浅谈DNA的粗提取和鉴定实验的设计思路

遵循实验步骤提取和鉴定DNA，从而掌握“怎样做”的方法十分重要。但亲身体验科学过程，培养“为什么要这样做”的思维习惯，使学生改变学习方式而主动学习就更为重要。下面就谈一谈该实验的设计思路。

1 问题来源及连锁目标

粗提取并进一步提纯DNA，从而单独地、直接地去观察DNA的作用，对于格里菲思的细菌转化实验的成功，对于验证DNA是遗传物质十分关键。同时，能使学生在对提取出的DNA进行物理观察的过程中直观认识DNA絮状聚集物。

2 问题延伸及子问题展现

要提取DNA并鉴定提取物是DNA，递次出现的问题有：①DNA主要存在于细胞核中，如何选取具核的生物组织作为实验材料。②如何除去核外的核膜和质膜，对于植物细胞又如何破壁。③细胞核中除DNA外，还有RNA，且DNA以核蛋白体DNP的形式存在。那么，如何使DNA和RNA分开，又如何使DNA和蛋白质分开。④如何去除杂质物质使DNA更加纯化。⑤如何验证提取物主要是DNA成分。

3 问题分析及处理方案

对以上子问题进行相应的分析和处理：①取鸡血细胞液（其红细胞椭圆具核，除骆驼外，猪、羊、狗等哺乳动物红细胞无核），或取新鲜猪肝、菜花、洋葱等材料。虽然在细菌的转化实验中提取的是无核细胞中的DNA，但一般而言，均是从具核的生物材料中提取DNA。当然，在提取出的DNA中也含有一定量的胞质DNA，即线粒体DNA和叶绿体DNA。值得推介的材料是洋葱，取材容易，操作简便，效果明显。将家用加盐洗洁精与洋葱碎屑混合研磨并过滤后，再加酒精，微摇后即出现白色的毛絮状DNA混合物。②使红细胞溶血破膜以及化学药剂十二烷基磺酸钠 SDS（洗洁精的主要成分）或三氯乙酸溶膜。在低渗溶液中，如加蒸馏水使血细胞过度渗透吸水直至破裂，同时用玻棒加速血细胞及核破裂，经一级过滤后滤出液为DNA核蛋白和RNA核蛋白。对于菜花、洋葱等植物材料，在研磨破坏其细胞壁的同时，可考虑适量加入乙二胺四乙酸EDTA以防止DNA酶解。③利用DNA和RNA溶解度的不同析出DNA。在浓氯化钠溶液（2 mol/L）中，DNA核蛋白的溶解度很大，而RNA核蛋白的溶解度很小。在稀氯化钠溶液（0.14mol／L）中DNA的溶解度最低，蛋白质的溶解度很高而出现盐溶现象，经二级过滤后滤出液主要为DNA粗制品。④DNA不溶于酒精，经三级过滤后，再利用乙醇沉淀法使其他物质溶于酒精而进一步纯化DNA。⑤二苯胺或甲基绿鉴定法即DNA遇二苯胺（沸水浴）被染成蓝色，遇甲基绿被染成蓝绿色，且颜色的深浅与DNA纯化程度有关。在此过程中设计对照实验，以增强实验中二苯胺对DNA专一性显色结果的可信度。

4 评价总结及批判性研究

就DNA粗提取和鉴定实验的结果而言，它是一个定量分析定性检测实验。其生化实验的复杂性决定了学生必须对该实验的操作要点和具体步骤作出必要的归纳总结，才能对实验流程作一个整体把握。就该实验的过程而言，大有文章可作。应鼓励学生积极开拓思维，从不同的研究角度大胆地进行创新研究，在评判诸如选材的优劣、操作的繁简以及实验的改进等方面问题的过程中，愉快而轻松地学习。

①1个目的：在体验科学思维的过程中提取和鉴定DNA。②2次用蒸馏水：蒸馏水破膜提取核物质和蒸馏水稀释析出DNA。③3次过滤：过滤核外物质，过滤DNA核蛋白，过滤DNA。④4个关键词：DNA提取，设计思路，科学思维和研究性学习。通过研究性学习，学生在发现问题、分析问题、处理问题的过程中，能不断领悟科学思想和掌握科学方法，并以极大的探究乐趣主动地去探索生命的奥秘。⑤5次搅拌：第1步同方向加力搅拌，第3、5步同方向轻缓搅拌，第7步同方向缓慢搅拌，第8步可不同方向搅拌。⑥6种溶液：主要有柠檬酸钠液、酒精液、二苯胺液、甲基绿液、0.015 mol／L和2 mol／L氯化钠液。⑦7种探究模式：本实验可尝试性拓展为探究性实验，改型后主要参考课题有──（a）探究使用鸡的不同组织材料进行实验时的实验效果。（b）探究蒸馏水量引起的鸡血细胞在不同低渗状态下的破裂程度。（c）探究 DNA在不同质量分数氯化钠溶液中的溶解度并绘出曲线图。(d）探究DNA鉴定过程中不同水浴温度对显色的影响。（e）探究沉淀DNA时不同温度的酒精对沉淀量的影响。（f）探究过滤过程中纱布层数对最终提取物量的影响。(g）探究使用玻璃烧杯、试管与使用塑料制品对DNA提取量的影响。⑧8个步骤：提取→过滤→溶解→过滤→再溶解→再过滤→提纯→鉴定。