也许你一直梦想成为那个爱出风头、才华横溢的实验室技术员,通过从电视上的犯罪现场提取 DNA 来破案。或者,你梦想着利用已灭绝物种的遗传物质,创造出属于自己的侏罗纪公园。如果你对这两种情景中的任何一种都有同感,那么这个实验非常适合你。
科学家用来分离 DNA 的许多材料都有你可以在厨房里找到的简单替代品。在盐、酒精和洗洁精的帮助下,你就可以从草莓中提取 DNA 了。
为什么是草莓?
除了你可以吃掉任何甜美可口的剩余物之外,草莓还有一个罕见的特点,让它们非常适合这个实验:它们拥有大量的遗传物质。
DNA 本质上是一个生物体的用户手册。在这个复杂的分子组成的两个扭曲链中,包含了任何生物体生长、发育、运作和繁殖所需的所有信息。这些数据至关重要,因此大多数物种在每个细胞中都保留了不止一个副本。
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人类是二倍体,这意味着我们的每个细胞都包含两份 DNA。但草莓的每个细胞中都有八份,这意味着我们可以提取很多。
规格
- 时间: 20 分钟
- 难度: 简单
材质
- 1 夸脱(约 0.95 升)的密封塑料袋
- 2 到 3 颗大草莓(越熟越容易处理)
- 1 汤匙(约 15 毫升)液体洗洁精
- ½ 茶匙(约 2.5 克)盐
- 3 汤匙(约 45 毫升)水
- 1/3 杯(约 80 毫升)70% 异丙醇(在冰箱冷冻室过夜冷藏)
工具
- 纱布、咖啡滤纸或细网过滤器
- 两个小玻璃杯
- 一个烈酒杯(或试管)
- 镊子(或竹签)
说明
- 摘掉草莓的蒂。 然后将草莓放入密封袋中。
- 在一个杯子里,混合盐、水和洗洁精。 这是你的提取混合液。当科学家在实验室中分离 DNA 时,他们经常使用类似的盐和洗涤剂混合物来打破保护 DNA 的细胞壁。
- 将提取混合液加入密封袋中。
- 用手指按压袋子,将草莓捣烂。 继续捣烂,直到没有大块残留。
- 将纱布、滤纸或过滤器放在小玻璃杯上。
- 将袋子里的东西倒入过滤器中。 用勺子在过滤器上压碎混合物,将尽可能多的液体挤入杯中。
- 将一些草莓混合物倒入烈酒杯中,直到杯子约一半满。.
- 将异丙醇从冰箱冷冻室取出。 理想情况下,它在那里待了整整一个晚上。但如果你忘了,请确保它在冰上至少放了三到四个小时,以便在你需要时它已经很冷了。越冷,在提取时对精细 DNA 链的破坏就越少。
- 将异丙醇沿着烈酒杯的侧面缓慢倒入。 一直倒,直到在草莓混合物上方形成一层 1 英寸(约 2.5 厘米)厚的液体。你会注意到表面开始形成浑浊的白色物质。那就是 DNA。
- 用镊子或竹签轻轻地收集那团白色的 DNA 链。
等等,那是 DNA?
是的。你不可能在 20 英尺(约 6 米)外看到一根头发丝,但从那个距离看到一整头头发通常很容易。同样,你绝对无法用肉眼看到一根 DNA 链。但是,乘以八组 DNA 和你捣碎的草莓中细胞的数量,就可以累积成一大团,可以轻松地肉眼可见,无需显微镜。
DNA 提取背后的科学原理
DNA 非常重要,因此它在细胞内受到严密保护。要将其取出,有点像执行一次盗窃。
首先,你需要蛮力和特殊的工具来穿透细胞坚硬的外壁。然后你必须进入细胞核,DNA 就安全地锁在那里。一旦你做到了这一点,你还需要绕过细胞的额外安全措施——细胞内部的特殊破坏性酶,它们可以溶解 DNA,包括病毒等入侵者的 DNA,或者你试图提取的链。
用手指捣碎草莓有助于物理上破坏保护 DNA 的强细胞壁。它还使更多的细胞暴露在我们的特殊闯入工具——提取混合液中。
洗涤剂有助于分解细胞壁和核膜。它们都由脂质组成,脂质也是肥皂每天在你的脏盘子上对抗的那种油腻的敌人。
一旦提取混合液穿透了细胞外壁,它就会进入细胞核。在这里,盐的作用是分解将 DNA 捆绑在一起并将其留在细胞内的蛋白质。结果,来自多个细胞的游离遗传链聚集在一起。
最后,冷酒精对于将其变成科学实验而不是一杯肥皂味草莓鸡尾酒至关重要。它可以过滤掉细胞碎片中的遗传物质,而细胞碎片与 DNA 不同,它们可以溶解在酒精中。酒精的低温也有助于减缓破坏性酶的作用,否则这些酶会分解聚集的 DNA 链。这使得它们可以作为浑浊、粘稠的泡沫漂浮到表面,你可以用肉眼看到,并吓到你的室友。