师：现在是高二人教版生物学选择性必修3第三章第一节重组 DNA 技术的基本工具第二课时。在与犯罪针锋相对的作战中，DNA技术发挥着越来越重要的作用，有着传统指纹检验等取证方法无法匹敌的优势。DNA技术可以成为不说话的证人，在法庭上可作为可靠的直接证据。它比口供易得，比测谎有利，比图像侦查更难以躲避，比指纹更不易销毁。现在犯罪分子几乎都掌握了不留下指纹的反侦查方式，或者能够躲避摄像头作案，但要想清除掉现场留下的DNA信息却是绝对不可能的。所以，DNA技术在刑事侦破等领域发挥着极其重要的作用。而这些技术都离不开一个最基础的工作，那就是先要把DNA提取出来。今天我们就来学习DNA的粗提取与鉴定。本节课的学习目标：一是了解DNA的物理和化学性质，理解DNA粗提取与鉴定的原理；二是学会DNA粗提取的方法，以及利用二苯胺试剂对DNA进行鉴定。俗话说三思而后行，在正式开展实验前，我们应该勤于思考，理清实验设计思路，方能事半功倍。要进行DNA的提取，首先要知道DNA分子存在于细胞的什么结构中呢？
生：在真核细胞中，DNA主要存在于细胞核中，线粒体、叶绿体中也有少量DNA。在原核细胞中，DNA主要存在于拟核。
师：非常好，这提示我们进行DNA粗提取，要对细胞进行破碎以释放DNA。那么细胞中的DNA是以什么形式存在的呢？
生：真核细胞中DNA主要是以染色体的形式存在，而染色体是由DNA和蛋白质结合而成。
师：没错，这提示我们在粗提取过程中要注重蛋白质的去除，才能获得纯度较高的DNA。那么细胞中除了DNA还有什么物质呢？
生：还有蛋白质、RNA、脂质、糖类等。
师：那我们如何提取DNA并去除其他成分呢？同学们可以联想我们高一时做的一个物质提取与分离实验作为参考，也就是叶绿体中色素的提取与分离实验。当时我们是如何提取并分离叶绿体中4种色素的呢？
生：叶绿体中的色素可以溶解于无水乙醇等有机溶剂中，所以可以用无水乙醇来提取叶绿体中的色素，并且不同色素在层析液中的溶解度不同，导致扩散速度不同，从而将四种色素进行分离。
师：这个实验的原理是否会给你启发呢？在实验中，我们可以利用DNA和蛋白质、RNA、脂质等分子的理化性质方面的差异来提取DNA，去除其他成分。那么DNA和其他物质之间的理化性质有哪些差异呢？
生：DNA不溶于酒精，特别是体积分数为95%的冷酒精，但是细胞中的某些蛋白质会溶于酒精。
师：很好，利用这样的一个特点，我们可以将DNA和蛋白质进行分离。另外，我们发现DNA在氯化钠溶液中的溶解度呈现这样的曲线。请同学们观察图像，在什么浓度下DNA的溶解度最小？DNA在氯化钠溶液的溶解度是如何变化的呢？
生：通过观察图像，发现在0.14摩尔每升的氯化钠溶液中，DNA的溶解度最小。当氯化钠溶液浓度低于0.14摩尔每升时，DNA的溶解度会随着氯化钠溶液的浓度增加而逐渐降低。当氯化钠溶液浓度继续增加时，DNA的溶解度将逐渐增大。
师：那我们如何利用DNA在氯化钠溶液中的溶解特点将DNA与其他杂质分离呢？
生：可以选择适当浓度的盐溶液，使DNA充分溶解。通常选用两摩每升的氯化钠溶液溶解DNA，因为高浓度的盐溶液条件下，RNA还有大多数的蛋白质溶解度比较低，这样就能获得纯度较高的DNA。
师：非常好。另外，DNA及其他大分子物质对酶、高温和洗涤剂的耐受性也不同。蛋白酶能够水解蛋白质，但对DNA没有影响。大多数蛋白质不能忍受60 - 80摄氏度的高温，而DNA在80摄氏度以上才会……这样的两个特点对于DNA提取和纯化又有什么样的意义呢？
生：可以利用蛋白酶或者高温条件使蛋白质水解，这样就利于DNA和蛋白质的分离。另外，洗涤剂能够瓦解细胞膜，去除脂质和蛋白质，但对DNA没有影响。
师：为了验证粗提取得到的DNA是否成功，我们还需要对其进行鉴定。我们可以利用二苯胺试剂，在沸水浴条件下，DNA与二苯胺反应呈现出蓝色。学习了实验原理，下面我们就可以进行实验设计。第一步是实验材料的选取，这对于实验的成功至关重要。老师列举了一些实验材料，这些实验材料是否都能用于DNA粗提取呢？
生：哺乳动物成熟红细胞不可以，因为它没有细胞核和众多细胞器，也就不含DNA分子。
师：没错。那么剩下的这些实验材料你如何选择呢？在选取实验材料时，原则上凡是含有DNA的生物材料都可以考虑，但是选用DNA含量相对较高的生物组织，成功的可能性会更大。当然，实验操作的难易程度、材料成本等也可以作为选取实验材料的考虑因素。在这里，大肠杆菌是原核生物，一个大肠杆菌的拟核含有一个DNA分子，即使再加上它的质粒DNA，它的DNA含量也是相当少的，所以大肠杆菌不适合作为DNA粗提取的材料。剩余的实验材料该如何选择呢？
生：真核生物的DNA主要是以染色体的形式存在于细胞核中，所以可以通过它们所含的染色体数目进行初步判断，选用染色体数目相对较多的生物材料，从而提高DNA粗提取的成功率。