1、DNA的粗提取与鉴定一、教学目标1、知识目标理解 DNA 的理化特性及根据其理化特性而提取和鉴定的原理。2、能力目标(1)初步掌握 DNA 的粗提取和鉴定的方法。(2)在对实验原理、步骤的理解和分析过程中发展学生的科学思维。3、情感、态度、价值观在科学实验过程中培养学生严谨比较细致、实事求是的科学态度。二、学情分析通过必修 2遗传与进化的学习,学生已经了解了证明 DNA 是主要的遗传物质的实验证据,知道生物体的性状之所以能够遗传给后代,是由于生物体内具有 DNA 或 RNA 这些遗传物质。通过本课题的学习,使学生对 DNA 有更深的认识。三、重点难点1、DNA 粗提取的原理和方法2、DNA 鉴
2、定的原理和方法四、教学过程4.1 第一学时4.1.1 新设计DNA 的粗提取与鉴定教学设计教材分析:本实验既是对组成细胞化合物的验证,也是加强学生对细胞中化合物的提取原理、方法、技巧的理解掌握,同时还是历年来考核的热点。教材首先介绍了该实验的“实验原理” 。接着说明了 DNA 的粗提取与鉴定的目的要求。并列出了该实验的材料用具。最后详细地介绍了该实验的方法和步骤。学情分析通过必修 2遗传与进化的学习,学生已经了解了证明 DNA 是主要的遗传物质的实验证据,知道生物体的性状之所以能够遗传给后代,是由于生物体内具有 DNA 或 RNA 这些遗传物质。通过本课题的学习,使学生对 DNA 有更深的认识
3、。教学目标1、知识目标理解 DNA 的理化特性及根据其理化特性而提取和鉴定的原理。2、能力目标(1)初步掌握 DNA 的粗提取和鉴定的方法。(2)在对实验原理、步骤的理解和分析过程中发展学生的科学思维。3、情感、态度、价值观在科学实验过程中培养学生严谨比较细致、实事求是的科学态度。教学重点 DNA 的粗提取与鉴定方法及其相关原理教学难点 DNA 的粗提取与鉴定方法及其相关原理教学过程引入教师活动:这节课,我们一起学习“DNA 的粗提取与鉴定”技术。板书:DNA 的粗提取与鉴定DNA 的提取技术是整个基因工程技术基础。大到人类基因组计划,小到今天已经被我们熟知的亲子鉴定,DNA 提取技术都是其中
4、基础的基础。设计意图开门见山,使学生明白 DNA 提取技术的重要性,引发学生的学习兴趣、二、DNA 的粗提取与鉴定1、实验材料的选择教师活动:首先,我们应该选取合适的实验材料。问题:教材中 P55 列举了很多中材料,请哪些不适合用作提取DNA 的材料。原则: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,成功的可能性更大。那么教材中选择鸡血细胞液作为实验材料,而相对于其他材料,有什么优点呢?选用鸡血细胞液还有一个好处鸡血比较容易获得,那么我们为什么不用哺乳动物的红细胞呢?哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核问题:鸡血细胞液可以直接用吗?柠檬酸钠抗凝设计意图:使学生
5、明白为什么要选用鸡血细胞液为材料2、破碎细胞,释放 DNA教师活动问题:鸡血细胞虽然没有细胞壁,但是依然有细胞膜,以你所学的知识,有什么比较简便但是可行的方法可以破碎细胞膜?为了破碎鸡血细胞,我们可以在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水,使其吸水胀破,达到破碎细胞的目的。加入蒸馏水的同时,要用玻璃棒进行搅拌需要用到 3-4 层纱布,除去一些颗粒较大的杂质,获得含有 DNA的滤液。这时 DNA 在哪里?滤液里。板书:破碎细胞,释放 DNA对于动物细胞我们可以利用细胞的渗透压来破碎细胞,但是很多情况下,人们不得不面对植物材料,那么我们是不是还可以通过加入一定量的蒸馏水来涨破细胞呢?植物细胞有细胞壁的支
6、持和保护,因此吸水不会涨破。我们通常通过研磨来破碎植物细胞的细胞壁。在研磨的过程中,一般还会加入洗涤剂和食盐。洗涤剂的作用:洗涤剂可以与细胞膜中的蛋白质结合,使之溶解,进而瓦解细胞膜。食盐的作用:食盐中主要含有 NaCl,有利于 DNA 的溶解设计意图使学生知道破碎动物细胞的方法和原理3、去除滤液中的杂质教师活动问题:这时的滤液可能含有哪些细胞成分?主要有 RNA、核蛋白、多糖等那么我们应该如何将 DNA 单独分离出来?板书:去除滤液中的杂质背景介绍;DNA 的溶解性图片:DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度曲线问题:在什么浓度下,DNA 的溶解度最小?DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度是如
7、何变化的?在 NaCl 溶液浓度低于 0.14mol/L 时,DNA 的溶解度随 NaCl 溶液浓度的增加而逐渐降低;在 0.14mol/L 时,DNA 溶解度最小;当 NaCl溶液浓度继续增加时,DNA 的溶解度又逐渐增大。如何通过控制 NaCl 溶液的浓度使 DNA 在盐溶液中溶解或析出?当氯化钠的物质的量浓度为 2mol/L 时,DNA 的溶解度最大,浓度为 0.14mol/L 时,DNA 的溶解度最低。利用这一原理,可以使 DNA 在盐溶液中溶解或析出为什么反复地溶解与析出 DNA,能够去除杂质?用高浓度的盐溶液溶解 DNA,能除去在高盐中不能溶解的杂质;用低盐浓度使 DNA 析出,能
8、除去溶解在低盐溶液中的杂质。第一步:在浓度较高的 NaCl 溶液溶液中核蛋白容易解聚,游离出的 DNA溶解在溶液中。方法:在溶液中加入两倍体积的浓度为 2mol/L 的 NaCl 溶液,用玻璃棒沿一个方向搅拌 1min,使 DNA 充分溶解。板书:(1)溶解细胞核内的 DNA第二步:加蒸馏水降低 NaCl 溶液浓度,使 DNA 析出。方法:缓慢贴壁加入蒸馏水,并轻轻地沿一个方向不停地均匀搅拌,以利于 DNA 分子的附着和缠绕。同时应注意控制加水量,使 NaCl溶液的终浓度为 0.14mol/L,直到溶液中丝状物不再增加时为止。板书:(2)DNA 的析出在刚才实验中我们利用 DNA 在不同浓度
9、NaCl 溶液中溶解度不同的特性,去除杂质。那么课本中还给出了其他两种方案,请你阅读教材 P56,思考这两个方案的原理。过滤:用 34 层纱布对 DNA 稀释液进行过滤,滤过蛋白质,收集DNA 的粘稠物。学生看图讨论、分析、回答设计意图使学生掌握盐析法的原理与方法、培养学生阅读图表的能力,通过对,其他两种方案的分析,使学生深入理解纯化 DNA 的方法和原理4、DNA 的初步纯化教师活动如果提取的 DNA 量不够且其中含有较多杂质,是无法用于其它操作的。所以我们必须对 DNA 进行进一步的纯化。原理也是DNA 的溶解性。背景介绍:DNA 不溶于酒精溶液,但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。在实验中
10、,我们可以使用预冷的酒精,使 DNA 能够更好地凝结方法:将 DNA 粘稠物再溶解,继续用 2mol/L 的 NaCl 溶液 20mL 溶解DNA 黏稠物,仍旧沿一个方向不停搅拌 3min,使 DNA 充分溶解。过滤:用 34 层纱布进行过滤,滤去杂质,收集含有 DNA 的滤液。纯化:向滤液中贴壁缓慢加入 50mL 预冷的体积份数为 95%乙醇,并用玻璃棒朝一个方向缓慢、均匀地搅拌,溶液中会出现 DNA 丝状物。板书:DNA 的初步纯化设计意图:使学生知道 DNA 纯化的原理和方法5、DNA 的鉴定教师活动在沸水浴的条件下,DNA 遇二苯胺变蓝。方法:溶解:在物质的量浓度为 2mol/L 的
11、NaCl 溶液 5mL,放入丝状物,用玻璃棒搅拌,使之溶解。显色:加入 4mL 的二苯胺试剂。混合均匀后,将试管置于沸水中加热 5min。问题:如果溶液变蓝是否能说明 DNA 的存在?设置对照组:在 5mL 体积的 2mol/L 的 NaCl 溶液中加入 4mL 的二苯胺试剂,置于沸水中加热 5min。对比:除了可以使用二苯胺法,还有什么方法可以鉴定 DNA?用甲基绿溶液直接滴在有 DNA 丝状物的载玻片或玻棒上,呈蓝绿色反应。只用一种即可,不混合用。前者要加热,后者不加热板书:DNA 的鉴定设计意图:培养学生设计实验的能力学生活动:学生设计一个实验,鉴定 DNA,要求写出原理、主要步骤及实验
12、现象。三、小结:教师活动主要步骤:破碎细胞,释放 DNA溶解细胞核内的DNADNA 的析出DNA 的初步纯化DNA 的鉴定视频:DNA 的粗提取与鉴定板书:DNA 的粗提取与鉴定1.破碎细胞,释放 DNA2.去除滤液中的杂质(1)溶解细胞核内的 DNA(2)DNA 的析出3.DNA 的初步纯化4.DNA 的鉴定教学反思:在本节课中,学生的课前准备充分的,我的节奏有些快,整个课堂效果来看,学生的反应还是很让我满意的。思维训练多,我每每提出一个问题,都会有很多学生积极的响应,认真的思考,准确的作答。缺点是没有充分的让孩子们展示他们自己的能力,还是以教师讲授为主导,在以后的教学工作中加以改正和提高,清楚讲解每一个知识点到设置好每一个问题,让学生自己动脑,思考去寻找答案。