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实验:DNA的粗提取与鉴定

 

一、一周知识概述

1、实验:DNA的粗提取与鉴定的实验目的、实验原理;

2、实验:DNA的粗提取与鉴定的实验方法与步骤;

3、实验过程中的注意事项。

二、学习重难点

1、该实验的实验原理。

2、该实验的实验方法和步骤。

三、重难点精析

(一)实验目的

  1、了解生物组织中DNA的存在部位和形式。

  2、初步掌握DNA的粗提取和鉴定的方法。

  3、观察提取出来的DNA物质。

(二)实验原理

  鸟类血液中红细胞有细胞核,细胞核内 DNA与蛋白质结合成染色质。利用DNA在0.14mol/L的氯化钠溶液中溶解度最低,而蛋白质此时的溶解度高的特点,可以使DNA与蛋白质分离,形成沉淀析出,通过过滤,得到粗提取的滤出物DNA。再利用DNA不溶于酒精,但细胞中的其他物质可溶于酒精的特点,进一步提取出含杂质较少的DNA。

  利用DNA遇二苯胺(沸水浴)成蓝色的特性,可以鉴定提取的DNA。

(三)实验材料

  鸡血细胞液:先配备10%的柠檬酸钠溶液,按180mL新鲜鸡血混合100mL10%柠檬酸钠溶液的比例,立即将血液与柠檬酸钠充分混合,同时用玻璃棒搅拌以免凝血。然后,用离心机以2000转/min的速度离心4min后,用吸管除去离心管上清液,就可获得所需的鸡血细胞悬液。每组大约需要5—10mL鸡血细胞悬液。如果无离心机,可将与柠檬酸钠充分混合的血液置于冰箱内,静置一天,使血细胞自行沉淀后,也可获得所需的鸡血细胞悬液。

(四)试剂与仪器

1、2mol/L的NaCl溶液

  称取117g的NaCl,加蒸馏水至1000mL,使之完全溶解,即可获得2mol/L 的NaCl,须按此配方配备大量的2mol/L 的NaCl。

2、二苯胺试剂

  A液——1.5g二苯胺溶于100mL冰醋酸中,再加1.5mL浓硫酸,用棕色瓶保存。B液——体积分数为0.2%的乙醛溶液。实验前,将0.1mL的B液加入到10mL的A液中,现配现用。

3、0.015mol/L的NaCl溶液

  称取0.88g氯化钠加蒸馏水至1000mL,使之完全溶解。

4、塑料杯和试管

  DNA易吸附在玻璃器皿上,用塑料杯和试管可减少提取过程中DNA的损失。

(五)实验方法与步骤

1、提取细胞核物质

  取5—10mL鸡血细胞悬液入烧杯中,加蒸馏水20mL,同时,用玻璃棒沿一个方向快速充分搅拌,使血细胞过度吸水破裂,细胞核内物质释放出来,然后用纱布过滤取其滤液。

2、溶解核内的DNA

  在滤液中加入2mol/L的NaCl40mL,并用玻璃棒沿一个方向搅拌1min,核中DNA游离并充分溶解,染色质中的DNA和蛋白质分离。

3、析出DNA黏稠物

  沿烧杯内壁缓慢加入蒸馏水,同时用玻璃棒沿一个方向不停地轻轻搅拌。由于溶液浓度的下降,使得 DNA溶解度下降,蛋白质溶解度上升,DNA析出成白色丝状黏稠物,当黏稠物不再增加时,停止加入蒸馏水。

4、滤取DNA黏稠物

  用多层纱布过滤,取纱布上 DNA的黏稠物。

5、DNA黏稠物再溶解

  取含DNA的黏稠物放入桡杯内,加入2mol/L的NaCl溶液40mL,用玻璃棒沿一个方向不停搅拌3min,使黏稠物尽可能多地溶解。

6、过滤含DNA的氯化钠溶液

  用两层纱布过滤含 DNA的氯化钠溶液,取其滤液。

7、提取含杂质较少的DNA

  在滤液中加入冷却的无水乙醇,并用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌,由于 DNA不溶于酒精,会出现乳白色丝状物,用玻璃棒将丝状物卷起,并用滤纸吸去表面的水分。

8、DNA的鉴定

  两支试管中各加入0.015mol/L的NaCl溶液5mL,将丝状物放入其中一支试管中,搅拌使其充分溶解后,向两支试管中分别加入4mL 二苯胺试剂,混匀后沸水溶中加热5min,待试管冷却后,比较两试管的颜色变化,将发现加入DNA的试管中的溶液呈蓝色,从而鉴定DNA的存在。

(六)注意事项

  (1)制备鸡血细胞液时,要在取新鲜鸡血的同时加入抗凝剂,使血液分层,取下层血细胞沉淀。

  (2)获取较多DNA的关键是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,核内物质释放出来。

  (3)实验中共有3次过滤。过滤时使用的纱布层数与取其滤液或黏稠物有关。第1、3次要取其滤液,使用的纱布为1—2层,第2次是要取其滤出的黏稠物,使用的纱布为多层。

  (4)实验中有6次搅拌,除最后一次搅拌外,前5次搅拌要朝向一个方向,并且在析出DNA,DNA再溶解和提取中,各步搅拌都要轻缓,玻璃棒不要直插烧杯底部,防止DNA分子断裂。

  (5)实验中有两次使用蒸馏水。一次在第1步,加水是为了使血细胞吸水膨胀破裂,加水后必须充分搅拌,不应少于5min,使血细胞充分破裂;第二次加蒸馏水是在第3步,加水是为了稀释氯化钠溶液。

  (6)实验中有三次加氯化钠溶液。在步骤2中,当加入氯化钠后,必须充分晃动烧杯,使二者混合均匀,加速染色质中DNA与蛋白质分离,使DNA充分游离,并溶解在氯化钠溶液中。在步骤5中,加氯化钠溶液也是为了DNA的再溶解,不过这时溶液中蛋白质含量已很少。在步骤8中,加的NaCl溶液的浓度比前2次低的多,但还是为溶解DNA。

  (7)在步骤7中,必须使用冷酒精(至少在5℃以下存放24h),并且将1份含DNA的NaCl溶液加入到2份的冷酒精中。如果悬浮在溶液中的DNA丝状物较少,可将混合液放入冰箱中再冷冻几分钟。

  (8)本实验成功的关键,是保证提取到足量且较纯净的DNA。因为DNA在细胞中含量少,所以在下列步骤中应特别注意:在步骤1中使用的鸡血的量要在180mL左右。提取细胞核物质时要充分搅拌5min以上。在步骤2中要充分晃动烧杯,在步骤3中加蒸馏水要控制好量,同时应用玻璃棒缓缓搅动使DNA聚集其上。在第4步中要使用多层纱布过滤,在第5步中要充分搅伴,在第7步中使用冷酒精。因为DNA易吸附在玻璃容器上,所以实验中最好使用塑料烧杯和试管,以减少DNA的损失。

  (9)盛放鸡血细胞液的容器和实验中的烧杯和试管最好也是塑料制的,因为玻璃制品表面带电荷,DNA中的磷酸基带相反的电荷,会被吸附于玻璃表面,减少DNA含量。

(七)实验现象与讨论

  最后一次搅拌时,玻璃棒上会有乳白色丝状物出现,这就是DNA。用二苯胺试剂鉴定时会发现试管中溶液呈蓝色。

  本实验较为复杂,对材料的量以及实验过程有较高要求。

  讨论1、为什么在第4步“滤取DNA粘稠物”中纱布上的DNA粘稠物有的为血红色?

  讨论2、有的同学在最后一步“DNA的鉴定”中,发现两支试管的颜色变化不很明显,其原因是什么?

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