DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

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1、DNA勺粗提取與鑒定實(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 RNAS些遺傳物質(zhì)。 通過必修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 DNA1主要的遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證 據(jù)。那么DN啦竟是什么樣的呢本課題通過嘗試對(duì)植物或動(dòng)物組織中的 DNA!行粗提取， 了解DNA勺物理化學(xué)卜t質(zhì)，理解 DNA!提取以及DNAI定的原理，使學(xué)生對(duì) DNAT一定的 感性認(rèn)識(shí)。 “DNA勺粗提取與鑒定實(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)生通過本

2、次實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，可進(jìn)一步提高動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。 【學(xué)情分析】 通過必修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 DNM RNA&些 遺傳物質(zhì)。通過本課題的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì) DNAt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)通過嘗試對(duì)植物或動(dòng)物組織中的 DNA!行粗提取，了解DNA勺物理化學(xué)性質(zhì)， 理解DNAfi提取方法以及DN服定的原理內(nèi)容。 【能力目標(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)探究的一般過程。

3、 3. 初步掌握DNA勺粗提取和鑒定的方法 4. 在對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、步驟的理解和分析過程中發(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. 通過小組之間的分工合作，逐漸養(yǎng)成協(xié)作精神； 2. 通過科學(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勺粗提取與鑒定方法及其相關(guān)原理 【 教學(xué)難點(diǎn) 】 DNA勺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、

4、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。mL檸檬酸鈉蒸儲(chǔ)水2mol/L無水乙醇二苯胺試劑 【學(xué)生準(zhǔn)備】 1 .預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)“ DNA1提取和鑒定”，初步了解DNA勺理化性質(zhì)和基本形態(tài)特征。 2 . 進(jìn)行分組。 3 .查閱資料，了解DNA勺取樣的方法和來源 4 . 通過課前準(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)

5、 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)過程 程序 及時(shí) 問安 排 教師行為 預(yù)設(shè)學(xué)生 活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 引入 引入主題：我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了 DNA勺有關(guān)學(xué)習(xí)，這節(jié)課， 傾聽思 開門見山， 實(shí)驗(yàn) 考 使學(xué)生明白 教學(xué) 我們T學(xué)習(xí)“ DNA勺粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)技術(shù)。 DNA提取技 5min 板書：DNA勺粗提取與鑒定 術(shù)的重要 DNA勺提取技術(shù)是整個(gè)基因工程技術(shù)基礎(chǔ)。無論‘人類 思考、回答問 性，激發(fā)學(xué) 阿波羅計(jì)劃”的人類基因組計(jì)劃以及熟知的親子鑒定， 題

6、生學(xué)習(xí)的興 DNAE取技術(shù)都是其中基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。對(duì)于 DNA我們只 趣及探究熱 在書本中了解它，但是接下來我們將親手提取出細(xì)胞內(nèi) 情，主動(dòng)思 的DNA并做鑒定實(shí)驗(yàn)。 考 回顧基礎(chǔ)知 識(shí) DNA 這節(jié)課，我們T學(xué)習(xí)DNA勺粗提取與鑒定技術(shù)。 使學(xué)生明白 粗提 為什么要選 取和 首先，我們應(yīng)該選取合適的實(shí)驗(yàn)材料 回答、思考 用雞血細(xì)胞 定的 問題：教材中列舉了很多中材料，請(qǐng)你從中選出2-3種。 液為材料， 實(shí)驗(yàn) 深對(duì)探究性 步驟： 原則：凡是含有DNA勺生物材料都可以考慮，但是，選

7、 實(shí)驗(yàn)的過程 (50 用DNA^量相對(duì)較局的生物組織，成功的可能性更大。 及原則的理 分鐘） 解 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 他材料雞血細(xì)胞液，有什么優(yōu)點(diǎn)呢 1.雞是真核生物，真核生物的 DNATB在染色體上。 2.鳥類的血細(xì)胞核大，DNAI；（從核DN徵目來看，豬 38條，雞78條，哺乳動(dòng)物血0條，彳彌猴桃58條，洋蔥 16條，豌且14條，菠菜12條，大腸桿菌1條）  3. /、需要破除細(xì)胞壁 選用雞血細(xì)胞液還啟一個(gè)好處一一雞血比較容易獲得， 那么我

8、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)胞沒有細(xì)胞核 問題：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 問題：雞血細(xì)胞雖然沒有細(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儲(chǔ)水，使其吸水脹破，達(dá)到 破碎細(xì)胞的目的。 加入蒸儲(chǔ)水的同時(shí)，要用玻璃棒進(jìn)行攪拌 方法：?jiǎn)蜗?，快速?min,速度力量/、要過于猛烈，防 治打碎DNA 目的：加速血細(xì)胞破裂 問題：這是我們獲得的將是

9、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勺液體 過濾可以用濾紙過濾嗎 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  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)，狀得含有 DNA勺濾液。 這時(shí)DNM哪里 濾液里。 板書：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 是不是還可以通過加入一定量的蒸儲(chǔ)水來漲破細(xì)胞呢 植物細(xì)胞肩細(xì)胞壁的支持和保護(hù)，因此吸水不會(huì)漲破。 我們通常通過研磨來破碎植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。 在研磨的

10、 過程中，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勺溶解 去除 濾液 中的 雜質(zhì) 問題：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DNAI獨(dú)分離出來 板書：去除濾液中的雜質(zhì) 提取生物大分子的基本思路是選用f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勺粗提取加百，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。

11、 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  背景介紹；DNA的溶解性 圖片：DNAft NaCl溶液中的溶解度曲線 問題： 在什么濃JTF, DNA勺溶解度戢小DNAft NaCl溶液中的 溶解度是如何義化的 在NaCl溶液濃度低于 mol/L時(shí)DNA的溶解度隨NaCl 溶液濃度的增加而逐漸降低；在 mol/L時(shí)，DNA容解度 最??；當(dāng)NaCl溶液濃度繼續(xù)增加時(shí)，DNA勺溶解度乂逐 漸增大。 如何通過控制NaCl溶液的濃度使DNAft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 /

12、L時(shí)，DNA的溶解 度最大，濃度為0. 14 mol/L時(shí)，DNA勺溶解度戢低。 利用這一原理，可以使 DNA&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) 用局濃度的鹽溶液溶解 DNA能除去在局鹽中不能溶解 的雜質(zhì)；用低鹽濃度使DN所出，能除去溶解在低鹽溶 液中的雜質(zhì)。 第f ： 在濃度較高的NaCl溶液溶液中核蛋白容易解聚，游離 出的DNA容解在溶液中。 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DNAfe分溶解。 板書：（1）溶解細(xì)胞核內(nèi)的DNA 第二步：  加蒸儲(chǔ)水降低NaCl溶

13、液濃度，使DNAff出。 方法：緩慢貼壁加入蒸儲(chǔ)水，并輕輕地沿一個(gè)方向不停 地均勻攪拌，以利于DN吩子的附著和纏繞。同時(shí)應(yīng)注 意控制加水量，使NaCl溶液的終濃度為L,直到溶液中 絲狀物不再增加時(shí)為止。 板書：（2） DNA勺析出 在剛才實(shí)驗(yàn)中我們利用DNA在/、同濃度NaCl溶液中溶 解度/、同的特性，去除雜質(zhì)。DN晰出為止 DNA 的初 步純 化 們剛才說了 DNAI取技術(shù)是分子生物學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)， 但 如果提取的DNAt不夠且其中含肩較多雜質(zhì),是無法用 于其它操作的。所以我們必須對(duì)DNA8行進(jìn)一步的純化。 原理也是DNA勺溶解性。 背景介紹： DNA不溶于酒精溶液

14、，但是細(xì)胞中的某些蛋白質(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 DNAfg 夠更好地凝結(jié) 方法： 將DNA占稠物再溶解，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 DN蛻分溶解。 過濾：用3?4層紗布進(jìn)行過濾，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叱醇，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)DN儂狀物。 觀看 思考、討論、 回答 思考 思考、討論  板書：DNA勺初步純化 預(yù)冷的酒精具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1 .抑制核酸水

15、解酶活性，防止 DNAI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DN砌子柔韌性，減少斷裂 DNA 的鑒 止 原理介紹：二苯胺法 在沸水浴的條件下，DNAM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。混合均勻后，將試管置 于沸水中加熱5min。 問題：如果溶液變藍(lán)是否能說明 DNA3勺存在 設(shè)置對(duì)照組：在5mL體積的2mol/L的NaCl溶液中加入 4mL的一本胺試劑，置于沸水中加熱 5min。 對(duì)比：除了可以使用二苯胺法，還啟什么方

16、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：DNA勺鑒定 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，來提取生物大分子物質(zhì)。而通過今天的學(xué)習(xí)，我 們知道DNAT以下物理或者化學(xué)的特性是與其他生物大 分子物質(zhì)/、同的： 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 究具他生命 物質(zhì)的渴望  在NaCl溶液濃度低于 mol/L時(shí)，DNA勺溶解度隨NaCl 溶

17、液濃度的增加而逐漸降低；在 mol/L時(shí)，DNA容解度 最?。划?dāng)NaCl溶液濃度繼續(xù)增加時(shí)，DNA勺溶解度乂逐 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 DNAf蛋白質(zhì)進(jìn)一步分 離 蛋白酶能水解蛋白質(zhì)，但是對(duì) DNAi有影響 大多數(shù)蛋白質(zhì)不能忍受 60—80 C的高溫，而DNA在 80 C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：有影響 在沸水浴的條件下，DNA二苯胺變藍(lán)。 因此，我們可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過破碎細(xì)胞，釋放 DN后 溶解細(xì)胞核內(nèi)的DNA>DNA的析出一 DNA的初步純化一 DNA勺

18、鑒定 完成DNA勺粗提取與鑒定 視頻：DNA勺粗提取與鑒定 板書 設(shè)計(jì) DNA勺粗提取與鑒定 1 .破碎細(xì)胞，釋放DNA 2 .去除濾液中的雜質(zhì) (1)溶解細(xì)胞核內(nèi)的DNA 2) ) DNA勺析出 3) DNA的初步純化 的鑒定 九、教學(xué)設(shè)計(jì)反思 本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了探究性教學(xué)的要求，雖然實(shí)驗(yàn)步驟總體上看很簡(jiǎn)潔，目標(biāo)很清 晰，但是其中的具體操作太繁瑣了，要掌握的細(xì)節(jié)還是挺多，所以要清晰的講解出來。 怎樣讓比較復(fù)雜的內(nèi)容簡(jiǎn)單化是教師需要考慮的問題。 本節(jié)課的板書條理清晰，一目了然, 有助于學(xué)生對(duì)內(nèi)容的深刻了解。為學(xué)生展示了優(yōu)秀等板書模式，潛移默化的培養(yǎng)他們的板 書方面的能力。