2019年3月13日 星期三

DNA粗萃取 ( 奇異果、人類口腔粘膜細胞) 與DNA摺紙



這個實驗可以說是廚房中的分子生物學實驗,簡單又快速,只是結果有些學生會有點失落(常說~~ㄚ我的DNA就這樣喔XD),另一方面,時間上又往往沒有到兩節課,剩下的十幾二十分鐘很零碎,講正課又沒有甚麼效果。
想改進實驗流程,並且設計成剛好兩節課,又能增加學生操作動力的課程

時間 : 兩節課

流程 : 奇異果DNA粗萃取--->人類DNA粗萃取--->DNA摺紙

特色 : 
1.精簡實驗器材與步驟,減少實驗操作時汙染
2.可外帶兩種自己的DNA 給親愛的.........爸爸媽媽
(自己身上萃取出來的跟折紙摺出來的DNA分子)
3.折紙作的快的可以吃到DNA餅乾(被揍)




(一) 奇異果DNA粗萃取步驟

1.1/2顆奇異果(每組要分兩份也可以) 剝皮放到5號封口袋裡面

2.加 20mL水 進入封口袋


3.加 洗碗精(壓一下壓頭)  進入封口袋,用手按壓混勻封口袋內容物5分鐘


4.加 濃食鹽水 5M 5ml  進入封口袋,用手按壓混勻封口袋內容物5分鐘


5.加 新鮮現打鳳梨汁 或 5%市售嫩精 5ml 進入封口袋,用手按壓混勻封口袋內容物5分鐘 (我個人是用嫩精,真的比較方便XD)


6.將封口袋內液體,用雙層紗布過濾到燒杯


7.取濾液5ml 到試管中


8.緩慢加入冰酒精 5ml,不要攪拌,在酒精與下層溶液中間會出現棉絮狀物體,即為DNA  


*步驟1~5都在封口袋內進行,封口袋可清洗回收使用
*步驟6的紗布也可以清洗重複使用



(二)人類口腔粘膜細胞步驟

1.用飲用水漱口1分鐘吐到100ml小燒杯中

2.加洗碗精(壓一下),攪拌1分鐘


3.加濃食鹽水 5M 5ml,攪拌1分鐘


4.緩慢加入冰酒精10ml,不要攪拌,在酒精與下層溶液中間會出現棉絮狀物體,即為DNA


5.依照學生意願,將DNA撈起,裝入1.5ml 微量離心管,加入酒精,用石臘膜封口,將自己的DNA帶回家



 ***(一)(二)實驗設計說明***
1.封口袋萬歲!!!
用封口袋取代果汁機打碎,可以不用前置作業或是各組排隊等,只需要將奇異果對切,發給各組,我重複使用了四個班基本上都還可以繼續用。

2.冰酒精的量可以與底層的液體等量,如奇異果濾液取5ml,冰酒精也可以5ml即可,而且加冰酒精這個步驟放在試管中觀察很清楚

3.人類DNA萃取並非每個版本高三實驗都有放進去課本,所以我是印講義,每桌一份,各班重複使用,放在U型夾中,要不然會一個班用完就濕掉了。

4. 一般的實驗課,下課就結束了,內容好像停留在實驗室。很少有可以外帶的實驗結果。雖然增加了微量離心管與石蠟膜的使用量,但讓學生將自己的DNA帶回去,好像課堂上的東西是可以延續的,當學生要向家人朋友說這個透明的液體當中神祕的物質時,會是另一種實驗課學習的重整。

5.將(一)(二)實驗完成收拾好桌面後,擦乾,才可以進行第(三)個步驟,可避免摺紙過程不小心打破玻璃儀器,或是紙被沾濕爛掉。


(三) 摺紙DNA 

這個我是利用每桌一份的講義中,印出兩個QR code,一個是阿簡的生物筆記中詳細的說明步驟,另一個QR code 就是操作摺紙的步驟。然後在每組放講義的U型夾中,課前先放入彩色紙。學生操做完前面兩個,就可以依照自己的時間,用手機掃QR code 來進行摺紙DNA的步驟。

在整堂實驗開始前的實驗說明,我最後說了,先摺完紙的同學可以拿摺紙DNA給我看,來換一個DNA餅乾 (但是沒有人知道DNA餅乾是什麼XD)

很清楚的影片及說明來源 : 


Fold a long Origami---Collapsible Helix 

阿簡生物筆記DNA折紙新法 
http://a-chien.blogspot.com/2011/02/dna.html





現在智慧型手機的發達,用QR code的呈現真的可以立馬上讓學生找到學習資料,這要感謝多年前阿簡學長的指點。

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2020.4.20 補充

植物DNA粗萃取實驗
新獲得到一個好設計的概念  (灑小花)

之前跟日本老師交流的時候,隨口問了一下他們的實驗材料,靜岡的老師說,她們是用草莓......
(心痛感覺)(靜岡原來是日本草莓產地之一)(我以為會用抹茶做.....)


台妹老師說挖奔郎是用奇異果,日本老師說不是很貴嗎? (好錯亂的地域性差異衝擊阿)  (其實我只用1/4或半顆奇異果) 然後台灣又不產奇異果。一語驚醒 ! 我也沒想過這個問題,我想可能是進口沒有產季問題,再加上奇異果其實非常好保存,放過三個禮拜也不是問題,放冰箱更可以長達一個月,對於班級數眾多的學校真的是很方便的新鮮材料,不用一直買一直買一直買(這三個字無限循環)

但是,上述問題,也可以用另一種解決方式 !(夢中人再度驚醒!) (是一直在睡逆XD)

只要在上述實驗中,請學生自行帶軟質的水果,用封口袋的實驗步驟,作出了如下圖般具有多樣性趣味的實驗結果




某些水果像是香瓜,如果不夠熟透可能無法用封口袋手壓到軟爛,這種情況下,就只需要加一個研缽研磨的步驟。
BUT,這次的測試結果,蘋果就算上了研缽大刑,也逼問不出絲狀懸浮物,但因為沒有重複多次,目前不確定是實驗操作誤差,還是蘋果難纏。 

自行帶水果我認為雖然增加了實驗結果可能的複雜度(以及可能失敗的結果),但是卻可以一節課之內,看見不同材料的在處理過程中、以及最終結果呈現中,差異與多樣。

這個DNA粗萃取的實驗放在高三中進行,對於高年級的學生來說,不再只是完全食譜式的,在成功機率很高的設計中,增加一點點的變動,讓學生去想辦法解決一些材料上的問題,去觀察結果的差異 (例如這圖片中,可以看到濾液的顏色不同),而且超級有在地性的,例如芒果啦、荔枝啦、台灣在地水果都拿來弄一弄,比起全班做一樣的材料,看到一樣的結果,有意思也有挑戰些。

隱藏版的好處,就是可以少準備一種新鮮材料(被揍) 
(不是生物老師不懂準備生鮮材料的麻煩啦) (甩手)


以上補充內容是來自雄中 Osimo老師 

感謝提供水果DNA沙龍美照及實驗課程設計概念 ^^


-----------------------------2021.1.3新增內容----------------------------

DNA粗萃取  各種水果調酒

我終於在自己的班上也做了各種材料的DNA粗萃取,這次的材料全部由各組自己帶。

我的指示是要 "軟質" "半個拳頭大小的量""各組盡量不一樣"的水果,帶來比較多的是香蕉、番茄、橘子、火龍果、奇異果。也有木瓜、蘋果、哈密瓜、藍莓、葡萄、軟柿子(好當季XD)。

在材料的選擇上,學生問了我才想到,事實上只需要限定軟質的蔬果,蔬菜似乎也是可以進行操作的,例如大黃瓜、絲瓜等等的。而不同季節來操作這個實驗,也應該會看到水果種類的變化。

各組除了做自己組別帶來的水果之外,還可以用別人的材料再做做看。因為材料是自己認真苦思種類,並且自己帶來的(還有的說阿嬤要她帶芭樂XD)。我發現這次實驗上,學生的積極程度高於之前由教師提供相同的材料。學生會想要看看自己這一組做出來有甚麼不一樣,也想看看別組的成果。也因為操作的手續只需要封口袋,所以可以洗乾淨、重複進行操作,想多做的沒有因為共用儀器而多耗費等待時間。光是改動實驗設計的少部分,我感覺到學生願意投入的程度便增加不少。

教學有晴有雨,有時候就連實驗課,學生參與意願不高,或是喪屍般隨著指示一步步往下做,或是不在意實驗結果只想做完。遇到這樣的情況時,沮喪感油然而生,覺得他們沒有科學精神,自己的教學失敗。但是有時候也因為這樣,才有機會更正視學生在學習上面臨的問題,才感覺自己需要修改些甚麼,去更靠近現在自己心中的教學目標。有些修正像是教法的改變,但有些修正,則是我看待教學這件事情的改變,希望我自己的教學不會停留在某一點,不再前進。




各種水果的DNA萃取結果,番茄剝皮與否會有差異





這班的學生拼命帶不同的水果,有的組別還做了不同種的水果萃取




上面幾個是比較特殊的水果
左上  香蕉是蠻容易成功萃出一大團DNA的材料
左下  藍莓是比較貴,但是很夢幻的材料 (實際上只用了幾顆就夠了)
右圖  葡萄,還特別把皮剝掉

這是學生自己搞出來的拍照方式~~底下打燈
把DNA粗萃取實驗弄得很網美



課程照片記錄




嫩精、酒精、食鹽水前面放燒杯,寫明專用滴管


洗碗精用壓頭式的,直接壓一下就好




色紙一包250張 只要69元



用U型夾裝人類DNA萃取講義跟這堂課需要的色紙

紗布跟封口袋要沖乾淨(本來就有清潔劑在裡面) 重複使用


五號夾鏈袋就可以應付半顆奇異果




各種封口袋搓揉過程



紗布過濾封口袋內的液體,操作上不會有太大困難







萃取出來的各種DNA


石蠟膜

                                                                     微量離心管
 被打包外帶的自己的DNA 






 雙面的DNA(用1/2張色紙,對折後再根據影片摺出來)


單面的DNA(用1/4張色紙直接跟據影片作法摺出來)

 大小約十多公分




拿DNA摺紙來換DNA餅乾 (就是小琉球特產麻花捲兒~~~)
純粹是增加樂趣,還有學生一直猜是不是可樂果,想想也蠻像的,可是可樂果吃一個起來真得很沒Fu,麻花捲紮實的口感還有不同口味,是一人一條的好選擇 XD

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