STEAM课堂如何提取草莓的DNA

看点脱氧核糖核酸(英文DeoxyriboNucleicAcid,缩写为DNA)是生物细胞内含有的四种生物大分子之一核酸的一种。DNA携带有合成RNA和蛋白质所必需的遗传信息,是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子。提取DNA不一定需要各种高大上的实验室设备。只要借助简单的厨房工具,我们在家也可以提取DNA!-1-活动概述你有没有想过,科学家是如何从植物、动物或其他生物体中获取DNA样本的?所有生物都有DNA。DNA是脱氧核糖核酸的缩写,英文DeoxyriboNucleicAcid,是生物细胞内含有的四种生物大分子之一核酸的一种。DNA携带有合成RNA和蛋白质所必需的遗传信息,是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子。它是生物体细胞内发生的、几乎所有事情的蓝图——总的来说,是它告诉生物体如何发育和功能。DNA非常重要,几乎可以在生物体的每一个细胞中找到。在本次活动中,你将自己动手制作一套DNA工具,用它来提取草莓中的DNA。一分钟了解DNA

詹姆斯.杜威.沃森,是美国著名生物学家,美国科学院院士,由于他提出DNA的双螺旋结构而获得诺贝尔生理学或医学奖,被誉为DNA之父。

~年在英国期间,他和英国生物学家F.H.C.克里克合作,提出了DNA的双螺旋结构学说。这个学说不但阐明了DNA的基本结构,并且为一个DNA分子如何复制成两个结构相同DNA分子以及DNA怎样传递生物体的遗传信息提供了合理的说明。它被认为是生物科学中具有革命性的发现,是20世纪最重要的科学成就之一。

由于提出DNA的双螺旋模型学说,沃森和克里克及M.H.F.威尔金斯一起获得了年诺贝尔生理学或医学奖。

活动时间20-30分钟关键概念DNA,基因组,基因,生物化学,DNA提取-2-所需材料*酒精*盐*水*草莓(3个)*洗洁精*液体量杯*量勺*玻璃杯或者小碗*漏斗*高饮料杯*粗棉布*可多次密封的塑胶夹心袋*小玻璃罐,例如香料罐或婴儿食品罐*竹签,在大多数杂货店都能买到。-3-实验步骤预备工作:在冰箱里冷藏外用酒精,当它温度达到足够低时才能进行活动。1、在一个玻璃杯或小碗中混合1/3杯水、1/2茶匙盐和1汤匙洗洁精,把混合物放在一边。这是用来提取(或去除)草莓DNA的提取液。2、用粗棉布将漏斗完全擦干平铺。将漏斗管放入一个高的饮用玻璃杯中(不是放入提取液的玻璃杯),然后暂时把它放在一边。3、把草莓上的绿顶去掉,将草莓放入多次密封的塑料三明治袋中,挤出多余的空气。把袋子封紧。4、用手指将草莓挤压粉碎两分钟。打碎的草莓看上去如何?5、在袋子里的草莓中加3汤匙提取液,随后挤出所有多余的空气,重新密封袋子。6、用手指挤压草莓酱一分钟。砸碎的草莓现在看起来如何?7、把草莓混合物从袋子倒进漏斗里。让它筛过粗棉布,滴入高脚杯,直到漏斗里的液体所剩无几(只剩下湿浆)。过滤后的草莓汁看起来怎么样?8、从高杯中倒入过滤过的草莓汁,使小玻璃罐满1/4。9、取出冷藏的酒精。倾斜罐子,慢慢地将酒精倒在罐子的侧面,直到酒精在草莓汁上形成大约一英寸深的一层。记住不要让草莓汁和酒精混合。10、研究罐子里的混合物。草莓的DNA将显示为粘稠的透明/白色粘稠的东西。11、将竹签浸入草莓汁和酒精层相遇的罐子中,然后拉起竹签。观察一下:发生了什么?有疑问的朋友,还可以参考这个视频:-4-实验背后的科学当你在捣碎的草莓中加入盐和洗洁精的混合物,洗洁精有助于溶解草莓细胞。同时,盐帮助创造了一个环境,不同的DNA链可以聚集在一起,使你更容易看到它们,食盐中的钠离子和氯离子可中和DNA上的电荷,使其在后续提取中更容易沉淀出来。(当你加入盐和清洁剂的混合物时,你可能会看到更多的气泡在袋子里形成,这就是清洁剂的功劳。)当你在过滤过的草莓液体中加入冷却酒精时,酒精应该已经使DNA聚合在一起,并与液体的其余部分分离。我们可以看到白色/透明粘稠的DNA链在酒精层以及两层之间。DNA是极性分子,乙醇是非极性分子。根据"相似相溶“的原理,DNA可溶解于水但难溶于乙醇,因此会在高浓度酒精中相互吸附形成沉淀。冷却酒精是为了进一步降低DNA的溶解度,获得更多沉淀。一条DNA链是极其微小的,太微小了,裸眼无法看到,但是因为DNA在这个活动中聚集在一起,你可以看到三个草莓在结合所有的八倍体细胞时有多少DNA!(“八倍体”是指它们有八个基因组。)-5-实验拓展

无论是人类、老鼠、番茄还是细菌,每个细胞内部都有DNA(除了一些罕见的例外,比如人类成熟的红细胞)。每个细胞都有一套完整的指令拷贝,这套指令被称为基因组。科学家研究DNA有很多原因。他们可以找出储存在DNA中的指令如何帮助你的身体正常运作。他们可以用DNA制造新药。它们可以通过基因改造食物来抵抗昆虫。他们能用DNA找出犯罪嫌疑人,他们甚至可以用古老的DNA来重建进化史!

为了从细胞中提取DNA,科学家们进行了DNA提取。生物技术公司有许多DNA提取工具包可供科学家使用。在DNA提取过程中,洗涤剂会使细胞破裂,DNA释放到周围的液体中。然后通过加入酒精,DNA与液体的其余部分分离(这个过程称为沉淀)。在这项活动中我们使用草莓是因为每个草莓细胞有8个基因组的副本,每个细胞可以给他们很多DNA。(大多数生物体每个细胞只有一个基因组拷贝。)

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进一步探索

*你可以选用其他东西开展这项DNA提取活动,从厨房里拿点燕麦片或奇异果来试试吧!哪些食物给你的DNA最多?

*如果你有一个毫克秤(称为天平),你可以测量你得到多少DNA(称为产量)。只要称一下你干净的竹签,然后再称一遍,当你用它从草莓DNA提取物中尽可能多地提取DNA时。用DNA的重量减去串的初始重量,得到最终的DNA产量。你的DNA产量是多少?

*尝试在这个活动中调整不同的变量,看看你可以改变你的草莓DNA产量。例如,你可以尝试用不同数量的草莓,使用不同的洗涤剂,或使用不同来源的DNA(如燕麦片或猕猴桃)。哪种条件下DNA产量最高?

欢迎家长、老师带领孩子学习制作,制作视频可以发送给小编,备注:草莓DNA。

我们将把孩子的视频作品安排进入中小学科创实践展播活动(最新一期参考:北京育英学校岳子琪:可调节电动吸尘黑板擦

中小学科创实践展播(82)),并在年终评选中为获奖者邮寄精美奖品和证书一份。欢迎给我们留言,提出您的建议,我们将第一时间给您回复~往期回顾:如何自制小喷泉?如何制作平衡自行车?如何在家制作液压千斤顶?如何制作带膈肌的充气肺?用A4就能制作人体骨骼,你会吗?如何让鸡蛋站起来?平衡娃娃会跳舞?热的冰,你见过吗?你会让风车原地转起来吗?如何制作竹筷投石机?为什么一个支点就能撬起地球?原来是这个原理!比萨斜塔为什么会倾斜?带你探究其中的奥秘!《彩虹水柱》带你探究神奇密度背后的科学原理如何帮助佩奇妈妈选购保温杯?神奇的干冰,让你腾云驾雾!如何自制防疫面罩,并改善起雾?春节蒸花糕,玩转酵母菌天津渤油二中:关于口罩的6个STEAM项目式学习活动

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