基于高中實(shí)驗(yàn)方法和條件的DNA提取量初探

徐明

摘 要：本文以高中實(shí)驗(yàn)方法和條件為基礎(chǔ)對(duì)DNA提取量進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，探究幾種不同材料;同一實(shí)驗(yàn)材料的不同部位;不同溫度的儲(chǔ)存條件下相同部位實(shí)驗(yàn)材料中DNA提取量差異。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，處理和解決問題的能力，同時(shí)提高學(xué)生對(duì)高中實(shí)驗(yàn)延伸探究實(shí)驗(yàn)的興趣。

關(guān)鍵詞：高中實(shí)驗(yàn)DNA;提取量;探究

一、研究背景

高中實(shí)驗(yàn)是學(xué)生經(jīng)歷了初中對(duì)生物懵懂期后，開始自己動(dòng)手探索生物奧秘的重要階段，在教材設(shè)定的高中實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，也是學(xué)生憧憬和感興趣的方向。選修1DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料雞血存在多種因素的困擾和缺點(diǎn)[2]。近年來(lái)，以洋蔥、香蕉、菜花為實(shí)驗(yàn)改進(jìn)材料最常用于中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)中[4]。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中并不滿足于鑒定結(jié)果，而是對(duì)DNA的提取量充滿疑惑與興趣：不同的實(shí)驗(yàn)材料（香蕉、菜花、洋蔥）中DNA提取量有何區(qū)別？同一個(gè)實(shí)驗(yàn)材料的不同部位DNA提取量是否相同？實(shí)驗(yàn)材料的不同保存溫度（常溫和冷凍）對(duì)DNA提取量有何影響？

針對(duì)學(xué)生的疑問，引導(dǎo)學(xué)生收集資料，制訂探究實(shí)驗(yàn)方案對(duì)提取的DNA進(jìn)行定量分析。

二、材料與用具

洗潔精，食鹽，95%的冷酒精，二苯胺試劑（A液：1.5g二苯胺溶于100ml冰醋酸中，再加1.5mL濃硫酸;B液：0.2%的乙醛溶液，現(xiàn)用現(xiàn)配），2mol/L的NaCl溶液，嫩肉粉，1.6%乙醛，蒸餾水，DNA標(biāo)準(zhǔn)液，陶瓷研缽，分析天平，試管，塑料燒杯，漏斗，紗布，試管夾，恒溫水浴鍋，方便筷子，量筒，滴管，分光光度計(jì)，比色皿。

三、研究過(guò)程

（一）DNA的粗提取與鑒定過(guò)程[1]

取常溫香蕉、洋蔥、菜花花、菜花梗，冷凍24h的菜花和菜花梗，各20g放入陶瓷研缽中，加入10mL20%的洗潔精和一勺食鹽，研磨5～10min。用雙層紗布過(guò)濾于塑料小燒杯中，向?yàn)V液中加入1g嫩肉粉（含蛋白酶），輕搖讓嫩肉粉和濾液充分接觸。把小燒杯置于60℃的水浴鍋中加熱10min。冷卻后，沿方便筷從燒杯壁緩慢加入2倍體積95%冰酒精（此步驟是關(guān)鍵），靜置5min，用方便筷緩緩挑起上層漂浮白色纖維狀粘稠物。取6支試管按照取樣順序分別標(biāo)記：①-⑥，向試管中加入2mol/L的NaCl溶液5mL，將白色粘稠物分別放入對(duì)應(yīng)的試管中攪拌使其溶解。向各組試管中加入4mL二苯胺試劑，混合均勻，沸水浴中加熱5～10min。冷卻觀察顏色變化。①②試管為藍(lán)色，③④⑤⑥試管為淡藍(lán)色。

（二）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

取6支試管分別編號(hào)1-6，按照表1依次加入試劑，震蕩搖均，將試管放置于60℃恒溫水浴中保溫1h，冷卻，取每組試管溶液于595nm處比色測(cè)定吸光值;利用Excel表格以吸光值為縱坐標(biāo)，DNA質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1。

（三）計(jì)算DNA提取量

將各組待測(cè)樣液于595波長(zhǎng)下測(cè)得吸光值，重復(fù)3次。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算每組實(shí)驗(yàn)材料中的DNA提取量，如表2。

四、數(shù)據(jù)分析與討論：

SPSSStatistics18.0軟件進(jìn)行多重比較，比較各組間DNA提取量差異是否顯著，多重比較利用單向方差分析法（ANOVA）（P≤0.05），再利用SigmaPlot10.0軟件進(jìn)行圖表繪制。

根據(jù)最小顯著性差異（LSD）檢測(cè)，不同實(shí)驗(yàn)材料之間;相同實(shí)驗(yàn)材料的不同部位之間;不同溫度儲(chǔ)存條件下相同實(shí)驗(yàn)材料之間DNA提取量差異用不同小寫字母表示（P<0.05）。

同質(zhì)量的不同材料中DNA提取量差異顯著，香蕉的DNA提取量最多，因?yàn)橄憬妒?倍體植物，DNA提取與鑒定的實(shí)驗(yàn)可優(yōu)先選擇香蕉為實(shí)驗(yàn)材料，DNA含量多，顯色效果明顯，易研磨，香蕉的價(jià)格也相對(duì)便宜，既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠又效果顯著[3]。菜花的不同部位DNA提取量無(wú)顯著差異，DNA提取與鑒定的實(shí)驗(yàn)可以選擇菜花花進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，易獲取也易研磨。不同溫度儲(chǔ)存條件下相同部位菜花DNA提取量差異顯著，冷凍菜花花的DNA提取量較多;常溫菜花梗與冷凍菜花梗的DNA提取量差異顯著，常溫菜花梗中的DNA提取量較多。2組實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示不一致，可能與實(shí)驗(yàn)操作失誤有關(guān)，例如：研磨不充分;與二苯胺試劑未充分混勻;未充分洗滌比色皿等實(shí)驗(yàn)步驟。此外，DNA提純過(guò)程難免會(huì)存在一些醛類物質(zhì)或蛋白質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行干擾，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致。

五、研究結(jié)果

以高中實(shí)驗(yàn)“DNA的粗提取與鑒定”方法和條件設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的思維能力;發(fā)現(xiàn)問題并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的科研動(dòng)手能力;同時(shí)為高中生物實(shí)驗(yàn)延伸為探究實(shí)驗(yàn)構(gòu)建起銜接橋梁。

參考文獻(xiàn)

[1]韓曉靜.“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].中學(xué)生物學(xué)，2017（33）：50-51.

[2]趙玉紅，李欣，李小菊，等.“動(dòng)物組織中DNA的分離提取及含量測(cè)定”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2017，34（11）：215-217.

[3]唐曉明，林子杰，滕慰群等.“香蕉細(xì)胞中DNA粗提取與鑒定”簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)的研究[J].生物學(xué)通報(bào)，2013，48（2）：58-59.

[4]張愛芳.DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中材料的選取和比較[J].內(nèi)蒙古教育，2015（15）.