Как найти днк банана

Выделяем ДНК банана в домашних условиях

В анонсах мероприятий, которые проходят в Leader-ID, можно встретить неожиданные вещи. К примеру — мастер-класс по выделению молекул ДНК, для которого достаточно «оборудования» и «реагентов», которые есть на любой кухне. Этот эксперимент можно провести вместе с детьми — погрузить их, так сказать, в мир биологии и химии.

В основе поста — рассказ Юлии Зайцевой, кандидата биологических наук факультета биологии и экологии Ярославского Демидовского университета (ЯрГУ). Если вам удобнее формат видео, оно тут.

Прежде чем мы начнем смешивать ингредиенты, буквально несколько слов про ДНК, ее структуру и роль в биологических процессах. А еще о том, как так вышло, что эту молекулу можно наблюдать невооруженным глазом. Если вы все это знаете, переходите сразу к пошаговой инструкции.

Структура ДНК

С химической точки зрения дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, — это длинная полимерная молекула, состоящая из блоков, нуклеотидов.

Каждый нуклеотид включает:

• остаток фосфорной кислоты,

• сахар — дезоксирибозу,

• и одно из четырех азотистых оснований.

Эти блоки в ДНК повторяются.

Азотистые основания — это гетероциклические органические соединения, производные пиримидина и пурина. В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований. Для удобства их обозначают буквами:

• аденин (А),

• гуанин (Г),

• тимин (Т),

• цитозин (Ц).

Азотистые основания разных нуклеотидов соединяются между собой водородными связями согласно принципу комплементарности. Аденин образует связь с тимином.

А гуанин с цитозином.

В итоге молекула ДНК состоит из двух цепей нуклеотидов, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу.

Такая двухцепочечная молекула закручена по винтовой линии. 

Эту структуру ошибочно называют спиралью, но на самом деле это двойной винт.

Роль молекулы ДНК

С биологической точки зрения ДНК — макромолекула, которая обеспечивает хранение, передачу и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. 

Биологическая информация в ДНК хранится в виде генетического кода, состоящего из последовательности четырех видов нуклеотидов. Так как различаются нуклеотиды только азотистыми основаниями, по основаниям их и называют:

Размер молекулы ДНК

Перейдем к математике — посчитаем длину человеческой ДНК.

Общее число нуклеотидов в геноме человека — 3,2 миллиарда. Линейная длина одного нуклеотида — 0,34 нанометра. Перемножив эти показатели, получаем следующее:

Что суммарная длина молекул ДНК в одной клетке — около двух метров (общая длина цепей в двухспиральной молекуле). При этом линейная длина самой клетки — всего 30 мкм. 

А размер ее ядра, в котором располагается молекула ДНК, еще в несколько раз меньше.

Как же два метра ДНК помещается в клетку, диаметр которой почти в 70 тысяч раз меньше?

За это отвечает механизм особой укладки ДНК в клетке, который называется компактизация. ДНК, как нить, накручивается на катушку из специальных белков — гистонов. «Катушки» сближаются друг с другом, образуя структуру, напоминающую баранки на нитке. А потом эта «нитка с баранками-катушками» формирует сложные петли. 

Если бы мы провели такую компактизацию в макромире, то смогли бы нитку длиной с Останкинскую башню (~500 метров) уложить в спичечный коробок.

Длина молекул ДНК в теле человека

В общей сложности в нашем теле ученые насчитывают около 70 триллионов клеток (своих и чужих — тут мы не забываем про микробиом). Наименьшая длина молекулы ДНК — 1,5 м.

Если умножить ее на количество клеток, получится, что общая длина цепочек ДНК в организме человека — более 100 триллионов метров. Это грандиозная величина! Она чуть ли не в 1000 раз больше, чем расстояние от Земли до Солнца (150 млн километров).

Пошаговая инструкция по выделению молекул ДНК

Для эксперимента подойдет любой растительный материал. Проще работать с тем, что легче измельчить, например мякоть банана.

Чтобы извлечь ДНК из ядра растительной клетки, нам потребуются:

• ступка с пестиком, дома можно использовать блендер;

• воронка;

• стеклянная посуда: колба, стакан, пробирка — или любая другая прозрачная емкость, которая найдется на вашей кухне;

• фильтровальная бумага или марля;

• хлорид натрия (поваренная соль) — 1,5 г;

• гидрокарбонат натрия (сода) — 5 г;

• весы, позволяющие взвешивать от одного до нескольких грамм; в отсутствие весов для соли и соды можно использовать мерные ложки — здесь главное соблюсти пропорции ингредиентов;

• детергент (лат. detergio — стираю) — это разновидность поверхностно-активного вещества, которое уменьшает поверхностное натяжение воды и способствует ее проникновению в поры и между волокнами; детергенты помогают отмывать что угодно от грязи; в домашних условиях в качестве детергента можно использовать мыло, средство для посуды или шампунь;

• дистиллированная вода — 120 мл;

• 95%-й этиловый спирт.

Шаг 1. Готовим буферный раствор

Буферными (англ. buff — смягчать удар) называют растворы с определенной устойчивой концентрацией водородных ионов. Проще говоря, pH такого раствора почти не меняется, даже если мы добавляем в него кислоту или щелочь. 

Чтобы приготовить буферный раствор для нашего эксперимента, наливаем в колбу 120 мл дистиллированной воды и добавляем в нее 1,5 грамма хлорида натрия. В домашних условиях можно использовать поваренную соль, это, конечно, не химически чистый NaCl, но для нашей миссии подойдет.

Далее взвешиваем и добавляем в раствор 5 грамм гидрокарбоната натрия (дома используем соду).

Если дома не нашлось инструментов для взвешивания 1,5 г соли и 5 г соды, можно приготовить больший объем буферного раствора с сохранением пропорции ингредиентов. В этом случае для последующих шагов берем только часть раствора.

После добавления перемешиваем содержимое колбы до полного растворения.

Шаг 2. Смешиваем буферный раствор с детергентом

В качестве детергента мы используем средство для мытья посуды. Нам будет вполне достаточно 50–60 мл. Добавляем его в буфер и перемешиваем полученную смесь в течение трех минут. 

Шаг 3. Подготовка сырья для извлечения ДНК

Мякоть банана тщательно измельчаем до однородного состояния. Дома это удобнее сделать блендером.

Шаг 4. Разрушение клеточных стенок

«Полученную кашицу…» В смысле, к полученной массе добавляем холодную смесь буферного раствора с детергентом.

Тщательно перемешиваем.

Детергент разрушает клеточные мембраны и мембраны ядер клеток. Таким образом, нити ДНК окажутся свободно плавающими.

Шаг 5. Получение молекул в растворе

Разрушив клеточные стенки, удаляем их: для этого фильтруем раствор в течение 10–15 минут при помощи воронки с фильтром. В нашем случае мы используем фильтровальную бумагу, но дома можно взять ткань или даже марлю.

Шаг 6. Визуализация

К полученному фильтрату по стенке сосуда под острым углом осторожно приливаем охлажденный в морозилке 95% этиловый спирт, чтобы он не перемешивался с содержимым. Добавляем сколько не жалко. Но в целом количества, равного половине имеющегося в колбе фильтрата, будет достаточно. 

Предчувствуя вопрос из зала, скажу сразу — нет, водка тут не подойдет.

И вот на границе раздела двух жидкостей мы наблюдаем, как постепенно появляются белые нити ДНК.

Из всех клеточных компонентов только ДНК быстро выпадает в осадок в спирте, образуя видимые глазу белые нити. Все остальные компоненты остаются в водной фазе.

Используя этот метод, можно выделить ДНК из любого растительного материала. На практике хорошие результаты получаются с луком, чесноком, бананами и томатами. В общем, дети будут довольны.

25 апреля во всем мире отмечается Международный день ДНК. Он был учрежден в знак признания важности генетики и научных достижений, сделанных в этой области. В честь этой даты кандидат биологических наук, заведующий лаборатории клеточных и геномных технологий растений Ботанического сада ЮФУ Василий Чохели рассказал, как в домашних условиях выделить ДНК банана.

Дата для празднования была выбрана не случайно:

25 апреля 1953 года в журнале «Nature» были опубликованы результаты исследования структуры молекулы ДНК, которое провели ученые Джеймс Дьюи Уотсон, Фрэнсис Крик и Морис Уилкинс.

Этот проект позволил объяснить, как происходит передача генетической информации от клетки к клетке, от организма к организму. Девять лет спустя исследователи были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие молекулярной структуры нуклеиновых кислот и ее значения для передачи генетической информации в живых существах.

Спустя 50 лет, 14 апреля 2003 года, был объявлен завершенным международный научно-исследовательский проект «Геном человека», благодаря которому стало возможно определение пар оснований, составляющих ДНК человека, и идентификация всех генов человеческого генома. После завершения проекта Сенат и Палата представителей США провозгласили 25 апреля Днем ДНК, а апрель – месяцем генома человека. Некоторые организации в разных странах мира отмечают 25 апреля как Всемирный день ДНК или Международный день ДНК.

Ученый ЮФУ Василий Чохели о ДНК и о том, как получить ДНК из банана, не выходя из дома:

«Одними из основных критериев живой материи является наследственность и изменчивость. Наследственность, это то, благодаря чему мы похожи на своих родителей, а изменчивость заключается в том, что мы не являемся полными клонами. И эти функции в себе объединяет одна из грандиознейших молекул – ДНК. Всего четыре нуклеотида: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц), в разных своих комбинациях, выражаемых в определённых последовательностях, способны определить черты организма. И занимаясь исследованием этих последовательностей ученые всего мира постепенно открывают тайну мироздания», – кандидат биологических наук, м.н.с., зав. лаборатории клеточных и геномных технологий растений Ботанического сада ЮФУ Василий Чохели.

В Лаборатории клеточных и геномных технологий растений ЮФУ ученые клонируют растения из Красной книги. Несмотря на то, что выделением ДНК профессионально занимаются ученые, выделить её может любой на домашней кухне. Например, эксперимент можно провести на банане или клубнике при помощи нескольких подручных материалов: моющее средство, вода и соль.

Следуем инструкции Васи Чохели и получаем ДНК дома:

1. Приготовим лизирующий раствор. Для этого поместите в стакан 1 чайную ложку поваренной соли и 2 чайные ложки моющего средства (это может быть жидкое средство для мытья посуды).

2. Налейте в стакан воду и перемешайте, чтобы соль растворилась. Лучше использовать дистиллированную воду, но также подойдет питьевая вода.

3. Тщательно разомните (гомогенизируйте) вилкой мякоть банана или клубники. Также фрукты можно поместить в целлофановый пакет и аккуратно размять до однородной массы. Полученное пюре поместите в стакан с раствором соли и моющего средства. Или вылейте лизирующий раствор в пакет с гомогенатом.

4. Перемешайте смесь и оставьте ее на несколько минут.

5. Профильтруйте смесь через двойной слой марли. Также подойдут обычные кофейные фильтры для кофемашины.

6. Затем на поверхность полученного экстракта по стенке стакана осторожно наслоите несколько миллилитров холодного 70 % этилового спирта. Спирт нужно заранее охладить!

7. Дайте смеси отстояться пару минут.

8. На границе раздела экстракта и спирта появится белая масса. Это и есть ДНК. Ее можно извлечь, аккуратно намотав на стеклянную или деревянную палочку.

По такому же принципу можно выделить ДНК лука, чеснока или помидора. Удачи в эксперименте 😉

Для чего выделяют ДНК?

Для анализа улик

(в криминалистике)

Для тестирования новорожденных на генетические заболевания

Для установления родства

Для изучения генов, участвующих в образова-нии раковой опухоли

Для анализа археологического материала

Для идентификации

людей

опухоль

Выбор объекта для выделения ДНК

ДНК, как известно, есть в каждой клетке, а значит, выделить её можно из любой ткани — даже из костей животных, чешуи рыб или древесины, где клеток не так уж много по сравнению с объёмом внеклеточного вещества.

Во всех тканях организма как животного, так и растения, ДНК, как правило, одинакова. Отличаются эти ткани тем, что в одних из них помимо вещества наследственности больше почти ничего нет (молоки селёдки), а в других, таких, как костная ткань, содержание ДНК относительно невелико. Кроме того, существуют ткани, в клетках которых имеется удвоенный набор хромосом (к тетраплоидным относятся, в частности, клетки печени), а потому и ДНК в них в два раза больше, чем во всех остальных. В семенах растений относительное, содержание ДНК выше, чем в стебле, а из молодых растущих побегов её можно выделить существенно больше, чем из такого же по объёму куска одревесневшего ствола.

В общем, если перед исследователем не стоит какой-то специальной задачи, он старается выбрать для работы ткань, в которой мало межклеточного вещества и много самих клеток. Причём желательно, чтобы ткань легко распадалась на эти составляющие, а клетки не были перегружены белками (как мышечные), липидами(как жировые) или полисахаридами (как клетки мозга).

Материалы для выделения ДНК в домашних условиях:

• банан
• средство для мытья посуды (Fairy)
• поваренная соль
• дистиллированная вода
• холодный этиловый спирт 96%
• пакет с замком zip lock
• кусок марли 10х10 см для фильтрования
• деревянная палочка
• пластиковая ложка
• пластиковая или стеклянная пробирка (50 мл)
• банковская резинка
• маленькая пробирка (пенициллинка)

План выделения ДНК из банана

Механическое измельчение банана

Разрушение клеточных стенок

Освобождение

ДНК от белков

Отделение ДНК от клеточных обломков

Осаждение ДНК

Сбор ДНК

Процедура выделения ДНК

1. Поместить банан в пакет с замком zip lock, закрыть замок. Измельчить банан, раздавив его пальцами и превратив в кашицу.

2. Открыть пакет и перенести банановую кашицу в пластиковый стакан с помощью пластиковой ложки.

3. В чистом пластиковом стакане приготовить лизирующий буфер: смешать 50 мл дистиллированной воды, 4 чайных ложки средства для мытья посуды (Fairy) и 2 ложки соли. Аккуратно перемешать (без образования пены), чтобы соль и средство для мытья посуды растворились в воде.

4. Добавить лизирующий буфер к банановой кашице и перемешать 2-3 минуты.

5. Накрыть куском марли пластиковую (стеклянную) пробирку и зафиксировать её резинкой.

6. Профильтровать банановый экстракт, полученный в п.4, через марлю. Собрать в пробирку жидкость, банановую кашицу выбросить.

7. МЕДЛЕННО и осторожно по стенке пробирки влить холодного этилового спирта 96% до образования слоя на поверхности бананового экстракта. Не перемешивайте пробирку и через 1-2 минуты можно увидеть белые нити ДНК на границе двух слоёв.

8. Нити ДНК можно аккуратно собрать деревянной палочкой и поместить в маленькую пробирку с 96% спиртом.

Как выглядит выделенная ДНК?

Чистые кристаллы ДНК похожи на клубки спутанных нитей, но не надо забывать, что вы видите именно кристаллы вещества, а не его макромолекулы, и сказать по их внешнему виду, какие гены содержит выделенная вами нуклеиновая кислота, конечно, невозможно. Чтобы узнать это, придется снова растворять ДНК. Впрочем, « прочесть » последовательность нуклеотидов в домашних условиях, увы, невозможно: для этого нужны не только специальные приборы, но и дорогие реактивы. Однако если вы уже хорошо рассмотрели кристаллы и они успели подсохнуть, можете понаблюдать за тем, как ДНК растворяется. Она вначале набухает, становясь похожей на студенистую медузу, и лишь спустя несколько дней раствор делается однородным. Процесс можно ускорить, если пробирку почаще встряхивать.

Белые кристаллы ДНК

Профориентационный урок-эксперимент
по биологии
«Выделение молекулы ДНК банана»

Автор: Кирсанова Наталья Егоровна

Организация: МКОУ Мироновская СОШ

Населенный пункт: Новосибирская область, Баганский район, с. Мироновка

Цель занятия: познакомить учащихся с простейшими методами биотехнологии на примере выделения молекулы ДНК, конкретизировать представления учащихся о молекуле ДНК.

Задачи занятия: создать условия для развития универсальных учебных действий:

1. познавательных:

-через актуализацию теоретических знаний о строении функциях молекулы ДНК в процессе выполнения практических заданий;

-владение логическими операциями (анализ, синтез, сравнение, обобщение), через развитие умения наблюдать за происходящими процессами и фиксировать результаты наблюдений

2. регулятивных:

-через создание условий для развития умений, связанных с целеполаганием, планированием предстоящей деятельности, поиском способов решения поставленной проблемы, содержательной и личностной рефлексии, контролем и самооценкой достигнутого;

-посредством развития умения самостоятельно организовывать рабочее место;

-личностного самосовершенствования через проведение личностной рефлексии в рамках работы в группе.

-ценностно-смысловых посредством развития внутренней мотивации к изучению реальных объектов действительности, ощущения собственной уникальности;

3. Информационно – коммуникативных:

-посредством развития умения использовать разные источники информации (руководство по проведению работы, речь учителя) для решения поставленной цели;

-посредством развития умений диалогической речи через организацию работы в группах на рабочих местах.

Целевые ориентации урока:

Предметные: способствовать формированию знаний об особой роли нуклеиновых кислот в живой природе – хранении и передаче наследственной информации, умение характеризовать особенности строения и функций молекулы ДНК; выполнять практическую экспериментальную работу.

Метапредметные: способствовать развитию логического мышления, умению анализировать, сравнивать, делать обобщения и выводы, работать с различными источниками информации, с демонстрационным материалом.

Личностные: создать условия для формирования понимания развития своего интеллекта как ценностной характеристики современной личности; создать условия для совершенствования навыков и умений, необходимых для индивидуальной и групповой работы, делась правильный выбор будущей профессии.

Планируемый результат обучения, в том числе и формирование УУД:

• образовательные (формирование познавательных УУД) обучающийся должен знать об особенностях строения ДНК: строении отдельного нуклеотида, соединении отдельных нуклеотидов в одну цепь, соединении цепей нуклеотидов в одну молекулу ДНК, основанную на принципе комплементарности, о функциях ДНК, о механизме удвоения ДНК, определении ключевых понятий, уметь пользоваться терминологией.
• воспитательные (формирование коммуникативных и личностных УУД): умение сотрудничать с учителем и одноклассниками, полно и точно выражать свои мысли, отвечать на вопросы, применять в своей речи логические приемы, соблюдать процедуру группового обсуждения, воспитывать усидчивость, дисциплинированность.
• развивающие (формирование регулятивных УУД): развитие логического мышления, внимания творческих и познавательных способностей, умения анализировать, самостоятельно прорабатывать учебный материал, владеть умениями сравнения, доказательства, вычленения основных идей в учебном материале, оценивать качество и уровень усвоения материала.

Форма: урок-эксперимент «Выделение ДНК»

Технологии, применяемые на уроке:

• технология проблемного обучения;
• информационная технология;
• технология групповой деятельности;
• технология исследовательского обучения.

Ведущая педагогическая идея: реализация метапредметного подхода в преподавании биологии через организацию активной познавательной деятельности учащихся на уроке.

Оборудование: мультимедийная презентация по теме занятия, лабораторное оборудование для работы в группах: перезрелый банан, физиологический раствор, медицинский спирт, дистиллированная вода, моющее средство, пробирки, воронка, ступка с пестиком, стеклянная палочка, фильтровальная бумага, блендер, стеклянный стакан, мерный стакан, соль, нож, разделочная доска.

инструктивные карты для работы в группах (приложение №1), протокол выполнения работы для каждого учащегося (приложение №2).

Организационный момент. Актуализация знаний

Ребята, вы находитесь почти на пороге выхода из школы. Перед вами встают вопросы «Кем я хочу стать? Будет ли рабочее место для меня? Какой мне сделать выбор экзаменов?»

– Давайте посмотрим видеофрагмент о профессиях будущего (видеоролик 5 минут)

– Какие профессии будущего были представлены в ролике?

Мы сегодня попробуем себя в одной из представленных профессиях.

На предыдущих уроках мы с вами изучали органические вещества, входящие в состав клеток.

-Какие? (белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты).

-В чём особенность их строения? (белки, углеводы и нуклеиновые кислоты – биополимеры, состоят из мономеров).

II. Изучение нового материала.

Сегодня на уроке мы с вами продолжим изучение одного из биополимеров, а именно какого, скажите вы, прослушав информацию.

Как передаётся информация внутри живых существ? Как от одного поколения в другое передается информация о зарождении именно зелёной лягушки, а не красного жасмина?

Как и где она хранится?

Ответ известен: эта удивительная молекула является носителем наследственной информации называется ДНК.

Эта информация, «путешествующая» в молекуле ДНК от матери и отца к их потомству, является «инструкцией», «книга жизни», другие «свидетелем и уликой» и «секретным хранилищем», которая позволяет механизму в оплодотворенной клетке строить новый живой организм.

Интересные факты

Длина молекулы ДНК одной клетки человека составляет около двух метров!

В организме человека находится от 75 до 100 триллионов клеток.

Длина всех молекул ДНК человека: 150 миллиардов километров.

Этого достаточно, чтобы 3,5 миллиона раз обернуть Землю по экватору и 400 раз долететь до Солнца и вернуться обратно!

• Можно ли увидеть молекулу ДНК своими глазами?
• Какое лабораторное оборудование можно для этого использовать? (посмотреть в микроскоп)
• Что нужно сделать с клетками, чтобы получить из них молекулу ДНК?

Цель нашего занятия – познакомиться с простейшими методами биотехнологии на примере выделения молекулы ДНК банана.

– Люди какой профессии, занимаются изучением молекулы ДНК? (врачи генетики)

– Что изучает генетика?

На сегодняшний день исследование ДНК, выделенной из объектов биологического происхождения, является общепринятой и наиболее информативной и точной в медицинской практике.

– Для чего выделяют ДНК?

Для анализа улик (в криминалистике)

Для тестирования новорожденных на генетические заболевания

Для установления родства

Для изучения генов, участвующих в образовании раковой опухоли

Для анализа археологического материала

Для идентификации личности людей

– Научные методы, позволяющие выделять ДНК, слишком трудны как в техническом, так и в теоретическом плане. В условиях школьных лабораторий невозможно найти нужное оборудование для проведения работы. А как хочется увидеть ДНК!

За основу взят метод, предложенный В. Артамоновой в популярной статье «Как увидеть ДНК» (Химия и жизнь, Школьный клуб, 2002, №2, стр. 48-49.)

Алгоритм эксперимента прост в исполнении. Эксперимент нагляден, информативен по содержанию и занимателен по форме.

Объект исследования:

Выделенные из тканей животного и растения молекулы ДНК

Предмет исследования:

Структура ДНК

Выделенные из банана молекулы ДНК

Химический состав нуклеопротеидов

Физические свойства ДНК

Репарация ДНК

Для этого понадобится….

Дегергент (жидкое моющее средство «Fairy») 2 столовые ложки. Разрушает липидные мембраны клеток и ядерную мембран, высвобождая ДНК.

Этанол 95% 15-30 мл. Экстрагирует молекулы ДНК из водного раствора.

Поваренная соль (NaCl) 0,9г. Создает физиологическую среду, препятствуя разрушению молекул ДНК.

Пробирки, химические стаканы или другую посуду.

Пипетки.

Для наблюдения использовался школьный цифровой микроскоп, компьютер, телевизор.

Просмотр видеофрагмента о строении молекулы ДНК и её значении в организме.

Фронтальная беседа о строении молекулы, ее местоположении в клетке, способе укладки молекулы ДНК.

Организация поисковой деятельности учащихся по решению проблемного вопроса «Предположите, что нужно сделать, чтобы увидеть молекулу ДНК?» [слайд]. При организации беседы надо подвести учащихся к тому, что способ извлечения есть результат «упаковки», т.е. зная, как упакована, молекула ДНК в клетке (а мы это повторили), мы должны ее распаковать. Предположения учащихся учитель кратко фиксирует на доске, чтобы потом проверить правильность их предположений.

Выбор объекта для выделения ДНК

В общем, если перед исследователем не стоит какой-то специальной задачи, он старается выбрать для работы ткань, в которой мало межклеточного вещества и много самих клеток.

Причём желательно, чтобы ткань легко распадалась на эти составляющие, а клетки не были перегружены белками (как мышечные), липидами

(как жировые) или полисахаридами (как клетки мозга).

Выделение ДНК

– Ребята, каждая группа получила инструкцию по выделению ДНК из банана.

Обратить внимание на необходимость строгого соблюдения инструкции!

Под руководством учителя проводит эксперимент по выделению ДНК из банана.

Алгоритм проведение эксперимента « Как самому выделить ДНК» лежит на парте.

Методика и этапы работы:

Организация выполнения практической части в соответствии с инструктивными картами. По ходу практической части учащиеся заполняют протокол практической работы.

– Ребята, пользуясь инструкцией по выполнению работы, под моим руководством, мы с вами попробуем быть в роли генетиков.

– На слайды тоже обращаем внимание.

Пошаговая инструкция по выделению молекул ДНК

Для эксперимента подойдет любой растительный материал. Проще работать с тем, что легче измельчить, например мякоть банана.

Чтобы извлечь ДНК из ядра растительной клетки, нам потребуются:

• ступка с пестиком, дома можно использовать блендер;
• воронка;
• стеклянная посуда: колба, стакан, пробирка;
• фильтровальная бумага или марля;

• хлорид натрия (поваренная соль) — 1,5 г;
• гидрокарбонат натрия (сода) — 5 г;
• весы, позволяющие взвешивать от одного до нескольких грамм; в отсутствие весов для соли и соды можно использовать мерные ложки — здесь главное соблюсти пропорции ингредиентов;
• детергент (лат. detergio — стираю) — это разновидность поверхностно-активного вещества, которое уменьшает поверхностное натяжение воды и способствует ее проникновению в поры и между волокнами; детергенты помогают отмывать что угодно от грязи; в домашних условиях в качестве детергента можно использовать мыло, средство для посуды;
• дистиллированная вода — 120 мл;
• 95%-й этиловый спирт.

Шаг 1. Готовим буферный раствор

Буферными (англ. buff — смягчать удар) называют растворы с определенной устойчивой концентрацией водородных ионов. Проще говоря, pH такого раствора почти не меняется, даже если мы добавляем в него кислоту или щелочь.

Чтобы приготовить буферный раствор для нашего эксперимента, наливаем в колбу 120 мл дистиллированной воды и добавляем в нее 1,5 грамма хлорида натрия. В домашних условиях можно использовать поваренную соль, это, конечно, не химически чистый NaCl, но для нашей миссии подойдет.

Далее взвешиваем и добавляем в раствор 5 грамм гидрокарбоната натрия (мы используем соду).

После добавления перемешиваем содержимое колбы до полного растворения.

Шаг 2. Смешиваем буферный раствор с детергентом

В качестве детергента мы используем средство для мытья посуды. Нам будет вполне достаточно 50–60 мл. Добавляем его в буфер и перемешиваем полученную смесь в течение трех минут.

Шаг 3. Подготовка сырья для извлечения ДНК

Мякоть банана тщательно измельчаем до однородного состояния. Это удобнее сделать блендером.

Шаг 4. Разрушение клеточных стенок

К полученной массе добавляем холодную смесь буферного раствора с детергентом. Тщательно перемешиваем. Детергент разрушает клеточные мембраны и мембраны ядер клеток. Таким образом, нити ДНК окажутся свободно плавающими.

Шаг 5. Получение молекул в растворе

Разрушив клеточные стенки, удаляем их: для этого фильтруем раствор в течение 10 минут при помощи воронки с фильтром. В нашем случае мы используем фильтровальную бумагу, но дома можно взять ткань или даже марлю.

– Просмотр видеоролика из передачи «ДНК» по НТВ.

Шаг 6. Визуализация

К полученному фильтрату по стенке сосуда под острым углом осторожно приливаем охлажденный в морозилке 95% этиловый спирт, чтобы он не перемешивался с содержимым. Добавляем сколько не жалко. Но в целом количества, равного половине имеющегося в колбе фильтрата, будет достаточно.

И вот на границе раздела двух жидкостей мы наблюдаем, как постепенно появляются белые нити ДНК.

Из всех клеточных компонентов только ДНК быстро выпадает в осадок в спирте, образуя видимые глазу белые нити.

Все остальные компоненты остаются в водной фазе.

Шаг 7. Нанизать деревянной палочкой молекулу ДНК и посмотреть под микроскопом.

Обсуждение эксперимента, оформление в тетради

– Ребята, давайте сделаем выводы по нашему эксперименту.

1. Что мы получили?

2. Зачем мы измельчали банан в блендере?

3. Что такое детергент

4. Зачем нужен спирт?

5 Думали ли вы, что можно в домашних условиях выделить молекулу ДНК и увидеть её своми глазами?

6. Цель нашего занятия достигнута?

-Ребята, заполняем протоколы и сдаём.

Заполнение протокола позволяет сделать работу учащихся более осознанной, развивать способности к рефлексии собственной деятельности, умению формулировать результаты наблюдений на письме. Следует обратить внимание, что колонка «Что делали?», не должна быть заполнена списанными из руководства по выполнению фразами, а должна быть заполнена самостоятельно, т.е. кратко описывать проделанную работу.

Подведение итогов работы.

Обсуждения практической значимости исследований молекулы ДНК. Например, значение ПЦР в медицине.

-Ребята, внимание на экран.

Ученые из Института Бабрахама в Кембридже совместно с известным музыкантом и звукорежиссером Максом Купером, а также мастером визуального искусства Энди Ломасом презентовали уникальную работу, демонстрирующую элегантный и сложный процесс организации генов в единую систему.

Хаотично движущиеся на видео линии — на самом деле компьютерная модель агрегации генетической информации, записанной на молекулах в ДНК, в живых клетках. «Это исследование меняет наше понимание биологии, показывая, как гены, которые находятся близко друг к другу в геноме, взаимодействуют и влияют друг на друга», — поясняет EurekAllert!.

При упоминании ДНК люди чаще всего представляют маленькие Х-образные хромосомы, расположенные в аккуратных маленьких линиях на большом расстоянии друг от друга. Но каждое ядро клетки, размером меньше песчинки, содержит длинные цепи ДНК. Большую часть времени 46 хромосом в человеческой клетке выглядят как часть запутанной массы ДНК — больше всего это похоже на маленький комок шерсти.

Ученые поясняют: движение генов может казаться хаотичным, но на самом деле они высокоорганизованны. Красным цветом на видео выделены области с наиболее высокой активностью генов. (Видео 3 минуты)

На этом заканчиваем наше занятие. Подведём итог, как мы работали. Перед вами смайлики, они отражают вашу работу. Возьмите тот смайлик который выражает вашу работу и прикрепите его на доску.

Ну а вообще, в нашей жизни бывает всякое, и мы должны быть готовы ко всему, чтобы прокормить себя.

Внимание на экран. (Видеоролик 2мин. « На вас персональный наряд на все 15 суток»)

Спасибо за работу!

Список используемой литературы

1. Буферные растворы: приготовление и использование [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://fb.ru/article/44036/bufernyie-rastvoryi-prigotovlenie-i-ispolzovanie

2. Введенский Э. Л., Плешаков А. А. Биология. Введение в биологию. 5 класс. Линия «Вектор». – М.: ООО «Русское слово – учебник», 2012

3. Великов В. А. Молекулярная биология. Практическое руководство. – Саратов: Издательство «Саратовский источник», 2013. – 84 с.2.

4. Лаборатория на кухне (выделение в домашних условиях ДНК) [Электронный ресурс]. – Examen.ru – портал для абитуриентов и их родителей. – Режим доступа:http://www.examen.ru/add/manual/school-subjects/natural-sciences/genetics/stati-2201/laboratoriya-na-kuxne-vyidelenie-v-domashnix-usloviyax-dnk

5. Сивоглазов В. И. Биология: общая биология. 10 кл. Базовый уровень. – М.: Дрофа, 2016. – 254 с.

6. http://wsyachina.narod.ru/technology/reduction_dna.html, http://www.venda.ru/mater/metod/bio/dnkvdomashnihuslovijah.htm, http://www.begin-edu.com/node/5824 .

Методические рекомендации:

Настоящая разработка представляет собой адаптированный вариант к конкретному классу. Занятие рассчитано на 1 учебный час и проводится после изучения учащимися темы «Нуклеиновые кислоты». В нашем случае оно проводилось как дополнительное профориентационное занятие по биологии.

Использование презентации и видеофрагментов.

Приложения:

1. file0.docx.. 38,0 КБ

2. file1_c8cc9ac8-bc51-43c8-8.. 33,4 МБ

Опубликовано: 23.11.2021