Метод выделения молекул ДНК

Метод выделения молекул ДНК

Работу выполнили: Шамилова Алина, Танырвердиев Тогрул, Хрусталёва Наталья, Мишина Виктория, Семушкин Андрей

Введение

Мы выбрали данную тему проекта неспроста. В 10 классе ученики только начинают изучать раздел биологии под названием генетика, первыми темами которого являются внешний вид хромосомы, ее строение, характеристики. В учебнике представлены рисунки, модели или сильно увеличенные фотографии, однако появляется желание вживую увидеть хромосому, а не только на картинках и схемах.

В ходе проекта мы хотим попытаться извлечь хромосому из банана с помощью подручных средств, чтобы каждый ученик мог самостоятельно получить и изучить её, а именно: строение, структуру и внешний вид.

Проблема: есть ли способ самостоятельно выделить и увидеть хромосому.

Цель: разработать методическое пособие выделения хромосом из клеток.

Задачи:

• Изучить что такое хромосома, ее строение

• Изучить,что такое плазматическая мембрана

• Структурировать знания

• Разработать метод выделения хромосом

• Найти подходящие материалы

• Провести эксперимент, проверив свою методику​

• Сделать вывод

Актуальность:

Общеизвестный факт, что генетика, являясь прогрессирующей наукой, крайне трудна в изучении. Поэтому для учеников, которым сложно понять тему генетики, мы придумали способ выделения хромосомы для лучшей усваемости темы,а также появится возможно провести различные опыты и эксперименты над ней.

Что такое хромосома?

Хромосома - это молекула ДНК, упакованная с помощью специальных белков-гистонов. Находится в ядре эукариотической клетки и является носителем наследственной информации

Строение хромосомы:

1)Состоит из двух сестринских хроматид

2) Сестринские хроматиды соединены центромерой (Центромера - специализированный участок ДНК,в районе которого в стадии профазы и метафазы деления клетки соединяются две хроматиды, образовавшиеся в результате дубликации (удвоения) хромосомы

3) Наличие теломер - концевых участков хромосомы, выполняющих защитную функцию, укорачиваются при каждом делении.

Что такое плазматическая мембрана, её свойства.

Плазматическая мембрана (цитолемма,плазмалемма) состоит из молекул трёх основных видов - белков, углеводов и липидов, отделяет содержимое клетки от внешней среды, обеспечивает её целостность, регулирует обмен веществ между клеткой и средой. Ее строение: липиды, расположенные в два слоя, составляют основу плазмалеммы; гидрофильные концы липидных молекул расположены внутрь, гидрофобные - наружу; внутри эта структура имеет слой протеинов, которые пронизывают плазматическую мембрану; есть небольшое количество углеводов - гексоз (моносахаридов, содержащие шесть атомов углерода, в природе встречаются в свободном виде - в виде глюкозы (С6Н12О6), содержатся в растительных и животных тканях). Так как основную часть мембраны составляет билипидный слой, то его хорошо растворяют детергенты.

Концепция проекта:

Детально изучив свойства плазмалеммы (барьер, защищающий органоиды клетки), мы пришли к выводу, что её можно разрушить, соответственно, можно извлечь хромосомы из клетки и детально их рассмотреть.

Разработка метода выделения хромосом и нахождение подходящих материалов, орган­изация рабочего места.

Организация рабочего места :

Чтобы в процессе работы нам ничего не мешало и не отвлекало, мы начнём с самого главного - оборудования рабочего места. На хорошо оборудованном месте работать быстрее, удобнее. Проводить эксперимент можно в любом месте, важно только, чтобы оно было хорошо проветриваемым и сухим, с хорошим освещением.

Оборудования, инструменты и приспособления:

Чтобы извлечь хромосомы из ядра растительной клетки, нам потребуется:

• Ступка с пестиком ( дома можно использовать блендер)

• Стеклянная посуда: колба, стакан, пробирка или любая другая прозрачная ёмкость, которая найдётся на кухне

• Воронка

• Фильтровальная бумага или марля

• Хлорид натрия (поваренная соль) -1,5г

• Гидрокарбонат натрия (сода) - 5г

• Аптечные весы ( могут взвешивать от одного до нескольких граммов)

• Детергент ( профессиональные химические средства и средства бытовой химии для мытья, чистки от загрязнений и уходу за поверхностям (средство для мытья посуды)

• Дистиллированная вода - 120 мл

• 95% этиловый спирт ( CH3-CH2-OH)

• Микроскоп, предметные стёкла

• Вилки, ложки

• Банан

• Йод

• Таймер

Метод выделения хромосом из банана:

• Изготовление буферного раствора (Буферный раствор - раствор с определённой устойчивой концентрацией водородных ионов, т.е. pH такого раствора практически не меняется, даже если добавить в него кислоту или щёлочь).

• Для этого надо налить в колбу 120 мл воды и добавить в неё 1,5 г хлорида натрия либо поваренную соль (хоть соль и не является химически чистым NaCl, но для нашего эксперимента подойдёт). Далее добавляем в раствор 5 г гидрокарбоната натрия или соду. После добавления перемешиваем содержимое в колбе до полного растворения.

• Смешиваем Буферный раствор с детергентом. В качестве детергента будем использовать средство для мытья посуды. Будет достаточно 50-60 мл. Добавляем его в буфер и перемешиваем полученную смесь в течение трёх минут.

• Подготовка сырья для извлечения хромосом. Мякоть банана тщательно измельчаем сначала вилкой, потом в ступке с пестиком ( или блендером) до однородной массы.

• Разрушение клеточных стенок. К полученной массе добавляем смесь буферного раствора с детергентом. Тщательно перемешиваем. Детергент разрушает клеточные мембраны и мембраны ядер клеток, таким образом, хромосомы окажутся свободно плавающими.

• Получение хромосом в растворе. Разрушив клеточные стенки,удаляем их: для этого фильтруем раствор в течение 10-15 минут при помощи воронки и фильтровальной бумаги или марли.

• Визуализация. К полученному фильтрату по стенке сосуда под острым углом осторожно приливаем 95% этиловый спирт, чтобы он не перемешивался с содержимым. Добавляем сколько угодно, но количества, равного половине имеющегося в колбе фильтрата, будет достаточно. На границе раздела двух жидкостей с наблюдаем, как постепенно появляется белый осадок - хромосомы. Из всех клеточных компонентов только хромосомы быстро выпадают в осадок в спирте, образуя видимые глазу белые нити, все остальные компоненты остаются в водной фазе.

• Белые нити можно вытащить, положить на предметное стекло (при желании подкрасить йодом для большей наглядности) и рассмотреть под микроскопом содержимое.

Техника безопасности.

Токсичность спиртов проявляется в их наркотическом действии на центральную нервную систему. Длительное воздействие больших доз может вызвать тяжёлые хронические заболевания нервной системы, печени, сердечно-сосудистой системы, пищеварительного тракта. Проникновение этилового спирта через неповреждённую кожу практического значения не имеет, однако в чистом виде вызывает сухость кожи, изредка - образование трещин. При попадании на слизистые оболочки может вызвать ожоги слизистой, для устранения негативных последствий нужно снизить концентрацию вещества на повреждённом участке, нейтрализовав его действие водой (промыть проточной водой), после обратиться к врачу для дальнейшего лечения, которое назначат при необходимости. Этиловый спирт - легковоспламеняющаяся жидкость, поэтому все работы с этиловым спиртом должны проводиться вдали от огня и источников искрообразования.

Критерии результативности:

• Успешность эксперимента

• Количество целых хромосом

• Затратность ресурсов

Реализация плана, корректировка

Все действия выполнялись последовательно, по вышеуказанному плану, корректировка не требуется.

Оценка эффективности и результативности.

Итак, эксперимент проведён успешно, соответствует разработанным критериям.

Экономические расчеты

Эксперимент экономичный, на его осуществление потребовалось: время (1 час), банан (35 руб за штуку), моющее средство (50 руб), сода (20 руб), соль (15 руб), вода (0 руб); все реагенты (этиловый спирт, йод), стеклянная посуда ( чашка Петри, колбы, воронка), вилки, ложки, микроскоп, фильтровальная бумага, предметные стёкла, аптечные весы были взяты из кабинета химии, их стоимость (0 руб). Общая стоимость потраченных ресурсов : 120 руб.

Вывод:

• В процессе изготовления методики и проведения эксперимента для ее подтверждения были решены следующие задачи:

• Изучены строение и свойства хромосомы и плазматической мембраны

• Разработана методика на основе собранной информации

• Выбраны необходимые ресурсы

• Успешно проведён эксперимент

• Себестоимость проведённого эксперимента составляет 170 рублей. Данная методика соответствует изначальному замыслу, так как эксперимент успешен.

• Практическая значимость работы заключается в том, что в дальнейшем учителя могут показывать на уроках ученикам этот эксперимент для лучшего усвоения новой сложной информации, привить им интерес к урокам биологии и помочь на практике применить полученные знания.

4