“DNA的粗提取与鉴定”实验教学的改进 论文.docx

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1、“DNA的粗提取与鉴定实验教学的改进摘要：依据生物学科核心素养的科学思维和科学探究目标，对“DNA的粗提取和签定“实验教学进行改进，由学生自主选择材料、合作探究比较不同材料的提取方法，在传统的二笨胺法检测DNA含量的实验基础上新增紫外光分光光度计检测、比对提取量，对经典实验进行拓展、升级。此外，针对实验中二茶胺试剂的用量进行改进，以实现用最少量的试剂出现明显现象。关健同：实验教学改进：DNA粗提取：紫外线分光光度计：吸光度引言：“DNA的粗提取与鉴定”是人教版高中生物选修1生物技术实践”第5率的课题。DNA的分离提取是分子生物学研究最基础的技术，DNA的提取质量直接影响到PCR扩增应因片段、限

2、制性胸切分析以及基因测序等下游实验的成败.教材以鸡血作为实验材料，但在实际操作时存在取材困难，操作繁琐，所用时间长，成功率较低等问题。所以多数教师会直接给学生.选定实验材料，并提供现成的实验步骤，加上实验数据多为“正结果”，往往也没有要求学生对实验结果进行汇报和评价等。学生缺少反思的“原动力”，不利于发现问题、分析问题和解决问题能力的培养，学生的学习枳极主动性不高，实验课的收获甚微，这也违背了生物学科核心素养的科学思维和科学探究的目标。因此，笔片对本实验教学进行改进，将验证性实脸转变为探究性实验，由学生自主选择材料，合作探究提取DNA,比较不同提取材料和方法的差异，并增加了采用紫外线分光光度计

3、检测DNA的实验内容，使相关知识的联系更紧密，让学生能从简单材料中提取DNA,体验和比较动植物DNA祖提取的过程及其差异并检测提取量,学生通过主动参与学习过程，激发/对生物学的兴趣，养成科学思维的习惯，形成积极的科学态度。课前梳理实验步骤如下：破碎细胞，获得含DNA的港液T去除浦液中的杂质今DNA的析出IDNA的鉴定。一、DNA粗提取实验的改进1 .实验原理（1）如果实验材料是植物细胞，可使用洗涤剂（含SDS）裂解细胞膜，使蛋白质变性，以利于蛋白版和DNA的分离。如果在研磨时加入适量的洗涤剂,既可促进DNA释放，又有助于DNA提取。2 2）DNA和蛋白质在不同浓度的NaQ溶液中溶解度不同，当N

4、ae1.的物质02的蛾浓度为2mo1.1.时，DNA的溶解度最大，浓度为014mo1.时，DNA的溶解度最低。因此在研解时加入一定量的食盐，有利于DNA的溶解。（3）根据院的专一性，利用嫩肉粉中的木瓜蛋白酹分解蛋白质。（4）由于DNA分子带有负电荷容易吸附在玻璃器皿上，可以将烧杯、玻璃棒换做塑料烧杯、木筷或牙签以提取较多的DNA“.植物材料的孩实验探究（1）材料用具草范、杏蕉、疥猴桃、菜花、体积分数为20%的洗洁栉、NaCk嫩肉粉、研磨液、二苯胺试剂、预冷的体积分数为95%的乙萌、计时器,试管、量筒、研钵、塑料烧杯、木筷、药勺、塑封袋、天平。（2）方法步骤释放DNA：学生通过查阅资料，选择了草

5、莓、香蕉、掰猴桃、菜花等多种植物材料进行实验”称取上述4种植物材料各20g,剪碎置于研钵中。加入相应处理试剂（食耗、洗涤剂、嫩肉粉），研磨IOmin,用双层纱布过滤研磨液，将滤液置于塑料烧杯中。租提取DNA:在研磨过滤之后，沿木筷从烧杯壁缓慢加入预冷的两倍体积的95%的乙酩，即可岸置观察丝状物的析出情况。2食盐+洗涤剂+嫩肉粉3食盐+洗涤剂4食盐+洗涤剂+，嫩肉粉殊猴桃5食盐+洗涤剂6食盐+洗涤剂+嫩肉粉菜花7食盐+洗涤剂8食盐+洗涤剂+嫩肉粉说明：析出DNA的量以及颜色变化用+表示量化情况，+表示非常多，+表示比较多，+表示多。预实收显示加入洗涤剂和嫩肉粉的顺序对DNA的析出量影响不大，所以

6、建议在正式实验时可以同时加入这两种成剂以节约实的时间，提高效率。实验中发现，菜花含水量少、细胞难破裂、DNA溶出量少，而香蕉、草隹果实松软，易于研磨，有利于DNA的释放（见图1、图2）；而香茂在所选的儿种水果中价格低廉，不受季节限制，故建议选择香蕉作实哙材料较为合适.此外有学生提出，如果采用乔蕉作为实验材料，能否有更为方便和有效的方法来破碎细胞呢？有学生想到用二氧化硅来帮助破碎细胞，另仃学生搜索到国外科学家采用装封袋揉挤的方法,在实施实验时发现加二氧化硅的一组难以彻底过浦杂质，而塑封袋揉挤法更快捷方便。综合以上实险分析，最终选择香蕉作为植物实验材料，配以使用塑封袋揉挤和同时加入洗涤剂和嫩肉粉的

7、方法作为最佳课堂实验材料和方法组合。3 .动物材料的预实验探究教材推荐的动物材料是鸡血，其优点是鸡血细胞易破裂、现象明显，然而对于中学学校来说,鸡血取材并不方便、成本高，而且实险操作步骤多、耗时长，很难在一节课内完成实验，此外鸡血可能携带有一些未知病菌，所以学生查阅资料发现鱼白（即鲫鱼、鲤鱼的精巢）含有大量精细胞，DNA含量丰常，而且其他牛物活性物质很少，因此决定采用鱼白进行实验，学生组成探究小组，进行了如下实验：表2鱼白DNA粗提取的实脸过程实验步骤操作方法称取20g的鲫鱼鱼白，去除附着在精巢上的其他杂物，如腺体、脂肪、结缔组织等，之后加IOmI清水研磨IOmino1.获取DNA加入2mo1

8、.1.NaCI溶液IOmI,继续研磨至凝胶状再加入40Om1.的蒸储水，以降低INaCI浓度，析出DNA粘稠物2 .DNA再溶解另取2mo1.1.NaCI溶液30m1.,将DNA粘稠物放入其中充分溶解，之后过波，取其注液。3 .提取DNA向注液中加入两倍体枳的95%的冷乙静，静置IOmin,视察DNA的析H1.用木筷沿个方向绫缓搅拌，卷起丝状物，并用漆纸吸去多余的液体学生通过自主探究，发现植物DNA在提取时需要增加研磨和过港等步骤，以充分破碎细胞，而动物细胞析出DNA则简单得多。在对照实验的探究中学牛.不仅清晰地比较出动植物DNA提取方法的差异，更重要的是他们深刻地体会到实验设计的基本原则，培

9、养了严谋的科学态度，也极大地激发了他们探索生命奥秘的兴趣。二、DNA的鉴定用浇纸将丝状物表面的水分吸干后，将其转移到IOm1.的试管中，加入Sm1.物质量浓度为2mo1.1.的NaCI溶液，充分溶解后加入4m1.二米胺试剂，沸水浴加热IOmin,另取试管作为空白对照。1 .二苯胺试剂用量:的改进”芳香胺很毒而且容易港人皮肤，无论吸入它的蒸汽，或皮肤与之接触都能引起中毒”。二苯胺属于芳香胺，也有上述性质。在使用过程中会挥发出刺激性的有蠹蒸汽，实验后的废液对环境的污染很大，并且持续时间也很长。所以在不膨响实验效果的情况卜.，二苯胺试剂能少用就尽量少用。教材中二苯胺试剂的配制方法为A液：1.5g二苯

10、胺溶于100m1.冰崩酸中，再加1.5m1.浓破峻,用棕色瓶保存：B液：体积分数为0.2%的乙醛溶液，实验时将O.1.m1.B液加入到IOm1.A液中“这种方法操作比较麻烦，显色反应需要15min左右，显色效果也并不好，为此经过反豆尝试，发现将浓硫酸的鬓加大810倍后，实验效果特别明显，而I1.沸水浴5min即出现变化，至IOmin现象非常明显。2 .课题延伸与拓展不同材料提取的DNA含量比较”DNA的粗提取与鉴定”一节之后紧接着就是PCR技术的学习，在这一课提到了可以利用紫外分光度计测定DNA的含量。那么，刚才粗提取的DNA能否也用该方法测定呢？学生对几种材料提取的DNA进行了吸光度的测定.

11、图44种材料的吸光度和浓度据图分析，鱼白提取的DNA吸光度最大，提取浓度也最高。这样，学生便能定贵地比较出了不同材料提取的DNA的含量不同.三、教学反馈1 .改进后的教学成效(1)引入对比教学法,提升科学探究能力以往实验教学中,学生只要按部就班，操作上即使不是非常规范也会得到“正结果而改进教学后，通过对不同材料采用不I可提取方法的所得结果进行对比分析，学生对于实验原理掌握得更为透彻，对于不同提取方法提取的DNA含量有了更为清晰的认识，并形成举一反三、融会贯通的科学思维方式。要得到科学、可靠的结论需要学生杳阅数量不少的相关文献资料，有利于引导学生跳出课本思维，促进学生多角度、深入地思考问题，本实

12、验设计不仅锻炼了学生的逻辑思维能力，同时改进了实验步骤，也极大地提升了学生的科学探究能力。（2）适当进行拓展和延伸，培养理性思维本实验课题独立开设，学生的思维仅局限于本实验原理和技术的掌握，缺少对相关知识联系和技术整合的意识和能力。改进后的实验涉及多种探究，学生对材料、试剂、用具都做了精心研究，如洗涤剂、嫩肉粉、塑封袋、木筷子等，他们的方法简单易操作，提高了实验成功率：并进一步改进二苯胺试剂的使用剂量，优化实验。学生对各个环节出现的现象结果间的相关知识进行整介、类比和归纳，利于以点带面构建起丰富的知识体系，培养理性思维。（3）教学联系科研，激发学生学习兴趣实验结果与分析是科研工作中最重要的一个

13、环节，但许多学生往往重结果而轻分析。以往DNA提取结束后，即用二茉胺鉴定，实验相对孤立，学生大多认为只要提取到DNA即可.，至于提取的纯度和浓度如何无关紧要，但是改进后，利用紫外分光光度计可以检测提取的DNA含量，个相对孤立的实验转化成了生物化学与分子生物学实验之间的衔接桥梁。学生的实验结果不再是微不足道，而是变得非常有意义。此外，对于中学生来说，使用分光光度计等科研仪器本身就足以激发兴趣，这对培养学生的生物学学习兴趣非常重要。2 .反思与不足（1）因木实验进行了大量的预实验才总结出课上的优化组合，所以课前指导学生对课本上的基本原理进行学习是十分必要的。在查阅资料时发现科学研究上目前广泛使用商

14、品试剂盒进行DNA的提取，而课本上介绍的浓耗法技术手段上相对传统，但对学生掌握DNA提取的基本原理和基本研究思路非常有“教科书”意义，因此组织学生进行探究是很有必要的。学生在比较不同材料时也提出过对大肠杆菌、酵母菌等微生物进行DNA的提取，但由于实验室条件有限，此部分并未开展探究。（2）使用分光光度计对几种材料提取出的DNA进行吸光度的测定发现各组材料的结果均不同，但是对同种材料重复实验时测得数据也有细微差别，其中主要原因就是提取溶液中可能混有其他杂旗。借此可以引导学有余力的学生.查阅专业资料找出影响DNA提取质量的因崇有哪些？从而时实险进行深入探究，为学生的课外拓展提供平台。参考文献1教育部高等学校生物技术、生物工程类专业教学指导委员会.生物技术专业本科教学质收国家标准（征求意见稿）J.高校生物学教学研究（电子版），2014.4（4）：3-7.姜永均.“DNA一提取与鉴定”再探究复习课实验教学设计J.中学生物效学,2016（8）；36-38.李培豫用“任I白诳行DNA粗提取与鉴定0,中学生物教学，2011（5:2526.4）赵开见.DNA的粗提取与鉴定简单的方法一一一体一杯法J.中学生物教学，20O7：2729.程玉萍QNA粗提取与赛定实抬的诙进J.生物学通报，2007（10）2425.