高中人教版 (新课标)DNA的粗提取与鉴定教学设计

这是一份高中人教版 (新课标)DNA的粗提取与鉴定教学设计，共6页。教案主要包含了基础知识，DNA的粗提取与鉴定的实验设计，课题成果评价等内容，欢迎下载使用。
教材版本
人民教育出版社 生物选修一
章节
第五章 第1节
课题
DNA的粗提取与鉴定
授课时数
2
教学目标
知识与能力
1、通过教师讲解，尝试对植物或动物组织中的DNA进行粗提取，简述DNA的物理化学性质。
2、通过资料分析、阅读文本，能够概述DNA粗提取与鉴定的原理。
学科素养
（1）基础知识（DNA的物理化学性质；利用DNA的性质进行实验设计和操作）；
（2）基本技能（掌握DNA提取技术，能利用DNA的性质进行实验设计和操作）；
（3）基本思想（通过对DNA的粗提取的实验过程的设计及操作，锻炼科学的思维方法，培养实事求是的科学态度）；
（4）基本活动经验（通过课下查阅DNA提取与鉴定的资料，关注学生科学态度的教育，拓展学生视野）。
教学分析
教材内容分析
教材主要从DNA、RNA、蛋白质和脂质的理化性质的差异入手，系统介绍如何利用其相应原理，进行粗提取和鉴定。
教学重点
DNA的粗提取和鉴定方法。
教学难点
DNA的粗提取和鉴定方法。
学情分析
通过必修课本的学习，学生已经对DNA、RNA、蛋白质和脂质的理化性质有一个初步的了解，要求学生能够进一步掌握如何利用其理化性质对DNA进行粗提取和鉴定。
学法指导
通过对DNA、RNA、蛋白质和脂质的理化性质的回顾和学习，讨论粗提取和鉴定DNA的思路，从而理解实验设计的基本过程。
教学内容
补充修订
引入新课
酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物。无论是果汁制作过程中使用的果胶酶还是加酶洗衣粉中的酶制剂，都是从细胞中提取出来的。当然，如何从细胞中提取我们需要的物质，需要根据相应物质的理化性质，使用不同的方法来进行。
从今天开始，我们学习生物化学成分的提取与改造技术。
讲授新课
一、基础知识
（一）提取DNA的方法
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、提取DNA的基本思路
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。
3、DNA的溶解性
①根据DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线图，思考在什么浓度下，DNA的溶解度最小？DNA在NaCl溶液中的溶解度是如何变化的？
在NaCl溶液浓度低于0.14 ml/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的增加而逐渐降低；在0.14 ml/L时，DNA溶解度最小；当NaCl溶液浓度继续增加时，DNA的溶解度又逐渐增大。
②如何通过控制NaCl溶液的浓度使DNA在盐溶液中溶解或析出？当氯化钠的物质的量浓度为2 ml/L时，DNA的溶解度最大，浓度为0.14ml/L时，DNA的溶解度最低。利用这一原理，可以使DNA在盐溶液中溶解或析出。
4、DNA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可以溶于酒精。利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步分离。
5、DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性
①蛋白酶能水解蛋白质，但是对DNA没有影响。
②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洗涤剂可以溶解细胞的细胞膜，去除脂质和蛋白质，但对DNA没有影响。
6、DNA的鉴定
①DNA与二苯胺（沸水浴）会染成蓝色，因此，二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。
②甲基绿（蓝绿色）。
二、DNA的粗提取与鉴定的实验设计
（一）实验材料的选取
1、材料：鱼卵、猪肝、菜花、香蕉、鸡血、哺乳动物的红细胞、猕猴桃、洋葱、豌豆、菠菜、在液体培养基中培养的大肠杆菌，（从中选取2～3种实验材料）。
2、原则：凡是含有DNA的生物材料都可以考虑，但选用DNA含量相对较高的生物组织，成功的可能性更大。
（二）破碎细胞，获取含DNA的滤液
1、动物细胞
动物细胞的破碎较易，例如，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。
讨论：为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？
答：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、植物细胞
①植物细胞需要先用一定的洗涤剂和食盐溶解细胞膜。
讨论：加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么？
答：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。
②实例：提取洋葱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。
讨论：如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？
答：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。
（三）去除滤液中的杂质
为了纯化提取的DNA需要将滤液作进一步处理
讨论：此步骤获得的滤液中可能含有哪些细胞成分？
答：可能含有核蛋白、多糖和RNA等杂质和DNA。
讨论：为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质。
答：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。
讨论：为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质
答：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。
讨论：方案二与方案三的原理有什么不同？
答：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。
方案二利用了酶的专一性；方案三利用了DNA的稳定性。
（四）DNA的析出与鉴定。
1、DNA的析出
DNA的析出用的是与滤液体积相等的冷却的酒精溶液（体积分数为95%），静置2－3min，溶液中会出现白色丝状物，这就是粗提取DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分。
2、DNA的鉴定
鉴定DNA时在试管中先加入物质的量的浓度为2ml/L的NaCl溶液5ml于两只试管中，其中一只加入DNA丝状物，各加入二苯胺4ml试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min,待试管冷却后，比较两只试管中溶液颜色的变化，看看溶解有DNA的溶液是否有蓝色。
（五）讨论
（1）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？分别在哪一步？
答：整个实验共“两次蒸馏水，三次过滤，两次析出，六次搅拌”
①两次蒸馏水
第一次：细胞吸水胀破 第一步
第二次：使DNA黏稠物析出 第三步
②三次过滤
第一次：DNA存在于滤液里 第一步
第二次：DNA被留在纱布上 第四步
第三次：DNA存在于滤液里 第六步
过滤时使用的纱布层数与需用滤液或黏稠物有关，第二次要用其滤出的黏稠物有关，所以要使用多层纱布，第一次和第三次均要用其滤液，使用的纱布为2层。
③两次析出
第一次：用0.14 ml/L的NaCI溶液含杂质多 第三步
第二次：用冷却的95%的酒精 第七步
④六次搅拌：第一、二、三、五、七、八步
其中除第八步外，其余均要朝一个方向搅拌，在第三、五步搅动还要轻缓，玻璃棒不要直插烧杯底部，这样才能保证得到完整的DNA（准备阶段还有1次）。
（2）为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质？
答：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。
四、课题成果评价
（一）是否提取出了DNA
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。
（二）分析DNA中的杂质
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。
（三）不同实验方法的比较
对于不同的实验方法，本课题可以采用分组的方法进行研究。首先选取不同的实验材料，其次同种材料还可以采用不同方法，从多方面比较实验结果，如DNA的纯度、DNA的颜色、二苯胺显色的深浅等，看看哪种实验材料、哪种提取方法的效果更好。
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