劉濤

1研究背景與思路

DNA，即脫氧核糖核酸，是遺傳信息的攜帶者之一。大多數(shù)細胞都含有DNA，但是不同生物細胞中DNA含量有差異么？利用DNA與RNA、蛋白質等在物理和化學性質方面的差異，選取生活中常見的洋蔥、香蕉和馬鈴薯作為研究材料，利用DNA粗提取方法分別提取它們的DNA，比較這幾種研究材料中DNA的含量是否具有差異性？研究思路如下：

提出問題、確定研究課題一查閱資料、確定研究材料及方案一課題成員分組并進行預實驗一分為洋蔥組、香蕉組和馬鈴薯組，并同時展開研究一研究結果比較，得出結論一查閱資料，討論分析結果一確定下階段研究任務及研究思路。

2研究原理

DNA主要分布于細胞核，并與蛋白質相纏繞結合在一起。提取DNA時，在切碎的材料中加入一定量的洗滌劑進行充分的攪拌和研磨，之后再加入適量的物質量濃度為2 mol/L的NaCl溶液，過濾并收集濾液。其中洗滌劑可以破壞細胞膜，而DNA在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度最大。利用DNA和蛋白質等其他成分在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，選擇適當?shù)臐舛染涂梢允笵NA和其他物質分離開。最后，DNA不溶于酒精，而細胞中的某些蛋白質溶于酒精，在過濾液中加入適量酒精可以將DNA和蛋白質進一步分離，提取出含雜質較少的DNA。

3材料與方法

（1）研究材料：準備新鮮的洋蔥、馬鈴薯和香蕉3種材料。

（2）器材與試劑：不同容量燒杯若干;玻璃棒;研缽;鐵架臺;漏斗;紗布;天平;量筒;試管;洗滌劑;氯化鈉;無水乙醇;物質量濃度為2mol/L的NaCl溶液;蒸餾水。

4研究步驟

（1）分組制取研磨液。將小組成員分為洋蔥組、香蕉組和馬鈴薯組，每組約4人。各小組將研究材料洗凈擦干后分別稱量15g，切碎放入研缽中分別加入等量的洗滌劑進行充分研磨。

（2）過濾收集濾液。研磨充分后再分別加入15 mL2 mol/L的NaCl溶液。用四層紗布過濾研磨液，收集濾液于小燒杯中。洋蔥和馬鈴薯過濾較快，香蕉研磨后較黏，過濾時間較長。

（3）析出DNA。將3種研究材料的過濾液靜置幾分鐘，分別加入與濾液等體積的體積分數(shù)為95%的酒精，不久就會看到燒杯中有白色絲狀物析出。用玻璃棒沿著一個方向輕輕攪拌并挑起，這就是析出的DNA。

（4）溶解DNA。取2支干凈試管編號后各加入2mol/L的NaCl溶液5mL，將挑起的DNA緩慢放入溶液中并輕輕攪拌，溶解DNA。

5研究結果

香蕉中DNA含量最多，洋蔥中DNA含量較少，而馬鈴薯沒有DNA析出。再將洋蔥和香蕉中提取的DNA輕輕挑起放入2mol/L的NaCl溶液中緩慢攪拌，發(fā)現(xiàn)DNA溶解了。

6討論

各小組成員分析了實驗結果并提出問題：洋蔥提出的DNA含量為什么較少？學生討論后，認為導致以上研究結果差異的原因可能是：洋蔥切碎后研磨得不充分。將洋蔥切碎后進行研磨時，就發(fā)現(xiàn)，相比于香蕉，洋蔥更難充分研磨，這樣就會導致洋蔥中提出的DNA含量較少。學生討論后，提出改進方案：進行更充分研磨。依照這種方案進行研磨后，發(fā)現(xiàn)洋蔥中提取的DNA依舊較少。

小組成員查閱資料后發(fā)現(xiàn)：不同植物細胞中染色體含量不同，洋蔥細胞中含有16條染色體，香蕉細胞中含有33條染色體，馬鈴薯細胞中含有48條染色體。最終，學生得出結論：由于洋蔥細胞中DNA含量本就較少，再加上研磨得不充分，所以提出的DNA含量較少。

馬鈴薯為什么沒有DNA析出呢？馬鈴薯細胞中含有48條染色體，理論上來說提取的DNA含量應該比香蕉更多，結果卻沒有DNA析出。學生討論后，認為很有可能是;小組成員實驗過程中操作不當造成的;馬鈴薯切碎后研磨的不充分。對于這兩種可能原因，各小組也提出了改進方法：由洋蔥組或香蕉組成員進行更充分研磨。按照改進方法進行實驗，結果馬鈴薯過濾液中仍然沒有DNA析出。到底是什么原因造成這種結果呢？有學生提出：導致馬鈴薯濾液中沒有DNA析出的原因可能并不是小組成員操作不當或研磨的不充分引起的，或許是研究材料本身造成的。馬鈴薯中含有大量淀粉，那么這些大量淀粉會不會對DNA的析出有影響？各小組經過討論后，決定下階段研究任務：探究馬鈴薯中的淀粉對DNA析出是否有影響？并確定研究思路：①取適量馬鈴薯提取液加入香蕉提取液中，觀察對香蕉的DNA析出是否有影響？②用適量淀粉酶將馬鈴薯提取液中的淀粉水解，再加入酒精，觀察馬鈴薯的DNA是否析出？

通過此次活動，學生對DNA有了更深刻的認識，而以小組合作形式開展研究有利于培養(yǎng)學生的團隊意識，有利于培養(yǎng)學生的自學能力，有利于培養(yǎng)學生思維創(chuàng)造的能力。在合作學習過程中，小組中每個成員都積極參與到研究活動中，并且每個成員都帶有極大的熱情，研究任務由大家共同分擔，集思廣益，人人都盡其所能。教師選用了生活中常見的3種研究材料，能使學生感受到生物的生活化。理論與實踐相結合，激發(fā)學生對生物學的興趣。而對這三種材料DNA含量的比較，學生提出了新的疑問，激發(fā)了其創(chuàng)造性，對提高學生生物學學科素養(yǎng)有著積極作用。