DNA的粗提取與鑒定試驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)一、教學(xué)背景分析教材分析】生物體的性狀之所以能夠遺傳給后代， 是由于生物體內(nèi)具有 DNA或 RNA這些遺傳物質(zhì)。 通過(guò)必修 2遺傳與進(jìn)化的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了證明 DNA是主要的遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證 據(jù)。那么 DNA究竟是什么樣的呢？本課題通過(guò)嘗試對(duì)植物或動(dòng)物組織中的DNA進(jìn)行粗提取，了解 DNA的物理化學(xué)性質(zhì)，理解 DNA粗提取以及 DNA鑒定的原理，使學(xué)生對(duì) DNA有一定的 感性認(rèn)識(shí)?！?DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)”在普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)和考試大綱對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容考 查的要求中屬 D級(jí)要求，新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)，高考對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目己吮戎匾仓鹉昙哟蟆?學(xué)生通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，可進(jìn)

2、一步提高動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力?！緦W(xué)情分析】通過(guò)必修 2遺傳與進(jìn)化的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解了證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，知道生物體的形狀之所以能夠遺傳給后代，是由于生物體內(nèi)具有DNA或 RNA這些遺傳物質(zhì)。通過(guò)本課題的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì) DNA有一定的感性認(rèn)識(shí)。二、教學(xué)目標(biāo)【知識(shí)目標(biāo)】本實(shí)驗(yàn)通過(guò)嘗試對(duì)植物或動(dòng)物組織中的 DNA進(jìn)行粗提取，了解 DNA的物理化學(xué)性質(zhì)， 理解 DNA粗提取方法以及 DNA鑒定的原理內(nèi)容?！灸芰δ繕?biāo)】1. 實(shí)驗(yàn)中能運(yùn)用已有的知識(shí)，選擇實(shí)驗(yàn)材料用具；2. 通過(guò)具體的材料，學(xué)生嘗試課題研究，體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過(guò)程。3. 初步掌握 DNA的粗提取和鑒定的方法4. 在對(duì)實(shí)驗(yàn)原

3、理、步驟的理解和分析過(guò)程中發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。5. 熟悉粗提取生物大分子的的一般性方法情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)】1. 通過(guò)小組之間的分工合作，逐漸養(yǎng)成協(xié)作精神；2. 通過(guò)科學(xué)與數(shù)學(xué)的整合，逐漸形成簡(jiǎn)約、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S品質(zhì)；3. 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度三、教學(xué)重難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】DNA的粗提取與鑒定方法及其相關(guān)原理【 教學(xué)難點(diǎn) 】DNA的粗提取與鑒定方法及其相關(guān)原理四、實(shí)驗(yàn)實(shí)施準(zhǔn)備【教師準(zhǔn)備】1. 分組。學(xué)生平均分配，兩人一組。2. 實(shí)驗(yàn)用具。移液管、燒杯、滴管、玻璃棒、研缽、冰箱、濕紗布、試管、離心機(jī)、 水浴鍋等。3. 材料。加抗凝劑的雞血4. 實(shí)驗(yàn)試劑。 0.1g/mL 檸檬

4、酸鈉 蒸餾水 2mol/L 無(wú)水乙醇 二苯胺試劑 【學(xué)生準(zhǔn)備】1. 預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)“ DNA粗提取和鑒定”，初步了解 DNA的理化性質(zhì)和基本形態(tài)特征。2. 進(jìn)行分組。3. 查閱資料，了解 DNA的取樣的方法和來(lái)源4. 通過(guò)課前準(zhǔn)備，學(xué)生進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)興趣，再次激發(fā)實(shí)驗(yàn)探究的熱情；較大程度上 節(jié)省了課堂時(shí)間；為探究實(shí)驗(yàn)的成功打基礎(chǔ)。五、教學(xué)方法【教法】 任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、直觀演示法【學(xué)法】 自主學(xué)習(xí)法、合作交流法 動(dòng)手操作法六、教學(xué)媒體黑板、多媒體計(jì)算機(jī)七、課時(shí)安排 該實(shí)驗(yàn)的操作簡(jiǎn)單，不需要大量繁雜的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)，調(diào)查等實(shí)驗(yàn)步驟，故兩個(gè)課時(shí)就可 超額完成。八、教學(xué)過(guò)程程序 及時(shí) 間安 排教師行為預(yù)設(shè)學(xué)生 活動(dòng)設(shè)

5、計(jì)意圖引入引入主題： 我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了 DNA的有關(guān)學(xué)習(xí) ，這節(jié)課，傾聽(tīng)思開(kāi)門(mén)見(jiàn)山，實(shí)驗(yàn)我們一起學(xué)習(xí)“ DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)技術(shù)?？际箤W(xué)生明白教學(xué)板書(shū)： DNA的粗提取與鑒定DNA提取技5minDNA的提取技術(shù)是整個(gè)基因工程技術(shù)基礎(chǔ)。無(wú)論人類(lèi)術(shù)的重要阿波羅計(jì)劃”的人類(lèi)基因組計(jì)劃以及熟知的親子鑒定，思考、回答問(wèn)性，激發(fā)學(xué)DNA提取技術(shù)都是其中基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。對(duì)于 DNA，我們只 在書(shū)本中了解它， 但是接下來(lái)我們將親手提取出細(xì)胞內(nèi) 的 DNA，并做鑒定實(shí)驗(yàn)。題生學(xué)習(xí)的興 趣及探究熱 情，主動(dòng)思 考回顧基礎(chǔ)知 識(shí)DNA這節(jié)課，我們一起學(xué)習(xí) DNA的粗提取與鑒定技術(shù)。使學(xué)生明白粗提首先，我們應(yīng)該選取合

6、適的實(shí)驗(yàn)材料為什么要選取和問(wèn)題：教材中列舉了很多中材料， 請(qǐng)你從中選出 2-3 種?；卮?、思考用雞血細(xì)胞定的原則：凡是含有 DNA的生物材料都可以考慮，但是，選液為材料，實(shí)驗(yàn)用 DNA含量相對(duì)較高的生物組織，成功的可能性更大。深對(duì)探究性步驟：那么教材中選擇雞血細(xì)胞液作為實(shí)驗(yàn)材料， 而相對(duì)于其實(shí)驗(yàn)的過(guò)程(50他材料雞血細(xì)胞液，有什么優(yōu)點(diǎn)呢？及原則的理分鐘）1. 雞是真核生物，真核生物的 DNA都在染色體上。2. 鳥(niǎo)類(lèi)的血細(xì)胞核大， DNA多（從核 DNA數(shù)目來(lái)看，豬 38條，雞 78條，哺乳動(dòng)物血 0條，獼猴桃 58條，洋蔥 16條，豌豆 14 條，菠菜 12 條，大腸桿菌 1 條）3. 不需要

7、破除細(xì)胞壁選用雞血細(xì)胞液還有一個(gè)好處雞血比較容易獲得， 那么我們?yōu)槭裁床挥貌溉閯?dòng)物的紅細(xì)胞呢？哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核解問(wèn)題：雞血細(xì)胞液可以直接用嗎？檸檬酸鈉抗凝破碎 細(xì)胞， 釋放 DNA問(wèn)題：雞血細(xì)胞雖然沒(méi)有細(xì)胞壁，但是依然有細(xì)胞膜， 以你所學(xué)的知識(shí)， 有什么比較簡(jiǎn)便但是可行的方法可以 破碎細(xì)胞膜？生物會(huì)考的實(shí)驗(yàn)是質(zhì)壁分離，你還記得方法和原理嗎 ?所以為了破碎雞血細(xì)胞，我們可以反其道而行之，在雞 血細(xì)胞液中加入一定量的蒸餾水，使其吸水脹破，達(dá)到 破碎細(xì)胞的目的。加入蒸餾水的同時(shí)，要用玻璃棒進(jìn)行攪拌 方法：?jiǎn)蜗?，快速?5min，速度力量不要過(guò)于猛烈，防 治打碎 DNA。目的：加速血細(xì)胞

8、破裂問(wèn)題：這是我們獲得的將是含有細(xì)胞膜、細(xì)胞器的碎片 液體，我們?nèi)绾纬醪将@得含有 DNA的液體 ?過(guò)濾可以用濾紙過(guò)濾嗎？ 不可以，孔徑太小。需要用到 3-4 層紗布，除去一些顆 粒較大的雜質(zhì)，獲得含有 DNA的濾液。這時(shí) DNA在哪里？ 濾液里。板書(shū)： 破碎細(xì)胞，釋放 DNA 對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞我們可以利用細(xì)胞的滲透壓來(lái)破碎細(xì)胞， 但是很多情況下，人們不得不面對(duì)植物材料，那么我們 是不是還可以通過(guò)加入一定量的蒸餾水來(lái)漲破細(xì)胞 呢？ 植物細(xì)胞有細(xì)胞壁的支持和保護(hù)，因此吸水不會(huì)漲破。 我們通常通過(guò)研磨來(lái)破碎植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。 在研磨的 過(guò)程中，一般還會(huì)加入洗滌劑和食鹽。洗滌劑的作用： 洗滌劑也分為親水基

9、團(tuán)和親脂基團(tuán)， 可以與細(xì)胞膜中的 蛋白質(zhì)結(jié)合，使之溶解，進(jìn)而瓦解細(xì)胞膜。食鹽的作用： 食鹽中主要含有 NaCl，有利于 DNA的溶解學(xué)生回答討論、思考使學(xué)生知道 破碎動(dòng)物細(xì) 胞的方法和 原理，激發(fā) 學(xué)生的探究 思維去除 濾液 中的 雜質(zhì)問(wèn)題：這時(shí)的濾液可能含有哪些細(xì)胞成分？ 主要有 RNA、核蛋白、多糖等 那么我們應(yīng)該如何將 DNA單獨(dú)分離出來(lái)？ 板書(shū)： 去除濾液中的雜質(zhì) 提取生物大分子的基本思路是選用一定的物理或化學(xué) 方法分離具有不同物理或化學(xué)性質(zhì)的生物大分子。 對(duì)于 DNA的粗提取而言，就是要利用 DNA與 RNA、蛋白質(zhì)和 脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面的差異，提取 DNA，去除 其他成分。

10、背景介紹 ;DNA的溶解性 圖片： DNA在 NaCl溶液中的溶解度曲線(xiàn) 問(wèn)題：在什么濃度下， DNA的溶解度最?。?DNA在 NaCl 溶液中 的溶解度是如何變化的？在 NaCl 溶液濃度低于 0.14 mol/L 時(shí) DNA的溶解度隨 NaCl溶液濃度的增加而逐漸降低；在 0.14 mol/L 時(shí)， DNA溶解度最??；當(dāng) NaCl 溶液濃度繼續(xù)增加時(shí)， DNA的 溶解度又逐漸增大。如何通過(guò)控制 NaCl 溶液的濃度使 DNA在鹽溶液中溶解 或析出？當(dāng)氯化鈉的物質(zhì)的量濃度為 2 mol L 時(shí)， DNA的溶解 度最大，濃度為 014 molL時(shí)，DNA的溶解度最低。 利用這一原理，可以使 D

11、NA在鹽溶液中溶解或析出為什么反復(fù)地溶解與析出 DNA，能夠去除雜質(zhì)？ 用高濃度的鹽溶液溶解 DNA，能除去在高鹽中不能溶解 的雜質(zhì)；用低鹽濃度使 DNA析出，能除去溶解在低鹽溶 液中的雜質(zhì)。第一步：在濃度較高的 NaCl 溶液溶液中核蛋白容易解聚，游離 出的 DNA溶解在溶液中。方法：在溶液中加入兩倍體積的濃度為 2mol/L 的 NaCl 溶液，用玻璃棒沿一個(gè)方向攪拌 1min，使 DNA充分溶解。 板書(shū)：（1）溶解細(xì)胞核內(nèi)的 DNA 第二步：加蒸餾水降低 NaCl 溶液濃度，使 DNA析出。 方法：緩慢貼壁加入蒸餾水，并輕輕地沿一個(gè)方向不停 地均勻攪拌，以利于 DNA分子的附著和纏繞。同

12、時(shí)應(yīng)注 意控制加水量， 使 NaCl 溶液的終濃度為 0.14mol/L ，直 到溶液中絲狀物不再增加時(shí)為止。板書(shū)：（2）DNA的析出在剛才實(shí)驗(yàn)中我們利用 DNA在不同濃度 NaCl 溶液中溶思考、回答 觀看思考并回答使學(xué)生懂得 DNA的提取 分離純化方 法以及使學(xué) 生掌握鹽析 法的原理與 方法解度不同的特性，去除雜質(zhì)。 DNA析出為止DNA 的初 步純 化們剛才說(shuō)了 DNA提取技術(shù)是分子生物學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)， 但 如果提取的 DNA量不夠且其中含有較多雜質(zhì)， 是無(wú)法用 于其它操作的。所以我們必須對(duì) DNA進(jìn)行進(jìn)一步的純化。 原理也是 DNA的溶解性。背景介紹：DNA不溶于酒精溶液，但是細(xì)胞中的某

13、些蛋白質(zhì)則溶于 酒精。在實(shí)驗(yàn)中，我們可以使用預(yù)冷的酒精，使 DNA能 夠更好地凝結(jié)方法：將 DNA粘稠物再溶解，繼續(xù)用 2mol/L 的 NaCl 溶液 20mL 溶解 DNA黏稠物，仍舊沿一個(gè)方向不停攪拌 3min，使 DNA充分溶解。過(guò)濾: 用 34 層紗布進(jìn)行過(guò)濾，濾去雜質(zhì)，收集含有 DNA 的濾液。純化：向?yàn)V液中貼壁緩慢加入 50mL 預(yù)冷的體積份數(shù)為 95%乙醇，并用玻璃棒朝一個(gè)方向緩慢、均勻地?cái)嚢瑁?溶液中會(huì)出現(xiàn) DNA絲狀物。板書(shū)： DNA的初步純化 預(yù)冷的酒精具有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 抑制核酸水解酶活性，防止 DNA降解2. 降低分子運(yùn)動(dòng)，易于形成沉淀析出3. 低溫有利于增加 DNA

14、分子柔韌性，減少斷裂觀看 思考、討論、 回答 思考 思考、討論DNA 的鑒 定原理介紹：二苯胺法在沸水浴的條件下， DNA遇二苯胺變藍(lán)。 方法：溶解：在物質(zhì)的量濃度為 2mol/L 的 NaCl 溶液 5mL，放 入絲狀物，用玻璃棒攪拌，使之溶解。顯色：加入 4mL的二苯胺試劑?；旌暇鶆蚝螅瑢⒃嚬苤?于沸水中加熱 5min。問(wèn)題：如果溶液變藍(lán)是否能說(shuō)明 DNA的存在 ? 設(shè)置對(duì)照組： 在 5mL體積的 2mol/L 的 NaCl 溶液中加入 4mL的二苯胺試劑，置于沸水中加熱 5min。 對(duì)比：除了可以使用二苯胺法，還有什么方法可以鑒定 DNA？ 用甲基綠溶液直接滴在有 DNA絲狀物的載玻片或

15、玻棒 上，呈藍(lán)綠色反應(yīng)。只用一種即可，不混合用。前者要 加熱，后者不加熱 板書(shū)： DNA的鑒定思考、討論、 回答使學(xué)生知道DNA鑒定的 原理和方法結(jié)束 部分 10min我根據(jù)所需分離物質(zhì)與其他物質(zhì)物理或者化學(xué)性質(zhì)的 不同，來(lái)提取生物大分子物質(zhì)。而通過(guò)今天的學(xué)習(xí)，我 們知道 DNA有以下物理或者化學(xué)的特性是與其他生物大 分子物質(zhì)不同的：在 NaCl 溶液濃度低于 0.14 mol/L 時(shí)， DNA的溶解度隨 NaCl 溶液濃度的增加而逐漸降低；在 0.14 mol/L 時(shí)， DNA溶解度最?。划?dāng) NaCl 溶液濃度繼續(xù)增加時(shí)， DNA的 溶解度又逐漸增大。DNA不溶于酒精溶液，但是細(xì)胞中的某些物質(zhì)則可以溶 于酒精。利用這一原理，可以將 DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步分 離蛋白酶能水解蛋白質(zhì)，但是對(duì) DNA沒(méi)有影響 大多數(shù)蛋白質(zhì)不能忍受 6080C 的高溫，而 DNA在 80C以上才會(huì)變性 洗滌劑可以溶解細(xì)胞的細(xì)胞膜，去除脂質(zhì)和蛋白質(zhì) , 但 對(duì) DNA沒(méi)有影響思考、做筆記總結(jié)知識(shí) 點(diǎn)，擴(kuò)展同 學(xué)的知識(shí)， 培養(yǎng)他們探 究其他生命 物質(zhì)的渴望在沸水浴的條件下， DNA遇二苯胺變藍(lán)。 因此，我們可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)破碎細(xì)胞，釋放 DNA 溶解細(xì)胞核內(nèi)的 DNADNA的析出 DNA的初步純化 DNA的鑒定完成 DNA的粗提取與鑒定視頻： DNA的粗提取與鑒定板書(shū) 設(shè)計(jì)DNA的粗提取與