“DNA的粗提取與鑒定”實驗的改進

韓曉靜

“DNA的粗提取與鑒定”是人教版高中生物教材《選修1·生物技術實踐》專題五中的一個重要實驗。教材以雞血作為實驗材料，但在實驗時存在取材困難，操作繁瑣，加入蒸餾水的量難以掌握，成功率較低等問題。為此，筆者對實驗材料、實驗條件和過程進行了多次探索，對相關步驟進行簡化，在實際教學中進行了反復試驗和總結，解決了教學課堂時間緊張，操作困難，實驗效果不明顯等問題。現(xiàn)將實驗改進介紹如下。

1 實驗材料的選擇

由于動物材料（如雞血）取材不便，不易保存，且有可能傳播疾病。因此筆者選擇了洋蔥、香蕉、菜花等多種植物材料進行了試驗。試驗中發(fā)現(xiàn)，洋蔥刺激性氣味太強，研磨過程相對艱難；香蕉黏性較大，不易研磨，而且提取效果不明顯；菜花表皮部分細胞分裂旺盛，DNA含量豐富，它的含水量小易分散易研磨，而且材料無色，便于鑒定。綜上所述，選擇菜花為實驗材料最合適。

2 改進后的實驗

2.1 實驗原理

（1） DNA的溶解性：當NaCl的物質的量濃度為2 mol/L時，DNA的溶解度最大，濃度為0.14 mol/L時，DNA的溶解度最低；DNA不溶于酒精，而細胞中某些物質溶于酒精。

（2） DNA對酶、高溫和洗滌劑的耐受性：蛋白酶能水解蛋白質，但對DNA沒有影響；大多數(shù)蛋白質在受60～80 ℃的高溫時會變性，而DNA在90 ℃以上才會變性；洗滌劑能夠瓦解細胞膜，但對DNA沒有影響。

（3） 顯色反應：DNA和二苯胺試劑在沸水浴條件下作用呈現(xiàn)淺藍色。

2.2 材料用具

菜花、體積分數(shù)為20%的洗潔精、Tris-EDTA-SDS研磨液、二苯胺試劑、預冷的體積分數(shù)為95%的乙醇、嫩肉粉、計時器、試管、量筒、玻璃棒、鑷子、藥勺、大燒杯、小燒杯、研缽、天平、恒溫水浴鍋、鍋、電磁爐。

2.3 實驗步驟

（1） DNA的粗提取：

DNA粗提取的實驗過程見表1。

（2） DNA的鑒定：

用濾紙將絲狀物表面的水分吸干后，將其轉移到10 mL的試管中，加入5mL物質量濃度為2 mol/L的NaCl溶液，充分溶解后加入4 mL二苯胺試劑，沸水浴加熱5 min，取另一種試管作為空白對照。DNA鑒定的操作及結果見表2。

3 改進后的優(yōu)點

3.1 試驗材料易得，效果明顯

菜花在任何一個菜市場上都能買到，不受季節(jié)限制，價格低廉，并且處理過程簡單，將菜花的花部用絞菜機絞碎，置于塑料袋中冷凍，可以保存3～6個月。這樣不僅節(jié)省了儲存空間，而且延長了儲存時間。

3.2 實驗儀器、藥品大量減少

改進后的實驗不要離心機、鐵架臺、三角架等實驗儀器，燒杯的實驗數(shù)量也大大減少，同時省略了大量藥品，如蒸餾水、檸檬酸鈉、氯化鈉等。對于研磨液的選擇，經(jīng)過試驗（表3）得出體積分數(shù)為20%的洗潔精效果最好，且配制簡單，使得實驗成本大大降低。

3.3 二苯胺試劑的改進

教材中二苯胺試劑的配制方法為A液：1.5 g二苯胺溶于100 ml冰醋酸中，再加1.5 mL濃硫酸，用棕色瓶保存；B液：體積分數(shù)為0.2%的乙醛溶液，實驗時將0.1 mLB液加入到10 mLA液中。這種方法增加了實驗的難度，操作比較麻煩，效果并不很好，為此經(jīng)過反復嘗試，發(fā)現(xiàn)將濃硫酸的量加大8～10倍后，實驗效果特別明顯，而且沸水浴5 min即出現(xiàn)變化，至10 min現(xiàn)象非常明顯。

3.4 簡化了實驗步驟，縮短了操作時間

改進后的實驗步驟只有5步，操作簡單易行，整個實驗過程最多25 min即可完成，省時省力。學生人人動手參與，大大增加了學習積極性。本實驗在保證了實驗時間的基礎上，還在去雜步驟中加入了三組實驗，比較了不同去雜方法，發(fā)現(xiàn)酶解法和高溫法去除雜質的效果都很明顯。尤其是酶解法，溶液顯色為清晰透明的藍色，幾乎沒有雜質，而對照組的試管中溶液渾濁，雜質很多。

3.5 實驗成功率達到100%

改進后的實驗操作性強，實驗效果非常理想，按步驟正常進行，學生幾乎都能提取出大量的DNA，顯色反應也很明顯，成功率達100%。

總的來說，改進后的實驗與教材和教參書上的相比，只需研磨、過濾等簡單步驟，方法簡便，不需要離心機等設備，實驗條件要求低，所用試劑很普通，實驗現(xiàn)象明顯，成功率高。取材簡便，成本低廉。解決了材料儲存空間大的問題，縮短了操作時間，增強實驗可操作性，一堂課上即可完成教學任務，效果顯著，提高了DNA的提取率且成功率高，因此適合在普通中學中推廣和普及。

參考文獻：

[1] 朱正威，孫萬儒，趙占良.普通高中課程標準實驗教科書：生物技術實踐教師教學用書[M].北京：人民教育出版社，2012.

[2] 劉志春.“DNA的粗提取與鑒定”實驗的改進和分析[J].實驗教學與儀器，2008（3）：37-38.