Выделяем ДНК банана в домашних условиях
Время на прочтение
5 мин
Количество просмотров 60K
В анонсах мероприятий, которые проходят в Leader-ID, можно встретить неожиданные вещи. К примеру — мастер-класс по выделению молекул ДНК, для которого достаточно «оборудования» и «реагентов», которые есть на любой кухне. Этот эксперимент можно провести вместе с детьми — погрузить их, так сказать, в мир биологии и химии.
В основе поста — рассказ Юлии Зайцевой, кандидата биологических наук факультета биологии и экологии Ярославского Демидовского университета (ЯрГУ). Если вам удобнее формат видео, оно тут.
Прежде чем мы начнем смешивать ингредиенты, буквально несколько слов про ДНК, ее структуру и роль в биологических процессах. А еще о том, как так вышло, что эту молекулу можно наблюдать невооруженным глазом. Если вы все это знаете, переходите сразу к пошаговой инструкции.
Структура ДНК
С химической точки зрения дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, — это длинная полимерная молекула, состоящая из блоков, нуклеотидов.
Каждый нуклеотид включает:
-
остаток фосфорной кислоты,
-
сахар — дезоксирибозу,
-
и одно из четырех азотистых оснований.
Эти блоки в ДНК повторяются.
Азотистые основания — это гетероциклические органические соединения, производные пиримидина и пурина. В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований. Для удобства их обозначают буквами:
-
аденин (А),
-
гуанин (Г),
-
тимин (Т),
-
цитозин (Ц).
Азотистые основания разных нуклеотидов соединяются между собой водородными связями согласно принципу комплементарности. Аденин образует связь с тимином.
А гуанин с цитозином.
В итоге молекула ДНК состоит из двух цепей нуклеотидов, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу.
Такая двухцепочечная молекула закручена по винтовой линии.
Эту структуру ошибочно называют спиралью, но на самом деле это двойной винт.
Роль молекулы ДНК
С биологической точки зрения ДНК — макромолекула, которая обеспечивает хранение, передачу и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов.
Биологическая информация в ДНК хранится в виде генетического кода, состоящего из последовательности четырех видов нуклеотидов. Так как различаются нуклеотиды только азотистыми основаниями, по основаниям их и называют:
Размер молекулы ДНК
Перейдем к математике — посчитаем длину человеческой ДНК.
Общее число нуклеотидов в геноме человека — 3,2 миллиарда. Линейная длина одного нуклеотида — 0,34 нанометра. Перемножив эти показатели, получаем следующее:
Что суммарная длина молекул ДНК в одной клетке — около двух метров (общая длина цепей в двухспиральной молекуле). При этом линейная длина самой клетки — всего 30 мкм.
А размер ее ядра, в котором располагается молекула ДНК, еще в несколько раз меньше.
Как же два метра ДНК помещается в клетку, диаметр которой почти в 70 тысяч раз меньше?
За это отвечает механизм особой укладки ДНК в клетке, который называется компактизация. ДНК, как нить, накручивается на катушку из специальных белков — гистонов. «Катушки» сближаются друг с другом, образуя структуру, напоминающую баранки на нитке. А потом эта «нитка с баранками-катушками» формирует сложные петли.
Если бы мы провели такую компактизацию в макромире, то смогли бы нитку длиной с Останкинскую башню (~500 метров) уложить в спичечный коробок.
Длина молекул ДНК в теле человека
В общей сложности в нашем теле ученые насчитывают около 70 триллионов клеток (своих и чужих — тут мы не забываем про микробиом). Наименьшая длина молекулы ДНК — 1,5 м.
Если умножить ее на количество клеток, получится, что общая длина цепочек ДНК в организме человека — более 100 триллионов метров. Это грандиозная величина! Она чуть ли не в 1000 раз больше, чем расстояние от Земли до Солнца (150 млн километров).
Пошаговая инструкция по выделению молекул ДНК
Для эксперимента подойдет любой растительный материал. Проще работать с тем, что легче измельчить, например мякоть банана.
Чтобы извлечь ДНК из ядра растительной клетки, нам потребуются:
-
ступка с пестиком, дома можно использовать блендер;
-
воронка;
-
стеклянная посуда: колба, стакан, пробирка — или любая другая прозрачная емкость, которая найдется на вашей кухне;
-
фильтровальная бумага или марля;
-
хлорид натрия (поваренная соль) — 1,5 г;
-
гидрокарбонат натрия (сода) — 5 г;
-
весы, позволяющие взвешивать от одного до нескольких грамм; в отсутствие весов для соли и соды можно использовать мерные ложки — здесь главное соблюсти пропорции ингредиентов;
-
детергент (лат. detergio — стираю) — это разновидность поверхностно-активного вещества, которое уменьшает поверхностное натяжение воды и способствует ее проникновению в поры и между волокнами; детергенты помогают отмывать что угодно от грязи; в домашних условиях в качестве детергента можно использовать мыло, средство для посуды или шампунь;
-
дистиллированная вода — 120 мл;
-
95%-й этиловый спирт.
Шаг 1. Готовим буферный раствор
Буферными (англ. buff — смягчать удар) называют растворы с определенной устойчивой концентрацией водородных ионов. Проще говоря, pH такого раствора почти не меняется, даже если мы добавляем в него кислоту или щелочь.
Чтобы приготовить буферный раствор для нашего эксперимента, наливаем в колбу 120 мл дистиллированной воды и добавляем в нее 1,5 грамма хлорида натрия. В домашних условиях можно использовать поваренную соль, это, конечно, не химически чистый NaCl, но для нашей миссии подойдет.
Далее взвешиваем и добавляем в раствор 5 грамм гидрокарбоната натрия (дома используем соду).
Если дома не нашлось инструментов для взвешивания 1,5 г соли и 5 г соды, можно приготовить больший объем буферного раствора с сохранением пропорции ингредиентов. В этом случае для последующих шагов берем только часть раствора.
После добавления перемешиваем содержимое колбы до полного растворения.
Шаг 2. Смешиваем буферный раствор с детергентом
В качестве детергента мы используем средство для мытья посуды. Нам будет вполне достаточно 50–60 мл. Добавляем его в буфер и перемешиваем полученную смесь в течение трех минут.
Шаг 3. Подготовка сырья для извлечения ДНК
Мякоть банана тщательно измельчаем до однородного состояния. Дома это удобнее сделать блендером.
Шаг 4. Разрушение клеточных стенок
«Полученную кашицу…» В смысле, к полученной массе добавляем холодную смесь буферного раствора с детергентом.
Тщательно перемешиваем.
Детергент разрушает клеточные мембраны и мембраны ядер клеток. Таким образом, нити ДНК окажутся свободно плавающими.
Шаг 5. Получение молекул в растворе
Разрушив клеточные стенки, удаляем их: для этого фильтруем раствор в течение 10–15 минут при помощи воронки с фильтром. В нашем случае мы используем фильтровальную бумагу, но дома можно взять ткань или даже марлю.
Шаг 6. Визуализация
К полученному фильтрату по стенке сосуда под острым углом осторожно приливаем охлажденный в морозилке 95% этиловый спирт, чтобы он не перемешивался с содержимым. Добавляем сколько не жалко. Но в целом количества, равного половине имеющегося в колбе фильтрата, будет достаточно.
Предчувствуя вопрос из зала, скажу сразу — нет, водка тут не подойдет.
И вот на границе раздела двух жидкостей мы наблюдаем, как постепенно появляются белые нити ДНК.
Из всех клеточных компонентов только ДНК быстро выпадает в осадок в спирте, образуя видимые глазу белые нити. Все остальные компоненты остаются в водной фазе.
Используя этот метод, можно выделить ДНК из любого растительного материала. На практике хорошие результаты получаются с луком, чесноком, бананами и томатами. В общем, дети будут довольны.
Лаборатория на кухне: извлекаем ДНК самостоятельно
В поисках «главной загадки жизни» далеко ходить не надо: генетический код в виде молекул ДНК содержится практически в каждой клетке. А добыть их можно и в домашних условиях
Все живые организмы, от бактерии до президента, сохраняют наследственную информацию в длинных цепочках ДНК — дезоксирибонуклеиновой кислоты. Их звенья служат «буквами», образующими генетический код.
Нити ДНК закручиваются двойной спиралью, которая стала узнаваемым символом всех наук о жизни. Но невооруженным глазом спираль, конечно, не увидеть: для него ДНК предстает чем-то похожим на слизь. Вы можете убедиться в этом сами, выделив эти молекулы из обычного яблока или банана. Главный носитель «кода жизни» образует белесую, мыльную на ощупь пену.
Нам понадобятся
-
Холодная чистая вода — лучше дистиллированная, но подойдет и фильтрованная или питьевая без газа.
-
Изопропиловый или этиловый спирт.
-
Нейодированная поваренная соль (¼ чайной ложки).
-
Жидкое моющее средство или шампунь (чайная ложка).
-
Фильтровальная бумага.
-
Средних размеров фрукт или овощ: помидор, луковица, яблоко, киви, банан и т. п.
-
Немного свежевыжатого ананасового сока.
1. Растворяем
Разведите соль в 100 мл ледяной воды: низкая температура облегчит осаждение на последнем этапе эксперимента. Снимите кожуру с фрукта или овоща, перетрите мякоть до однородного состояния.
Чайную ложку этой кашицы поместите в отдельную емкость, добавьте пару чайных ложек солевого раствора и ложку шампуня. Мешайте несколько минут, чтобы шампунь (детергент) разрушил мембраны клеток, высвободив их содержимое.
2. Очищаем
Перемешайте образовавшуюся массу и отфильтруйте через бумагу в новую чистую емкость. Мякоть можно выбросить — нас интересует мутноватый фильтрат, где оказались молекулы из разрушенных клеток.
Добавьте к нему немного (примерно 1/5 объема) ананасового сока. Он содержит ферменты протеазы, которые разрушают белки, но не трогают ДНК, и эти молекулы остаются плавать в воде. Их цепочки несут слабые отрицательные заряды, благодаря чему ДНК отлично растворяется.
3. Смешиваем
Заряженные молекулы ДНК в спирте не растворяются, что и позволит нам их осадить. Для этого осторожно влейте по стенке 10 мл (две чайные ложки) этанола или изопропанола в полученную жидкость, перемешайте и дайте отстояться.
Спирт легче воды и соберется у поверхности, а оказавшиеся в нем цепи ДНК выпадут в осадок и образуют волокнистую белесую пленку на границе двух сред. Нити ДНК легко налипнут на стенки емкости, их можно будет даже намотать на палочку.
В чем соль?
Растворители делятся на полярные, такие как вода, и неполярные, как керосин. Первые подходят для заряженных молекул, например минеральных солей, вторые — для жиров и других незаряженных веществ. Это видно и в опыте с молекулами ДНК. Они несут слабый отрицательный заряд, благодаря чему отталкиваются друг от друга и растворяются в воде. Но если в жидкости присутствуют ионы соли, они частично нейтрализуют заряды ДНК. Благодаря этому отдельные цепочки могут слипаться, осаждаясь из раствора.
Фото: SPL / LEGION-MEDIA (X2), DIOMEDIA (X2), ISTOCK (X5)
Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 7, сентябрь 2020
(LW) Практическая работа № 14.Извлечение
ДНК из фруктов и овощей
Вопрос исследования: какие условия
необходимы для извлечения ДНК из фруктов и овощей.
Гипотеза: если я буду соблюдать
условия данной методики. то я смогу извлечь ДНК из плодов банана
переменные |
Факторы |
Как |
независимые |
Плоды банана |
|
зависимые |
Нити ДНК |
Фактор, измеряемый |
контролирумые |
100% этанола (охлажденная на льду) жидкость соль, температура время |
Спирт заранее Используются Поваренная соль 250 С 15 мин |
Материалы и оборудование:
·
100% этанола
(охлажденная на льду)
·
жидкость для мытья
посуды — чем дешевле, тем лучше,
·
банан (спелые)
·
поваренная соль
·
водяная баня
·
мерный цилиндр
·
два стакана 200 мл
·
нож или скальпель
·
решетка ( марля)
·
пестик и ступка
Ход работы
1.Поставили
заранее бутылку с этиловым спиртом в большую миску льда, для охлаждения
2. В стакане, емкостью 200 мл тщательно
перемешать 2,5 г соли, 8,0 г моющего средства и 90 см 3 воды,
стараясь избегать слишком много пены.
3. Смесь оставили на 15 мин
4. Очистили и нарезали кусочек банана
и размяли в однородную массу с помощью ступки.
5. В стакан смешали соль, моющее
средство, банан пасту.
6.Смесь
процеживаем через сито или марлю.
7.Ставим
смесь в водяную баню ( 250С) на 15 минут.
8.5 мл смеси переливаем в пробирку и
приливаем 5 мл охлажденного этилового
спирта по стенкам пробирки
Качественные
данные.
После
добавления спирта увидели белый сгусток посередине раствора. Если сгусток
намотать на тонкую палочку можно увидеть слизистую нить ДНК.
Заключение.
На 15 минут
оставляем банан в смеси соли и моющих средств, для того, чтобы разрушились мембраны
клеток. Это позволяет содержимое
клетки выйти наружу. Но ДНК по прежнему
окружены белками, но банан содержит фермент протеазу , который разрушает эти
белки, таким образом освобождая ДНК. Прогрев
на водяной бане смеси позволяет ферменту работать достаточное время .
Когда этиловый спирт заливают сверху, ДНК
выпадает в осадок. из-за разницы
температур.
Обсуждение.
1.Ограничения и
недостатки
1.Смесь готовили в
пластиковом стакане, из-за чего было плохо видно расслоение.
2.Объём спирта взяли
меньше, чем смесь.
3.Уровень воды в
водяной бане был ниже чем уровень смеси.
1.Улучшения
1. Для лучшего видения расслоения смеси для
эксперимента брать стеклянный стакан
2. Объём спирта и объём смеси должен быть
одинаковым.
3.Уровень воды в водяной бане должен быть
одинаковым.
Выделение ДНК из банана
- Поместите в стакан 3 г поваренной соли (
чайной ложки без горки) и 10 мл моющего средства (это может быть жидкое средство для стирки, для мытья посуды или шампунь).
- Долейте водой до 100 мл и перемешайте, чтобы соль растворилась. Лучше использовать дистиллированную воду, но также подойдет питьевая вода из бутылки или вода из-под фильтра.
- Тщательно разомните вилкой
мякоти банана, полученное пюре поместите в стакан с раствором соли и моющего средства. Вместо банана можно использовать лук, чеснок или помидор.
- Все хорошо перемешайте и оставьте на 15 мин.
- Профильтруйте смесь через двойной слой марли.
- Затем на поверхность полученного экстракта по стенке стакана осторожно наслоите 20—30 мл холодного этилового или изопропилового спирта массовой долей не менее 70 %. Охладить спирт нужно заранее.
- Дайте смеси отстояться 5—10 мин.
На границе раздела бананового экстракта и спирта появится белая масса в виде кольца. Это и есть ДНК. Ее можно извлечь, аккуратно намотав на стеклянную или деревянную палочку.
● Почему биологический материал, из которого извлекается ДНК, необходимо тщательно измельчить?
● Как вы думаете, для чего в процессе выделения ДНК используется моющее средство?
Extracting DNA from a banana involves mashing, filtration, precipitation, and extraction.
Howard Shooter/Getty Images
Updated on April 13, 2019
Extracting DNA from a banana may sound like a difficult task, but it is not very difficult at all. The process involves a few general steps, including mashing, filtration, precipitation, and extraction.
What You Need
- Banana
- Salt
- Warm water
- Liquid soap
- Blender
- Toothpicks
- Strainer
- Glass jar
- Rubbing alcohol
- Knife
Here’s How
- Using your knife, cut your banana into tiny pieces to expose more of the cells.
- Place your banana pieces in the blender, add a teaspoon of salt and slightly cover the mixture with warm water. The salt will help the DNA stay together during the mashing process.
- Mix in the blender for 5 to 10 seconds making sure the mixture is not too runny.
- Pour the mixture into the glass jar through the strainer. You want the jar to be about half full.
- Add about 2 teaspoons of liquid soap and gently stir the mixture. You should try not to create bubbles when stirring. The soap helps to break down cell membranes to release the DNA.
- Carefully pour very cold rubbing alcohol down the side of the glass stopping near the top.
- Wait for 5 minutes to allow the DNA to separate from the solution.
- Use the toothpicks to extract the DNA that floats to the surface. It will be long and stringy.
Tips
- When pouring the alcohol, make sure that two separate layers are being formed (The bottom layer being the banana mixture and the top layer being the alcohol).
- When extracting the DNA, twist the toothpick slowly. Be sure to only remove the DNA from the top layer.
- Try repeating this experiment again using other foods such as an onion or chicken liver.
Process Explained
Mashing the banana exposes a greater surface area from which to extract the DNA. The liquid soap is added to help break down cell membranes to release the DNA. The filtration step (pouring the mixture through the strainer) allows for the collection of the DNA and other cellular substances. The precipitation step (pouring the cold alcohol down the side of the glass) allows the DNA to separate from other cellular substances. Finally, the DNA is removed from the solution by extraction with the toothpicks.
DNA Basics
DNA (deoxyribonucleic acid) molecule, illustration.
KTSDESIGN/Science Photo Library/Getty Images
What is DNA?: DNA is a biological molecule that contains genetic information. It is a nucleic acid that is organized into chromosomes. The genetic code found in DNA provides instructions for the production of proteins and all components necessary for the reproduction of life.
Where is DNA Found?: DNA can be found in the nucleus of our cells. Organelles known as mitochondria also produce their own DNA.
What makes up DNA?: DNA is composed of long nucleotide strands.
How is DNA shaped?: DNA commonly exists as a double stranded molecule with a twisted double helical shape.
What is the role of DNA in inheritance?: Genes are inherited through the replication of DNA in the process of meiosis. Half of our chromosomes are inherited from our mother and half from our father.
What is the role of DNA in protein production?: DNA contains the genetic instructions for the production of proteins. DNA is first transcribed into an RNA version of the DNA code (RNA transcript). This RNA message is then translated to produce proteins. Proteins are involved in just about all cell functions and are key molecules in living cells.
More Fun With DNA
This model shows the double helix and nucleotide base structure of DNA. The double helix is formed by two spiraling strands of sugar phosphates. Nucleotide bases (red, blue, yellow, green) are arrayed along these strands.
LAWRENCE LAWRY/Getty Images
Constructing DNA models is a great way to learn about the structure of DNA, as well as DNA replication. You can learn how to make DNA models out of everyday objects including cardboard and jewelry. You can even learn how to make a DNA model using candy.
ПОЛУЧЕНИЕ ДНК В УСЛОВИЯХ ШКОЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ
- Авторы
- Руководители
- Файлы работы
- Наградные документы
Рубцов А.О. 1
1МБОУ Агинская СОШ № 2
Рубцова е.а. 1
1МБОУ Агиснкая СОШ № 2
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Из года в год изучение биологии в школе начинается с рассмотрения строения клетки. Большое внимание уделяется эукариотическим клеткам, содержащим в себе ядро. Функцией ядра является хранение наследственной информации. Эту информацию несут молекулы ДНК, которые содержаться в хромосомах [1]. Школьникам даже демонстрируют строение той самой ДНК. Но воображению не поддаётся представление о наличии ДНК в клетке. Действительно ли, что почти любая клетка живого организма содержит в себе молекулы ДНК?! Как много ДНК в клетках? Можно ли увидеть ДНК в реальности? Существует несколько методик получения ДНК, но для всех их выделяют определённые обязательные условия. Это использование буферного раствора, детергента и наличие спирта высокой концентрации [2].
Для большей наглядности, и для того, чтобы попробовать изучить молекулу ДНК под микроскопом, появляется ещё одна задача: окрасить полученные молекулы.
Таким образом, целью работы было получение ДНК из различных растительных и животных клеток в условиях школьной лаборатории.
Задачи исследования:
1. Используя различные литературные источники, выяснить строение ДНК.
2. Выделить ДНК из различных биологических объектов.
3. Сравнить результаты выделения ДНК по различным методикам.
4. Определить лучший детергент для выделения ДНК.
5. Окрасить молекулы ДНК.
Объект исследования: ДНК растительного и животного происхождения.
Предмет исследования: методы получения ДНК.
Глава 1. Литературный обзор
1.1 Строение и функции ДНК
Молекулы ДНК состоят из мономеров – нуклеотидов, каждый из которых содержит остаток фосфорной кислоты, сахар – дезоксирибозу и одно из четырёх азотистых оснований – аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц) (рис. 1).
Рис. 1. Строение нуклеотидов.
ДНК состоит из двух цепей (кроме некоторых вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК), ориентированных азотистыми основаниями друг к другу по правилу комплементарности (рис. 2). Эта двухцепочечная молекула закручена по винтовой линии. В целом структура молекулы ДНК получила традиционное, но ошибочное название «двойной спирали», на самом же деле она является «двойным винтом» [5].
Рис. 2. Расположение азотистых оснований по правилу комплементарности.
ДНК может повреждаться разнообразными мутагенами, к которым относятся окисляющие вещества, а также высокоэнергетическая электромагнитная радиация — ультрафиолетовое и рентгеновское излучение. ДНК — полимер, мономерами которой являются дезоксирибонуклеотиды. Модель пространственного строения молекулы ДНК в виде двойной спирали была предложена в 1953 ᴦ. Дж. Уотсоном и Ф. Криком (рис. 3) [3].
Рис. 3. Джеймс Уотсон (слева) и Фрэнсис Крик (справа).
Диаметр двойной спирали ДНК — 2 нм, расстояние между соседними нуклеотидами — 0,34 нм, на один оборот спирали приходится 10 пар нуклеотидов. Длина молекулы может достигать нескольких сантиметров. Молекулярный вес — десятки и сотни миллионов. Суммарная длина ДНК ядра клетки человека — около 2 м. В эукариотических клетках ДНК образует комплексы с белками, получившие названия хроматин, которые образуют хромосомы.
Функция ДНК состоит в том, что она хранит генетическую информацию, которая используется для кодирования структуры всех белков и всех видов РНК каждого вида организма, регулирует клеточный и тканевый биосинтез компонентов и обеспечивает индивидуальность каждого организма.
В итоге ДНК хранится в хромосоме, а хромосома в клеточном ядре. Хромосома — это комплекс ДНК и хроматина [4].
1.2 Вещества, необходимые для извлечения ДНК из ядра клетки
Детергент (лат. detergeo — «стираю») — вещество или смесь, помогающее отмывать что-либо от грязи, моющее средство. Наиболее распространены три вида смесей-детергентов: мыло, стиральный порошок и шампуни.
Поверхностно-активные вещества, то есть вещества, уменьшающие поверхностное натяжение воды и способствующие тем самым проникновению воды в поры и между волокнами.
Энзимы, то есть биологические ферменты, переваривающие белковые загрязнения.
Буферные растворы (англ. buffer, от buff — смягчать удар) — растворы с определённой устойчивой концентрацией водородных ионов. рН буферных растворов мало изменяется при прибавлении к ним небольших количеств сильного основания или сильной кислоты, а также при разбавлении и концентрировании. Буферные растворы сохраняют своё действие только до определённого количества добавляемой кислоты, основания или степени разбавления, что связано с изменением концентраций его компонентов.
Способность буферного раствора сохранять свой pH определяется её буферной ёмкостью — в г-экв. сильной кислоты или основания, которые следует прибавить к 1 л буферного раствора, чтобы его pH изменился на единицу. Буферная ёмкость тем выше, чем больше концентрация его компонентов [1].
Глава II. Объекты и методы исследования
2.1 Объекты исследования
Объектами исследования являлись биологические объекты растительного и животного происхождения, а именно: яблоки, бананы, зелёный горошек, лук, томаты, клетки слизистой оболочки полости рта.
2.2 Методика получения ДНК с использованием жидкого моющего средства «AOS» в качестве детергента
Фрукты и овощи тщательно измельчали до однородного состояния с помощью блендера (рис. 4). К 5 мл полученной смеси добавляли 10 мл холодного буферного раствора и 5 мл вещества, разрушающего клеточные стенки (детергент) [5].
Рис. 4. Измельчение овощей и фруктов.
Для приготовления буферного раствора в стеклянный химический стакан наливали 120 мл дистиллированной воды, добавляли 1,5 г хлорида натрия и 5 г гидрокарбоната натрия [1]. В качестве детергента использовали моющее средство «AOS» (рис. 5). После чего, полученную смесь перемешивали примерно в течение 3 минут.
Рис. 5. Приготовление смеси буферного раствора с детергентом.
После разрушения клеточных стенок, полученный раствор, содержащий ДНК, отфильтровывали через марлю. Далее к фильтрату по стенке сосуда под острым углом приливали охлаждённый на морозе 95% этиловый спирт [5].
2.3 Методика получения ДНК с использованием пищеварительного ферментного средства «Панкреатин» в качестве детергента
Фрукты и овощи тщательно измельчали до однородного состояния с помощью блендера. К 5 мл полученной кашицы добавляли 10 мл холодного буферного раствора и 5 мл вещества, разрушающего клеточные стенки (детергент).
Для приготовления буферного раствора в стеклянный химический стакан наливали 120 мл дистиллированной воды, добавляли 1,5 г хлорида натрия и 5 г гидрокарбоната натрия. В качестве детергента использовали пищеварительное ферментное средство «Панкреатин». После чего, полученную смесь перемешивали примерно в течение 3 минут.
После разрушения клеточных стенок, полученный раствор, содержащий ДНК, отфильтровывали через марлю. Далее к фильтрату по стенке сосуда под острым углом приливали охлаждённый на морозе 95% этиловый спирт [5].
2.4 Методика получения ДНК клеток слизистой поверхности щёк
Чтобы получить клетки слизистой полости рта, необходимо пожевать щёки в течение 30 секунд (до крови жевать не нужно). Затем набрать в рот примерно 3 мл воды, прополоскать рот и выплюнуть всё содержимое в пробирку.
К полученному раствору доливали такое же количество буферного раствора и мешали в течение двух минут. Буферный раствор разрушает клеточные мембраны и ДНК высвобождается в водный раствор. К полученному раствору доливали такое же количество буферного раствора в трёх вариантах: 1) с моющим средством AOS; 2) с пищеварительным средством Панкреатин; 3) с AOS и с Панкреатином (рис. 6). Далее перемешивал все это в течение нескольких минут. После того как ДНК высвободится, пробирки помещали в стакан с тёплой водой на 10 минут и перемешивали. К нагретому раствору прибавлял охлаждённый этиловый спирт. Пробирку необходимо обязательно держать под острым углом, чтобы не произошло смешивания водной и спиртовой фазы [2].
Рис. 6. Буферные растворы с различными детергентами.
2.5 Окрашивание полученных молекул ДНК
Для окрашивания молекул ДНК использовали пищевые красители и малахитовый зелёный для аквариумных рыбок. Были апробированы две методики окрашивания: добавление растворов красителей к уже выделенным молекулам ДНК и добавление красителей в спирт, который затем приливали к раствору ещё не выделенной ДНК. Красители разводили в спирте и отфильтровывали (рис. 7).
Рис. 12. Фильтрование окрашенного спирта.
Глава III. Результаты и их обсуждения
3.1 Результаты получения ДНК с использованием жидкого моющего средства «AOS» и пищеварительного ферментного средства «Панкреатин» в качестве детергентов
После добавления детергента и тщательного перемешивания был готов раствор, содержащий пока что невидимую ДНК. Его отфильтровали через марлю и прилили охлаждённый этиловый спирт. В результате, на поверхности раздела двух жидкостей моментально начинали образовываться нити ДНК, между которыми были видны пузырьки воздуха. Постепенно молекул ДНК становилось больше и они поднимались вверх (рис. 8).
Рис. 8. Образование молекул ДНК.
Если ДНК в раствор выделилось большое количество, то она образует клубок и всплывает на поверхность (рис. 9).
Рис. 9. Образование большого количества ДНК.
Далее проводили сравнение полученных объёмов и состояний молекул ДНК при добавлении различных детергентов. При получении молекул ДНК яблока, выяснилось, что равномерное и чёткое получение молекул происходит при разрушении клеточных мембран моющим средством «AOS» (рис. 10. А). При использовании в качестве детергента «Панкреатина» образовался большой клубок ДНК, который, скорее всего, включает в себя ещё и белки (рис. 10. Б).
А. Б.
Рис. 10. Получение ДНК яблока. А. Детергент AOS. Б. Детергент «Панкреатин»
При получении ДНК банана выяснилось, что лучше для этого использовать моющее средство «AOS». При добавлении «AOS» выделились длинные нити ДНК по стенке сосуда, которые по своей структуре явно отличались от ДНК яблока (рис. 11. А). При добавлении «Панкреатина» образовался непонятный комок, который не отражал наличия в нем ДНК (рис. 11. Б).
А. Б.
Рис. 11. Получение ДНК банана. А. Детергент AOS. Б. Детергент «Панкреатин»
При получении ДНК томата, обнаружили, что при добавлении моющего средства «AOS» на поверхности раздела двух фаз образуются нити ДНК (рис. 12. А), а при добавлении «Панкреатина» не видно этих двух фаз, ДНК если и есть, то его очень сложно рассмотреть (рис. 12. Б). Получается не совсем наглядная модель.
А. Б.
Рис. 12. Получение ДНК томата. А. Детергент AOS. Б. Детергент «Панкреатин»
Лук проявил себя как не очень наглядный объект для получения ДНК. При добавлении «AOS» образовался клубок, который сразу же поднялся вверх (рис. 13. А). При добавлении «Панкреатина» выделения ДНК замечено не было (рис. 13. Б).
А. Б.
Рис. 13. Получение ДНК лука. А. Детергент AOS. Б. Детергент «Панкреатин»
А. Б.
Рис. 14. ДНК гороха. Вид сбоку: А. Детергент – «Панкреатин». Б. Детергент – «AOS».
При использовании гороха как объекта для получения ДНК, было выяснено, что при использовании обоих детергентов прослеживается великолепный результат: ДНК белым облаком из нитей образуется на поверхности раздела фаз (рис. 14). Если посмотреть сверху на полученные ДНК, то можно увидеть множество нитей (рис. 15).
А. Б.
Рис. 15. ДНК гороха. Вид сверху: А. Детергент – «Панкреатин». Б. Детергент – «AOS».
3.2 Методика получения ДНК клеток слизистой поверхности щёк
При добавлении к полученному раствору ДНК буферного раствора с моющим средством AOS раздел фаз был еле заметен, и ДНК выделилось малое количество (рис. 16. А).
При добавлении к полученному раствору ДНК буферного раствора с пищеварительным средством «Панкреатин» произошло заметное разделение фаз и образование большого количества ДНК (рис. 16. Б).
При использовании буферного раствора с AOS и Панкреатином также произошло большое выделение ДНК (рис. 16. В).
А. Б. В.
Рис. 16. ДНК клеток слизистой поверхности щёк человека. А. Детергент – «AOS». Б. Детергент – «Панкреатин». В. Детергент – «AOS» и «Панкреатин».
Полученные молекулы ДНК с помощью пипетки перенесли на предметное стекло и рассмотрели под объективом школьного микроскопа. Увиденное шокировало! В окуляр микроскопа была видна нитевидная молекула (рис. 17).
Рис. 17. ДНК эпителиальных клеток человека. Вид в микроскоп.
Для того, чтобы рассмотреть ДНК получше, её сфотографировали и фотографию увеличили в несколько раз (рис. 18). На фотографии видно, что ДНК закрученная и состоит из двух цепей. Если подобное получится осуществить ученикам на уроке биологии при изучении этой темы – это будет реальная наглядность в строении ДНК.
Рис. 18. ДНК эпителиальных клеток человека. Увеличение в несколько раз.
3.3 Результаты окрашивания полученных молекул ДНК
При добавлении пищевого красителя к уже выделенным молекулам ДНК фактически не произошло окрашивания. Поверхность раздела двух фаз исчезла, жидкости перемешались. Связывания красителя с ДНК не произошло.
При добавлении окрашенного холодного спирта к «раствору» ДНК, наблюдалось образование поверхности раздела фаз, образование молекул ДНК и окрашивание их через некоторый промежуток времени (рис. 19).
Рис. 19. Окрашенные молекулы ДНК.
ВЫВОДЫ
1. Исходя из литературных источников, выяснили, что ДНК это двухцепочечный полимер, который состоит из нуклеотидов четырёх типов.
2. Выделили ДНК из клеток яблока, банана, томата, лука, зелёного горошка и клеток слизистой оболочки ротовой полости человека.
3. Лучшим растительным объектом для получения ДНК является зелёный горошек.
4. Лучшим детергентом для получения ДНК из растительных клеток является моющее средство.
5. Лучшим детергентом для получения ДНК из человеческих клеток является смесь моющего средства с пищеварительным средством «Панкреатин».
6. Окрашивание ДНК происходит при добавлении спирта уже содержащего краситель.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Буферные растворы: приготовление и использование [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://fb.ru/article/44036/bufernyie-rastvoryi-prigotovlenie-i-ispolzovanie
2. Введенский Э. Л., Плешаков А. А. Биология. Введение в биологию. 5 класс. Линия «Вектор». – М.: ООО «Русское слово — учебник», 2012
3. Великов В. А. Молекулярная биология. Практическое руководство. – Саратов: Издательство «Саратовский источник», 2013. – 84 с.2.
4. Лаборатория на кухне (выделение в домашних условиях ДНК) [Электронный ресурс]. – Examen.ru – портал для абитуриентов и их родителей. – Режим доступа:http://www.examen.ru/add/manual/school-subjects/natural-sciences/genetics/stati-2201/laboratoriya-na-kuxne-vyidelenie-v-domashnix-usloviyax-dnk
5. Сивоглазов В. И. Биология: общая биология. 10 кл. Базовый уровень. – М.: Дрофа, 2016. – 254 с.
Просмотров работы: 6996