Giáo án Bài 6. Thực hành: Tách chiết DNA

Huy động kiến thức nền về tế bào và vật chất di truyền; xác định nhiệm vụ học tập là giải thích vì sao có sợi trắng ở ống có mô và không có ở ống đối chứng.

GV mô tả dữ liệu mô hình: ống A chứa mô quả và đủ các bước phá màng, protease, ethanol, xuất hiện sợi trắng tại mặt phân lớp; ống B không có mô, cùng thuốc thử nhưng không có sợi. Câu hỏi GV đặt ra: (1) Sợi trắng ở ống A là gì? (2) Vì sao ống B không có sợi dù cùng thuốc thử? (3) Dữ liệu này là kết quả đã thực hành hay là mô hình giả định?

HS nêu được: sợi trắng là vật chất kết tủa từ mô (có thể là DNA cùng tạp RNA, protein); ống B không có mô nên không có vật chất để kết tủa, đây là đối chứng. Dữ liệu là kết quả giả định (mô hình), chưa phải quan sát thực hiện. Nhiệm vụ: làm rõ vai trò từng bước và giới hạn của kết luận.

Nêu được khái niệm phá màng và kết tủa; giải thích được vai trò riêng của protease và ethanol lạnh trong quy trình tách chiết DNA từ mô quả.

Nhóm 4 HS đọc phần nội dung bài và hoàn thành Phiếu học tập số 1, phần A (trình tự quy trình và vai trò từng hóa chất). Nhiệm vụ: (1) Sắp xếp các bước: nghiền nhẹ mô, trộn dung dịch phá màng, lọc bỏ bã, thêm dịch protease, cho ethanol lạnh chảy nhẹ theo thành ống. (2) Với mỗi bước, nêu tác dụng và giải thích vì sao không lắc mạnh khi thêm ethanol. (3) So sánh: vì sao ba vai trò (phá màng, protease, kết tủa) không hoán đổi được?

Trình tự đúng: nghiền nhẹ mô quả mềm với dung dịch phá màng; lọc bỏ bã; thêm dịch protease theo quy trình; cho ethanol lạnh chảy nhẹ theo thành ống để tạo lớp phân cách, không lắc mạnh.
Kết luận HS rút ra:

• Phá màng: giải phóng thành phần tế bào bằng quy trình phù hợp.
• Protease (dịch dứa): phân giải bớt protein liên kết với DNA, hỗ trợ giải phóng DNA.
• Kết tủa: làm DNA khó tan hơn trong điều kiện alcohol phù hợp, tạo sợi trắng ở mặt phân lớp.
  HS nêu rõ: ethanol không thay được protease; protease không làm kết tủa DNA; không lắc mạnh để giảm cắt gãy DNA và tạp trộn lẫn.

Giải thích được vai trò của mẫu đối chứng trong việc kiểm tra nguồn tín hiệu; phân tích được giới hạn của kết luận dựa trên sợi trắng quan sát bằng mắt.

Lớp làm việc theo cặp đôi, hoàn thành phần B của Phiếu học tập số 1: (1) So sánh ống A và ống B, nêu vì sao ống B được gọi là đối chứng. (2) Nêu ít nhất hai lý do mẫu không mô không có sợi trắng có thể chứng minh tín hiệu có nguồn từ mô. (3) Nêu hai điều sợi trắng chưa cho biết: trình tự gene và độ tinh khiết. (4) Đề xuất một cải thiện cho phép so sánh.

Ống B là đối chứng: cùng thuốc thử nhưng không có mô, giúp loại trừ khả năng sợi xuất hiện do hóa chất đơn thuần.
Tín hiệu có nguồn từ mô vì chỉ ống có mô tạo sợi trắng; các bước được lặp đúng thứ tự.
Sợi trắng chưa cho biết: trình tự nucleotide của DNA; mức độ tinh khiết (có thể lẫn RNA, protein).
Cải thiện: lặp lại mẫu cùng khối lượng mô và thể tích, giữ nhiệt độ và cách lọc như nhau để so sánh công bằng.

Vận dụng khái niệm phá màng, kết tủa, đối chứng và vai trò protease để trả lời câu hỏi trắc nghiệm và tự luận; tự kiểm tra kết quả bằng học liệu số.

HS làm nhanh các câu sau (cá nhân, sau đó đối chiếu trong nhóm): (1) Phá màng được hiểu đúng như thế nào? A. phân cắt toàn bộ DNA thành nucleotide; B. giải phóng thành phần tế bào bằng quy trình phù hợp; C. kết tủa mọi protein trước khi mở tế bào. (2) Kết tủa được hiểu đúng như thế nào? A. chỉ lọc bỏ tế bào nguyên vẹn bằng giấy; B. chỉ làm tan DNA trong lớp nước nhiều hơn; C. làm DNA khó tan hơn trong điều kiện alcohol phù hợp. (3) Sợi trắng sau chiết có thể chứa DNA cùng các tạp khác: Đúng hay Sai? (4) Vì sao dùng dịch dứa chứa protease? A. Phân giải bớt protein liên kết với DNA; B. Đọc trình tự DNA bằng màu; C. Thay hoàn toàn vai trò kết tủa của ethanol. (5) Mô hình 3 g quả dùng 12 mL dung dịch; theo cùng tỉ lệ 6 g cần bao nhiêu mL? (6) Nếu bỏ protease nhưng vẫn thêm chất phá màng và ethanol, vì sao vẫn có thể thấy kết tủa nhưng chất lượng khác?

Đáp án: (1) B. Giải phóng thành phần tế bào bằng quy trình phù hợp, dùng mô quả mềm nghiền nhẹ với dung dịch do GV cấp. (2) C. Làm DNA khó tan hơn trong điều kiện alcohol phù hợp. (3) Đúng: kết tủa quan sát bằng mắt chưa cho độ tinh khiết hay trình tự. (4) A. Protease cắt protein, hỗ trợ giải phóng DNA; không đọc trình tự hay tự chứng minh độ tinh khiết. (5) $\dfrac{12}{3}\times 6 = 24$ mL (chỉ là bài toán tỉ lệ, không tự pha dung dịch). (6) Phá màng vẫn giải phóng chất trong tế bào và ethanol vẫn có thể kết tủa DNA cùng tạp; thiếu protease khiến protein liên kết ít được phân giải, sợi kém sạch hơn; cần đo thành phần và đối chứng để đánh giá. Thang điểm gợi ý: vai trò protease 0,4; kết tủa không đặc hiệu 0,4; giới hạn 0,2.
Tham khảo thêm: học liệu NeoEdu bài 6 (bài tập tương tác) để HS tự kiểm tra.

Vận dụng kiến thức để viết nhận xét khoa học cho một báo cáo mô hình, nêu giới hạn kết luận và các biện pháp an toàn, kiểm soát khi làm thực hành.

Cá nhân hoặc nhóm nhỏ thực hiện: (1) Viết 3 đến 4 câu nhận xét cho báo cáo mô hình: ống A (có mô) có sợi trắng, ống B (không mô) không có sợi. Nêu kết luận phù hợp và điều chưa thể khẳng định. (2) Nêu ba biện pháp kiểm soát an toàn khi tách chiết DNA và một cải thiện phép so sánh. Lưu ý: dữ liệu này là mô hình giả định, không ghi như kết quả đã thực hành; không lấy mẫu cơ thể (kể cả gan) hay mẫu sống ở nhà.

Nhận xét mẫu: Kết quả phù hợp với việc vật chất kết tủa có nguồn từ mô; có đối chứng nên loại trừ được tín hiệu do thuốc thử đơn thuần. Chưa thể khẳng định sợi là DNA tinh khiết, chưa đọc được trình tự; cần phép thử đặc hiệu và đo độ tinh khiết. Ghi rõ đây là dữ liệu mô hình, không nhận là đã thực hành.
An toàn: giáo viên quản lí ethanol, đặt xa lửa; HS đeo kính và găng phù hợp; không nếm hóa chất hoặc mẫu; rửa tay sau thao tác; thu gom mô và hóa chất đúng quy định; không dùng hóa chất ngoài hướng dẫn.
Cải thiện so sánh: lặp các mẫu với cùng khối lượng mô và thể tích; giữ nhiệt độ và cách lọc như nhau. Thang điểm gợi ý: an toàn 0,6; kiểm soát/lặp 0,4.