本
文
摘
要
你是否好奇过,科学家是如何从细胞中提取DNA的?其实,只需要一颗草莓和最常见的厨房材料,你在家里也能一睹“生命密码”的真容。
编辑/丁林 实验、摄影/丁林
新媒体编辑/陈炫之
刑侦剧中的法医,有时会从血液或毛发样本中提取DNA,从而得出破获悬案的关键证据。他们给观众留下的印象是:提取DNA需要各种高大上的实验室设备。
其实,科学家提取DNA的过程,总体上分为两步:首先将DNA从细胞里释放至溶液中;然后将DNA从溶液中沉淀出来。
只要借助简单的厨房工具,我们用最常见的材料也可以实现上述两个过程,在家提取DNA!
● 实验材料:
草莓、食盐、洗洁精、医用酒精、
滤网或滤纸、筷子或镊子、
菠萝、搅拌机
● 实验步骤
步骤1.
取去蒂草莓1~3颗,加入约100毫升水和一茶勺食盐;
将草莓碾碎、搅拌至没有明显的果肉颗粒(可借助搅拌机)。
原理:
本文的方案可以提取各种动物、植物细胞的DNA,这里选择草莓,主要是因为最常见的栽培种草莓是“八倍体”——每个草莓细胞中有8份基因组,DNA含量更高。另外,草莓更易碾碎、不必削皮去籽的特性也让实验更加简化。
△如今的八倍体栽培草莓,是二倍体野生草莓“周游世界”培育而来(来源:《自然·遗传学》)
碾碎草莓,则是将尽量多的草莓细胞暴露在悬液中,方便后续“裂解细胞”的过程。如果草莓经过冻融,其细胞壁会受到微小冰晶的破损,最终DNA提取效果更佳。食盐中的钠离子和氯离子可中和DNA上的电荷,使其在后续提取中更易沉淀出来。
步骤2.
在所得悬液中加入5~10毫升洗洁精,并加入几滴新榨菠萝汁;
轻轻搅匀后静置10分钟,随后用滤网或咖啡滤纸将悬液中的大颗粒杂质滤除。
原理:
细胞膜和细胞核膜的主要成分是脂质,洗洁精中的表面活性剂可破坏这一结构,将其中的DNA释放至溶液中。
△去污剂(图中蓝色分子)可破坏细胞的脂质双层膜结构,释放出DNA(图片来源于网络)
菠萝汁中的菠萝蛋白酶(bromelain)则可进一步将和DNA紧密结合的蛋白质消化掉。
步骤3.
将预先在冰箱中冷却的医用酒精,沿容器侧面缓缓倒入,此时可见酒精和草莓汁的明显分层现象。在两种液体的交界处,白色的絮状DNA沉淀大量生成,并在浮力的作用下,升至酒精层之上。静置一段时间后,即可用筷子将这些DNA粗提取物分离出来。
△白色絮状物即为粗提取的DNA
原理:
DNA是极性分子,乙醇是非极性分子。根据“相似相溶”的原理,DNA可溶解于水但难溶于乙醇,因此会在高浓度酒精中相互吸附,形成絮状沉淀。将酒精预先冷却,是为了进一步降低DNA的溶解度,获得更多沉淀。
出品:科普中央厨房
监制:北京科技报 | 科学加客户端
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