长沙市实验中学学生的这堂实验课,是在大学完成的!
长沙晚报掌上长沙6月3日讯(通讯员 吴润琦 全媒体记者 岳霞)是什么造就你的与众不同,展露出每一个生命体独一无二的活力?答案就是:DNA!作为藏在细胞里的遗传物质,它控制着蛋白质合成,决定着不同性状。适逢科技节,近日,长沙市实验中学高二学生踏上了一次精彩的科学之旅——进行DNA的粗提取、模拟DNA双螺旋结构的衍射图谱的实验,开展“现代生物技术与安全”主题辩论赛,还走进湖南师范大学植物分子与发育生物学实验室,亲手揭开了DNA的神秘面纱。
学会在家里进行DNA的粗提取
怎么才能提取出细胞核里的遗传物质?不需要高大上的实验室,科学探究触手可及!按照简化的步骤,同学们利用猕猴桃、香蕉等水果和洗洁精、酒精等常见用品,在家里就能进行DNA的粗提取,奇妙的科学世界不再遥远。
小小的DNA啊,你究竟蕴藏着怎样的遗传密码?沃森、克里克、威尔金斯、富兰克林……众多科学家为探究DNA的结构付出了毕生精力。科学家富兰克林拍下的“照片51号”,以X射线衍射图谱揭示出DNA双螺旋结构的秘密。
用小弹簧和激光笔,同学们重现了科学家的经典实验,亲眼看到了DNA的神秘螺旋,动手能力MAX!这不仅仅是一次实验,更是同学们对科学探索的热爱和执着。
各班同学围绕“是否应该推广转基因作物”“是否支持设计试管婴儿”等生物学热点问题,开展激烈辩论。正反双方的同学们广泛查找资料、细心准备,以科学的态度,展示了他们对辩论主题的深入理解,语言表达能力和逻辑思维、批判性思维在”唇枪舌战“中提升。辩论场上,精彩论点不断抛出,引发同学们对科技进步和社会责任的深思。
进入大学实验室进行深入学习
“加入Taq酶,就可以进入下一步了。”在湖南师范大学生命科学学院植物分子与发育生物学实验室,李东屏教授向长沙市实验中学高二年级的同学们耐心解释着PCR技术的核心操作环节。PCR技术,也叫做聚合酶链式反应,是一种能大量获取目的基因片段的生物技术。常见的核酸检测、亲子鉴定等,都离不开PCR技术。在陈显根、彭日行、吴润琦三位老师的带领下,高二年级的学生代表来到了湖南师范大学生命科学学院,学习PCR技术的操作方法。
实验开始前,金新洲老师以通俗易懂的语言,向同学们介绍了PCR技术与课题组的研究方向:“神奇的PCR技术,就像是一位魔法师,能够在体外快速复制出我们所需的DNA片段。我们课题组的研究方向主要是水稻耐逆基因的功能研究,在某种胁迫(例如干旱)处理下,有些基因的表达量会上升几倍甚至几十倍,我们要定量确定上升了多少,就会用Actin(肌动蛋白)的含量做内参,通过计算就可以得出表达量具体上升了多少……”听了老师的讲解,同学们的眼神中闪烁着好奇与渴望,期待在实验室中一展身手。
自己动手得到完美实验结果
在金新洲、刘江涛两位老师的悉心指导下,同学们分成两组开始进行实验,大家小心翼翼地操作,试剂的配制、样本的加入、仪器的设置……每一个步骤都全神贯注。
配置好的液体被送入PCR仪器内,开始了奇妙的“变身”:高温下,DNA片段解开双螺旋结构;低温时,引物与它们紧密结合;中温环境中,聚合酶则忙碌地复制着相关的序列。就这样,在循环往复中,目的片段的数量如滚雪球般迅速增长。
琼脂糖凝胶电泳鉴定实验更是让同学们大开眼界。在电场的作用下,DNA片段在凝胶中分离出不同的条带,蕴含着生命的神奇密码,犹如一幅美丽的生物画卷。同学们纷纷围上前来,仔细观察着实验结果,感叹着科技的神奇。“扩增DNA片段与标准片段完美匹配!”看到结果的同学们拍手欢呼,脸上洋溢着笑容……
实践活动结束后,同学们纷纷写下活动总结、制作汇报课件,向老师、同学们分享自己的心得体会。
在课本中,同学们能学到DNA的相关知识,但像科学家一样思考和探索,理性讨论、面对科学发展中的伦理和安全问题,是更为重要的生物学核心素养。生物教研组本次“走近DNA”的活动告一段落,求实深研的科学种子已经在同学们心中种下。
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