小。實驗結(jié)論:細胞中有DNA，DNA與二苯胺試劑在沸水浴中變藍色。思維拓展1.實驗材料除雞血細胞外，從理論上講只要有細胞核的生物組織均可，如菜花、動物肝臟等，只是操作較復雜，有興趣的同學也可以試一試。

14、2.縮短實驗操作時間的建議:(1)在實驗中有三次用放有紗布的漏斗過濾(分別是單層、多層和兩層紗布)，改用直接將紗布覆蓋在燒杯口過濾。(2)在鑒定DNA時，可用二苯胺試劑直接滴在玻棒上的絲狀物上，呈現(xiàn)藍綠色，即證明DNA的存在。3.DNA遇二苯胺試劑呈藍色，遇甲基綠呈綠色，都是特異性顯色反應，故二苯胺和甲基綠均可用于鑒定DNA。教學目標鞏固l.實驗中步驟1和步驟3都需要加入蒸餾水，兩次加入的作用相同嗎?為什么?2.實驗中NaCl的物質(zhì)的量濃度為2 molL和0.14 molL對DNA有何影響?3.DNA遇二苯胺(沸水浴)會染成( ) A.磚紅色 B.橘黃色 C.紫色 D.藍色4.在DNA的粗提取實驗過程中，兩次向燒杯中加入蒸餾水的作用是( )。A.稀釋血液、沖洗樣品 B.使血細胞破裂、降低NaCl濃度使DNA析出C.使血細胞破裂、增大DNA溶解量 D.使血細胞破裂、提取含雜質(zhì)較少的DNA 學生回答:(略)布置作業(yè) 將實驗中觀察到的現(xiàn)象和得出的結(jié)論填寫在實驗報告冊上?？偨Y(jié) 這節(jié)課我們驗證了細胞是由化合物按照