dna的粗提取与鉴定实验的优化方案

dna的粗提取与鉴定实验的优化方案

“从属木马的粗提取和鉴定”是当前生物课程的指导学生进行探索和体验的实验，但在进行实验和教育时存在许多问题。最突出的是，许多学校没有进行实验。由于实验成本高，郊区和农村学校很难接受。实验的过程既复杂又复杂，对学生的实验技能要求很高，整个教学时间很难完成。由于该项实验涉及现代生物科技领域中的热点，与社会、生产和学生生活实际密切相关，对学生有很强的吸引力。为了满足学生的学习需求，充分发挥该项实验促进学生探究学习的作用，我们通过组织学生的研究性学习活动，经过反复实践终于摸索出“DNA的粗提取与鉴定”实验的优化方案，较好地克服了实施原有实验设计的诸多困难。1优化计划来自于学习和实践1.1探究实验方案以“DNA的粗提取与鉴定”为课题,我们在组织学生的研究性学习活动时,将学生分为两个大组:一组以高中生物学教材中的“DNA的粗提取与鉴定”实验为参考资料（简称方案1）,一组以相应的教师教学用书提供的实验方法为参考资料（简称方案2）。每个小组设计探究实验方案,并开展自主探究活动。学生的实践活动表明,方案2比方案1有许多可取之处,如以菜花为实验材料要比鸡血易得而廉价,实验步骤也简便易行。存在的主要问题是:1）从鸡血细胞中提取的DNA,其鉴定实验效果与市售纯品DNA相近,从菜花细胞中提取的DNA鉴定时观察到浅蓝色,但效果不及鸡血;2）用冷冻法预处理菜花有利于研磨时破碎细胞使染色质裸露,但实验中使用的研磨液在常温下形成结晶，研磨前需通过加热溶解，加热的研磨液会使材料解冻而降低研磨效果。1.2使用相关材料作为dna提取材料方案2中提取液成分及其作用原理是:SDS（十二烷基硫酸钠）能够使蛋白质变性并与DNA分离;EDTA（乙二胺四乙酸二钠）是DNA分解酶的抑制剂,可防止细胞破碎后酶降解DNA;物质的量浓度为0.15mol/L的NaCl溶液有利于形成DNA钠盐;Tris/HCl,为DNA提供一个呈稳定状态的缓冲体系。根据此理,我们借鉴北京师范大学出版社出版的义务教育课程标准实验教科书《生物学》（8年级上册）提供的相关资料,选择市售洗涤灵和加酶洗衣粉取代原提取液,利用其中含有的苯磺酸钠促使蛋白质变性。此外，方案2还启示我们尝试选择植物作为提取DNA的实验材料。研究性学习小组的学生自动分成若干小组，各自确定几种植物和动物材料，如蒜黄、鲜豌豆种子、香蕉、洋葱、菠菜、马铃薯、动物肝脏等，对每种材料分别用标准提取液、金鱼牌洗涤灵和加酶洗衣粉稀释液进行提取，按照方案2的实验流程进行检验和比较观察实验效果。实验结果表明，金鱼牌洗涤灵（稀释10倍）与方案2提供的标准提取液的实验效果相当，在常温下它与冷处理实验材料一起研磨，使材料研磨得细碎。在试用的植物材料中，以蒜黄、鲜豌豆种子匀浆的实验效果最好。1.3重复实践，产生反思和改进措施为了检验上述实验结果的稳定程度，我们组织学生进行了3次重复实验，对每次实验发现的问题都进行反思并提出相应的改进措施，以期完善适于这些实验材料和提取液的实验流程。最终产生的优化实验方案如下：1.3.1目的和原则1.3.2材料制备方法材料：新鲜菜花（去梗取花）、蒜黄、鲜豌豆种子（或吸胀后的豌豆种子）、香蕉（去皮取心）、洋葱等。用具：一次性塑料水杯（替代塑料烧杯）、量筒、玻璃棒、尼龙纱布、陶瓷研钵、试管、试管架、漏斗、酒精灯、石棉网、三角架、火柴、刀片、天平、离心机等。试剂：提取液（10倍稀释的洗涤灵，每100mL稀释液加入1gNaCl）、体积分数为95%酒精溶液。方法步骤：1）准备：将选取的实验材料清洗后切碎，每份称取20g冷冻24h。同时，将95%酒精置于冷冻室内。2）研磨：将冷冻材料放入研钵中研磨，稍许加入10mL提取液后再进行充分研磨10min。以鲜豌豆种子为实验材料时，研磨前需打浆。3）分离：用纱布将研磨物过滤，使其中的液体滤入小烧杯中，将滤液进行离心5min(1000r/min）。4）冷处理：取4mL上清液加入2倍体积的冷酒精，用玻棒轻轻搅拌，几分钟后可见白色的DNA钠盐絮状物，缓缓旋转玻棒，絮状物会缠绕在玻棒上。1.3.3石棉网、聚乳器用具：试管、塑料试管架、三角架、酒精灯（或电加热器）、石棉网、火柴、500mL烧杯等。药品：二苯胺试剂、NaCl(0.015mol/L）等。2实验成本与教材实验方案的比较“DNA的粗提取与鉴定”优化实验方案有如下突出特点：价廉同效。方案所选取的实验材料几乎全部为植物,只需少量的鸡血（以其提取物代替市售高纯度DNA作为鉴定实验中的对照）;所需的研磨液为市售洗涤灵；所用的塑料烧杯为一次性水杯。这些材料、试剂和物品常见、常用、极易获得且价格低廉，使得实验成本仅相当于教材实验方案的9.2%，这意味着具有10个以上教学班的年级完成该项实验，一次节约的实验成本将超过4000元，而实验效果却与教材实验方案相当。操作简单。方案中的实验流程仅相当于教材实验方案的一半步骤，尤其是取材、配制研磨液的操作十分简便易行，使得实验前的准备，以及实验过程更加省时省力，在1课时内即可完成全部探究实验内容。易于组织学生自主探究活动。在该项活动中，教师与学生一起走进探究活动的全过程，共同亲历了“学习—实践—认识，再学习—再实践—再认识”探究实验，思维火花在交流中得以碰撞，将教师与学生融合成为一个共同学习的群体，使得师