近年来,我们经常会在科普杂志和流行杂志中读到关于DNA的文章,在新闻和刑侦类电视剧中也常常提到DNA。DNA全称为脱氧核糖核酸,是携带基因信息的分子。它能够自我复制,能够合成RNA(核糖核酸)。在比较高级或复杂的生命形式中,DNA存在于细胞核中。除了哺乳动物的红细胞(它没有细胞核),所有生物的细胞中都有自己的DNA。生物的细胞会利用DNA分子中的某些片段,即某些基因,来生成它发挥机能所需要的蛋白质。本文将介绍一个简单的实验,教你如何提取香蕉的DNA,你也可以用这种方法提取其他水果和蔬菜的DNA。这个实验在家里和学校的实验室里都可以完成。

怎么提取水果的dna(如何从水果中提取DNA)(1)

【实验流程】

下面介绍的实验流程利用了一个事实,细胞外面的膜和细胞核的膜都是由脂肪物质构成的,可以用简单的洗洁剂将它们破坏。实验的第一步就是要将水果压成浆状,使细胞尽可能彼此分离,从而增强洗洁剂的效果。第二步,将洗洁剂加入水果浆中,使DNA从细胞膜中释放出来。第三步,过滤,使核酸与细胞膜的残留物分离。最后,DNA将沉淀在酒精里。用这个流程提取的DNA可以在显微镜在观察到,你也可以用它来做其他实验。

【准备工作】

器材和材料:

锅、温度计、塑料沙拉碗、冰块、50毫升浓度为70%到95%酒精、破布和吸水纸

怎么提取水果的dna(如何从水果中提取DNA)(2)

实验前的准备工作至关重要

操作:

在实验前一天准备一些冰块。

至少在实验前2小时,将50毫升浓度为70%到95%酒精放在一个密封的塑料瓶里,放入冰箱。这个容器必须密封性很好,防止酒精挥发,因为酒精是易燃物。

在开始实验前15分钟,用锅将水加热到60摄氏度。

【准备提取液】

前面已经提到过,DNA在细胞核里面。为了把DNA释放出来,必须破坏细胞膜和细胞核的膜。由于这些膜都是磷脂构成的,我们可以用家用洗洁剂将它们溶解。我们还要用一点盐来除去与DNA结合在一起的组蛋白。

器材和材料:

100毫升蒸馏水,用自来水也可以;称重天平;三克食盐;10毫升液体洗洁剂;不带针头的10毫升注射器;100毫升的烧杯;一根玻璃棒。

怎么提取水果的dna(如何从水果中提取DNA)(3)

为提取所做的准备(蒸馏水、烧杯等)

操作:

将80毫升蒸馏水和三克食盐放入100毫升的烧杯中。

搅拌,直到盐完全溶解。

用注射器抽取10毫升液体洗洁剂,将它们加入溶液中。

在溶液中加入蒸馏水,直到100毫升。

在尽量避免起泡的情况下,将溶液搅拌均匀。

【制果浆】

这个步骤的目的是让细胞彼此分开,以便让它们与提取液充分地接触,充分发挥提取液的作用。

器材和材料:

100克香蕉(或奇异果、苹果、梨、柿子、豆子、洋葱等);天平;小刀;菜板和叉子;250毫升的烧杯;茶勺

怎么提取水果的dna(如何从水果中提取DNA)(4)

准备制果浆

操作:

将100克香蕉(去皮)放在菜板上,用叉子压碎。如果你用的是洋葱,则用小刀切成5毫米以下的小块。也可以使用研钵或搅拌器。

将果浆放入250毫升的烧杯里。

【提取DNA】

这个步骤的目标是破坏细胞膜和细胞核的膜,将DNA释放出来。将果浆加热到60摄氏度,以加快细胞膜解体的速度。加热果浆还有助于降低某些会使DNA降解的酶的活性。但是,如果加热果浆的时间过长,DNA可能就会断裂。因此,我们建议加热15分钟左右后,就将果浆取出放进冰水混合物中。

器材和材料:

温度计;盛放60摄氏度热水的锅;盛放自来水和冰块的沙拉碗

怎么提取水果的dna(如何从水果中提取DNA)(5)

将果浆加热到60℃,加热15分钟后,取出放进冰水混合物中保持5分钟左右

怎么提取水果的dna(如何从水果中提取DNA)(6)

将提取液混合均匀

操作:

将提取液倒进盛放果浆的烧杯里。

将烧杯放在盛放60摄氏度热水的锅里。

搅拌果浆,从而使提取液与果浆充分接触,也使温度均匀。

15分钟后,将烧杯取出放在盛放冰水混合物的沙拉碗里。

搅拌果浆,使温度均匀。

5分钟后,将烧杯取出,准备过滤。

【过滤】

过滤这个步骤是为了收集含有DNA的液体,将液体与细胞膜的残留物及水果的其他组织分离。

器材和材料:

直径12厘米左右的漏斗;咖啡过滤纸(不能用实验室滤纸,因为太密了。也可以用厨房吸水纸,如果上面没有可以看见的孔洞);碗

怎么提取水果的dna(如何从水果中提取DNA)(7)

用滤纸过滤果浆

操作:

将漏斗放在碗上。

将滤纸在水中浸湿,然后铺在漏斗上。

将果浆倒在滤纸上,要注意看有没有液体透过滤纸。

搅拌滤纸上的果浆,加快过滤速度,但是要小心不要戳破滤纸。

过滤得到的液体中就含有DNA。

【去除蛋白质(选做)】

这个步骤的目的是获取更纯的DNA提取液,但并不是必须的。因为DNA是与组蛋白结合在一起的,所以要获得高纯度的DNA就要去掉组蛋白。要去除组蛋白,可以使用蛋白酶等蛋白水解酶。你可以在卖化学用品的商店买到蛋白酶,也可以用更容易得到的东西代替它。例如,菠萝中含有菠萝蛋白酶,可以将蛋白质分解成氨基酸。

器材和材料:

水解蛋白酶(蛋白酶或菠萝汁);5毫升去掉针头的注射器

怎么提取水果的dna(如何从水果中提取DNA)(8)

获得菠萝汁

怎么提取水果的dna(如何从水果中提取DNA)(9)

在试管中注入5毫升过滤后的液体,加入1毫升菠萝汁

操作:

在试管中注入5毫升过滤后的液体。

加入1毫升菠萝汁并搅拌。

等待2到3分钟,让菠萝蛋白酶与液体发生反应。

【析出DNA】

DNA是溶于水的,我们无法看到它;但是它不溶于酒精,在酒精中会形成沉淀物,让我们可以看到。我们将酒精加入试管中的DNA过滤液,就可以让DNA变得可见。

器材和材料:

几个试管;试管夹;冰的酒精(放在冰箱中保存)

怎么提取水果的dna(如何从水果中提取DNA)(10)

缓慢地在上一个步骤制成的液体中注入一些冰酒精

怎么提取水果的dna(如何从水果中提取DNA)(11)

试管中像牛奶一样的物质就是香蕉的DNA

操作:

缓慢地在上一个步骤制成的液体中注入一些冰酒精,注意不要让酒精与试管中的滤出液混在一起。

注入的酒精量要与滤出液的体积大致相同。

把试管静置5分钟,让DNA析出。

现在,在酒精与滤出液相邻的界面处,你可以看到一些像牛奶一样的物质,随着时间的推移,这种物质会越来越多。这就是香蕉的DNA。遗憾的是,在这些牛奶样的物质中,你会看到一些小气泡。这是因为凉的液体中溶解着一些气体,当温度升高时,这些溶解着的气体就被释放出来。

【在显微镜下观察(选做)】

器材和材料:

一些干净的显微镜载玻片;用长金属线制成的弯钩;细胞核染色剂(甲苯胺蓝、亚甲蓝、醋酸苔红素等);滴管;显微镜

操作:

将长金属线的末端弯成钩状,小心地从试管中提取一点DNA样本,并将它放置在一片干净的显微镜载玻片上。

保持载玻片的水平,用染色剂给样本染色。

如果需要的话,加一点水,盖上盖玻片。

在显微镜下观察这些析出物,你不要指望能够看到著名的双螺旋结构。即使用电子显微镜,也是看不到的。你能看到的,只是一团团的DNA,就像纠缠在一起的线团。如下图。

怎么提取水果的dna(如何从水果中提取DNA)(12)

放大了100倍的香蕉DNA样本,用1%浓度的甲苯胺蓝溶液染色

【结论】

这个实验一点也不难操作,对吧?这个简单的实验向你介绍了分子生物学的基本原理。通常,在现代微生物实验室中常用的技术,都是以这样简单的实验为基础的。当然,有些实验会很复杂,用到更加精密的操作方法和设备。但是在所有的实验中,要了解DNA在生命科学和健康科学领域的作用,都必须首先具备扎实的生物学和化学知识。

(原文转自funsci.com,蝌蚪君编译。转载请标注来源。)

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