DNA的粗提取与鉴定

“DNA的粗提取与鉴定”实验

云南师范大学附属世纪金源学校

高中部 生物组

桂 萍

一、本实验在教材中的地位和作用

“DNA的粗提取和鉴定实验” 属于高中生物学科中的分子水平的物质提取和鉴定类实验，安排在人教版普通高中课程标准实验教科书《生物 选修1 生物技术实践》的“专题5 DNA和蛋白质技术” 中。虽然该实验在课程标准中没有明确要求，但学生已学习过必修2《遗传与进化》，明确了 DNA是主要的遗传物质，因此本实验有助于学生形成对DNA的一定感性认识。

二、教学目标

1.尝试对香蕉组织中的DNA进行粗提取。 2.熟悉生物大分子粗提取的一般性方法。

3.在实验过程中培养学生严谨细致、实事求是的科学态度，养成团结协作精神。

三、教学重难点

重点：DNA的粗提取和鉴定方法。 难点：DNA的粗提取和鉴定方法。

四、实验中的创新

教材54页的实验操作步骤较为复杂，一节课的时间难以完成，因此，在本实验中探索用新的实验材料和方法以便提高实验效率，缩短实验时间，达到良好的实验效果。 ㈠实验材料

原则上，凡是含有DNA的生物材料都可已选择。教材列举了鸡血、菜花、洋葱、香蕉等。在实际操作过程中发现，动物材料（如鸡血），不易采集，费用较高，以血液为实验材料时，还需要考虑血液凝固的问题，实验步骤繁琐，仪器要求高（如离心机），操作要求高。选用植物组织最大的好处是取材简便，极大

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地降低了费用，且实验过程中能始终保持清洁。植物材料中菜花由于含水量少，细胞破裂情况及DNA溶出的量少；洋葱有刺激性气味；因此选用香蕉作为实验材料。 ㈡实验步骤

1.去除滤液中的杂质

为了纯化提取的DNA，教材55页提供了三个方案。方案一通过不同浓度的NaCl反复地溶解和析出DNA；方案二使用嫩肉粉，反应10—15min；方案三在恒温水浴箱中保温10—15min。这几个方案操作繁琐，时间长；需要用到离心机、恒温水浴箱，而普通高中不均有这些仪器。由于菠萝中含有蛋白酶，因此本实验加入菠萝汁，反应2—3min，去除蛋白质，简化实验步骤和实验仪器。 2.DNA的析出与鉴定

酒精析出DNA时用玻棒搅拌会使DNA分子容易断裂，切不易提取，用刮毛的牙签或筷子代替，且颜色对比强烈。实验发现用常温下95%的酒精替代冷却后的酒精也能获得良好的实验效果。鉴定时若提取的DNA浓度低，加入二苯胺的显色会不明显，且二苯胺试剂的配制需要用浓硫酸，大多数学校不具备配制二苯胺试剂的条件。因此本实验在时间允许的条件下，可以用细胞核染剂，制作临时装片，于显微镜下观察。 ㈢实验延伸

本实验属于验证实验，教师应当在验证的基础上引导学生的自主探究，鼓励学生分析已学知识点之间的联系。因此在实验教学中引导学生分析粗提取的DNA中有哪些杂质，如何检测这些杂质。这样使得选修部分的实验与必修一部分的知识：“糖类、蛋白质和脂肪的检测”、“酶的作用特点”相联系。对于DNA的鉴定，鼓励学生通过查阅资料了解其他鉴定DNA的方法。

总之，简化后的“DNA的粗提取与鉴定”实验，使用简单的步骤和易得的材料，即使在家中学生也能进行，更加激发了学生对生物学科的学习兴趣。

五、教学过程设计 ㈠实验准备 1.教师准备

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⑴学生两人分为一组。 ⑵实验材料：香蕉、菠萝

⑶实验用具：玻棒、牙签、烧杯、量筒、研钵、纱布、试管、试管架、温度计等。 ⑷实验试剂：体积分数为95%的酒精、蒸馏水、自来水（至少实验前15min烧至60℃）、甲基绿染色剂等。

图1 实验材料、用具及试剂

2.学生准备

⑴预习“DNA的粗提取和鉴定”，初步了解DNA的理化性质和基本形态特征 ⑵查阅资料，了解DNA的粗提取和鉴定的其他方法 ⑶进行分组

㈡教学过程

【创设情境 导入新课】

[教师提问]生物体主要的遗传物质是什么？存在于细胞的什么结构中？ [学生回答]DNA是主要的遗传物质，在真核细胞内，主要存在于细胞核。 [教师活动]但是，仅仅从课本上认识DNA，就像“雾里看花、水中望月”。今天我们将学习怎样从生物体内提取DNA，并做鉴定实验。

【合作交流 解读探究】 [基本知识的学习]

1.提取生物大分子的基本思路：

选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。 2.生物大分子的类型：

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主要指蛋白质、核酸和糖类等。 3.提取DNA的基本思路：

根据DNA在细胞中的位置，利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。 [师生讨论]

1.如何去除细胞膜和细胞核膜？ 2.如何去除蛋白质？ 3.如何析出DNA? 4.如何鉴定DNA? [学生分组实验] ⑴制备提取液

①取80 mL蒸馏水和3gNaCl于100mL烧杯中，搅拌，至NaCl完全溶解；②取10mL厨房用洗洁剂于溶液中，并向溶液中补足蒸馏水至100mL，在避免起泡的情况下将溶液搅拌均匀。

[实验目的] 厨房用洗洁剂有利于溶解细胞膜和细胞核膜，NaCl能去除与DNA结合在一起的组蛋白。 ⑵制备香蕉研磨液匀浆

取约半根去皮香蕉，剪碎置于研钵中，充分研磨。 [实验目的]分离细胞，以便其余提取液充分接触。 ⑶粗提取DNA

①将提取液和香蕉匀浆混合于烧杯，置于60℃水浴中，搅拌15min后冷却。②用双层纱布过滤混合液于小烧杯中。

[实验目的] 破坏细胞膜和细胞核膜，将DNA释放出来。用60℃温水可以加速细胞膜破裂的速度，并有助与降低某些降解DNA酶的活性。过滤后获得了含DNA的液体。

⑷去除蛋白质，析出DNA

①在试管中加入5mL过滤后的液体，加入1mL菠萝汁，轻摇试管，让菠萝汁与滤液充分接触，静置2-3min；②向上述试管内缓慢倒入等体积95%的酒精，注意不要让酒精和滤出液混合在一起，静置5 min，让DNA析出。

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[实验目的]因为DNA和组蛋白结合在一起，所以要用蛋白酶去除组蛋白。菠萝中含有菠萝蛋白酶，可以将蛋白质催化分解。DNA溶于水但不溶于酒精，因此加入酒精能让DNA析出。

[实验结果]在上层酒精中可以看到像白色絮状物，这就是香蕉的DNA。

图2 析出的DNA(静置5min后) 图3 析出的DNA（静置10min后） ⑸DNA的鉴定

用刮毛的牙签提取试管中的DNA，用甲基绿染液染色，制作临时装片。显微镜下观察。

[实验目的]甲基绿能使DNA显色，显微镜下可观察到着色的DNA。 【复习小结 巩固提升】

[教师活动]在这个实验中，你认为注意事项有哪些？除了实验中用到的DNA粗提取和鉴定方法，你还知道哪些方法可以用于DNA粗提取和鉴定？

[学生交流]1.实验中实验材料的选择、实验试剂的使用等都会影响实验的结果。 2.学生交流查阅到的资料。

六、教学反思及自我评价

学生在本节实验课的教学过程中，在讨论的基础上，结合教材知识和实验室条件，对DNA的粗提取和鉴定的实验材料、实验步骤、实验仪器等进行了简化。在整个实验过程中，学生不仅利用了理论知识，提高了分析问题、解决问题的能力，还感受到书本知识的发展价值，养成了严谨的科学态度，培养了团队合作的精神，取得了良好的教学成果。

经简化后的实验方案取得的实验结果明显，可以广泛适用于受到实验材料、试剂、仪器限制的普通高中。

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