Giáo án điện tử chuyên đề Sinh học 12 chân trời Bài 2: Tách chiết DNA từ tế bào

BÀI 2. TÁCH CHIẾT DNA TỪ TẾ BÀO

Nhiệt liệt chào mừng các em học sinh đến với tiết học ngày hôm nay!

A. KHỞI ĐỘNG

Bằng phương pháp nào mà các nhà khoa học có thể thu nhận được các phân tử DNA như mong muốn?

B. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1: Tìm hiểu về nguyên lí tách chiết DNA từ tế bào

+ Nhóm thảo luận: Ngồi ở trung tâm lớp học và tiến hành thảo luận các vấn đề về nguyên lí tách chiết DNA từ tế bào và hoàn thành Phiếu học tập số 1 (Đính kèm dưới hoạt động).

+ Nhóm quan sát: Ngồi xung quanh, tập trung quan sát nhóm thảo luận.

Dự kiến sản phẩm:

I. NGUYÊN LÍ TÁCH CHIẾT DNA TỪ TẾ BÀO

- Để thu nhận DNA phục vụ cho các quá tình nghiên cứu và ứng dụng, cần tiến hành tách chiết DNA từ tế bào (vi khuẩn, thực vật, động vật).

- Nguyên lí cơ bản của tách chiết DNA là giải phóng DNA còn nguyên vẹn vào dung dịch tách chiết, loại bỏ các tạp chất để thu nhận DNA tinh sạch.

- Quy trình tách chiết DNA gồm các bước cơ bản sau:

(1) Chuẩn bị mẫu sinh phẩm: nguồn thu nhận DNA từ tế bào vi khuẩn, mô thực vật hoặc động vật.

(2) Lí giải tế bào: phá vỡ màng sinh chất và màng nhân (ở tế bào nhân thực).

(3) Loại bỏ các thành phần không mong muốn như carbohydrate, lipid, protein, RNA,...

(4) Thu nhận DNA: rửa dịch chiết DNA để loại bỏ các tạp chất còn sót lại để thu nhận DNA tinh khiết.

Hoạt động 2: Tìm hiểu về một số phương pháp tách chiết DNA từ tế bào

+ Nhóm 1, 2: Tìm hiểu về tách chiết DNA bằng phương pháp tủa.

+ Nhóm 3, 4: Tìm hiểu về tách chiết DNA bằng phương pháp cột silica.

Dự kiến sản phẩm:

1. Tách chiết DNA bằng phương pháp tủa

- Nguyên lí: Gây biến tính protein và làm bất hoạt các enzyme phân giải DNA để tách DNA ra khỏi các thành phần khác của tế bào và tiến hành thu nhận DNA.

a. Bước 1: Loại bỏ các thành phần không mong muốn

(1) Cho hỗn hợp dung môi hữu cơ phenol : chloroform (tỉ lệ 1 : 1) để gây biến tính và kết tủa protein.

(2) Lắc mạnh cho đồng nhất dung môi với dịch chiết.

(3) Li tâm để tách protein và lipid ra khỏi hỗn hợp DNA và RNA.

(4) Dùng proteinase K để loại bỏ các protein còn lại.

(5) Dùng pipette hút pha nước để thu nhận hỗn hợp DNA và RNA, tiếp tục loại bỏ các RNA bằng các enzyme ribonuclease. 

b. Bước 2: Kết tủa và tinh sạch DNA

- Bổ sung muối để trung hòa điện tích âm của DNA.

- Gây kết tủa DNA bằng dung dịch alcohol (ethanol 70% hoặc isopropanol 35%) ở 4^oCtrong 10 phút.

- Rửa sạch cặn DNA trong ethanol 70% vài lần để thu được DNA tinh khiết.

- Bảo quản DNA.

2. Tách chiết DNA bằng phương pháp cột silica

- Nguyên lí: Sử dụng các muối chaotropic có vai trò hỗ trợ cho quá trình liên kết giữa DNA với các hạt silica và được giữ lại, các thành phần khác (polysaccharide, protein,...) không thể gắn lên màng sẽ bị loại bỏ để thu nhận DNA tinh sạch.

a. Bước 1: Gắn cột

- Chuyển lên màng silica thông qua quá trình li tâm với tốc độ 13 000 vòng/phút, DNA được gắn lên cột silica, các thành phần còn lại sẽ đi qua màng và chuyển sang đáy ống li tâm.

- Tiến hành loại bỏ tạp chất và tách DNA ra khỏi dung dịch.

b. Bước 2: Rửa

- Loại bỏ các tạp chất để thu được DNA tinh sạch bằng ethanol.

c. Bước 3: Thu nhận DNA

- Li tâm để làm khô cột silica nhằm giải phóng DNA khỏi màng silica.

C. LUYỆN TẬP

1. Tách chiết DNA bằng phương pháp tủ có những ưu điểm và hạn chế gì?

2. Nếu bỏ qua bước làm khô cột silica thì sẽ gây khó khăn gì cho quá trình thu nhận DNA?

D. VẬN DỤNG

Để đảm bảo quá trình tách chiết DNA thành công, các nhà khoa học cần quan tâm đến một số yếu tố sau:

- Quá trình lí giải tế bào;

- Nồng độ ethanol được sử dụng;

- Quá trình gắn DNA lên màng silica (trong phương pháp cột silica);

- Mẫu DNA bị nhiễm protein.

Hãy cho biết các yếu tố trên ảnh hưởng như thế nào đến quá trình tách chiết DNA.

HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ:

- Ôn lại kiến thức đã học.

- Thực hiện nhiệm vụ được giao ở hoạt động Luyện tập.

- Chuẩn bị Bài 3 - Công nghệ gene và thành tựu.