“DNA的粗提取與鑒定”實驗的改進*

劉付香

（廣東省中山市實驗中學 廣東中山 528403）

“DNA 的粗提取與鑒定”實驗是人教版高中生物學選修1 專題5 中的一個重要實驗［1］，也是新課程標準中要求學生掌握的一個重要內(nèi)容，該實驗不僅能幫助學生加深理解DNA 分子相關(guān)的理論知識，還能幫助學生理解分子生物學的基本實驗方法。教材中以植物或雞血為實驗材料進行DNA 的粗提取，并用二苯胺試劑鑒定DNA。但教材中提供的實驗方案存在一定的局限性：①雞血不易采集保存、費用較高；②實驗步驟繁瑣（8 個步驟、3 次過濾、6 次攪拌）；③實驗耗時較長且成功率低，學生在一節(jié)課內(nèi)很難完成。針對這些不足，對教材中的實驗做了一些改進。

1 實驗改進

1.1 結(jié)合前面所學知識，改進實驗材料 合理選擇實驗材料可簡化實驗操作步驟、降低實驗成本。教材中提供的材料洋蔥、菜花等提取過程存在研磨困難、操作繁瑣等缺點；雞血則存在取材不便、不易保存等缺點。故用人口腔上皮細胞代替，材料方便易得，同時免去了研磨、過濾等步驟［2］。且學生在學習《必修1·分子與細胞》時已經(jīng)做過“觀察DNA和RNA 在人口腔上皮細胞中的分布”實驗，在顯微鏡下能清晰地觀察到被染成綠色的細胞核。因此，從自己的口腔上皮細胞中提取DNA，更有說服力，也更容易建立細胞核、染色體和DNA 之間的聯(lián)系。

1.2 簡化提純過程，提高實驗成功率 教材中用不同濃度的氯化鈉和冷乙醇去除雜質(zhì)，操作繁瑣、耗時長，提取率低。故筆者運用化學知識配制了提取液：內(nèi)含2% SDS、3% EDTA、0.1 g／mL NaCl。EDTA 是DNA 酶的抑制劑，SDS 可使蛋白質(zhì)變性，0.1 g／mL NaCl 可溶解DNA。綜合提純DNA 的諸多因素，將原本需要多種試劑多個步驟的實驗操作，簡化為只需要添加DNA 提取液即可達到目的，有助于提高實驗的成功率。

1.3 巧用自制教具，改進鑒定DNA 的方法 教材中用二苯胺試劑通過加熱煮沸的方法鑒定DNA，然而學生用此種方法進行實驗時，多以失敗告終。故本實驗采用分子生物學中常用的瓊脂糖凝膠電泳鑒定DNA，但考慮到電泳儀及配套顯影裝置價格昂貴，筆者在國內(nèi)、外相關(guān)文獻［3-5］的啟發(fā)下，用生活中常見的材料自制了一套凝膠電泳裝置和凝膠顯影裝置。

1.3.1 利用生活中常見的材料，自制凝膠電泳裝置 筆者自制的凝膠電泳裝置（圖1）由大小不同的塑料盒、鋁箔、梳子、鱷魚夾導(dǎo)線及串聯(lián)電池組成：大塑料飯盒相當于電泳槽，兩端貼上鋁箔制成電極；小塑料盒相當于制膠板，硬紙板裁剪后制成梳子；7 個9 伏鋰電池串聯(lián)后制成電源。

圖1 自制凝膠電泳儀

1.3.2 利用生活中常見的材料，自制凝膠顯影裝置 筆者參考凝膠成像系統(tǒng)觀察DNA 分子的原理，利用廢棄物品及生活中的廉價材料自制了一套凝膠顯影裝置，用以觀察凝膠中的DNA 分子（圖2）。該裝置由不透光的板材裁剪、拼裝后制成暗箱，并在外殼上端打孔安裝攝像頭，內(nèi)接波長為254 nm 的紫外燈燈管，接通電源后便可用于觀察凝膠中的DNA 分子。

圖2 自制凝膠顯影裝置

2 改進后的實驗操作

2.1 DNA 的提取

1）通過漱口法取10 mL 口腔上皮細胞樣液于塑料小燒杯中；2）加入1 mL 提取液，攪拌均勻；3）加入20 mL（2 倍等體積）95%的冷乙醇，靜置1 min 后用玻璃棒纏繞取出DNA 分子；4）將玻璃棒中的DNA 分子溶于0.5 mL 蒸餾水中，備用。

2.2 瓊脂糖凝膠電泳鑒定DNA 瓊脂糖凝膠電泳鑒定DNA 的具體操作過程如表1所示。

表1 瓊脂糖凝膠電泳實驗過程

3 實驗結(jié)果與結(jié)論

改進實驗后，學生所得的實驗結(jié)果如圖3、圖4所示。從圖中可看出，用改進后的方法和裝置能較好地達到提取DNA 和鑒定DNA 的目的。

圖3 人口腔上皮細胞提取的DNA

圖4 紫外顯影下DNA 凝膠電泳圖

4 改進后的優(yōu)點

1）實驗效果明顯、成本低、耗時短：改進后的提取DNA 方法取材方便、樣品用量少、操作簡單，5 min 便可提取出一定量的DNA 分子。

2）自制凝膠電泳裝置、自制凝膠顯影裝置材料廉價易得，成本較專業(yè)設(shè)備大幅度降低，填補了儀器、藥材昂貴而不能開設(shè)該實驗的空白，讓學生有機會親手操作，真正理解并掌握凝膠電泳鑒定DNA 這一技術(shù)，加深對DNA 分子的全面認識。

3）推廣性強：本次創(chuàng)新除了可用于生物學課堂教學外，還可推廣到家庭實驗、社團活動和科技創(chuàng)新競賽活動，由于材料廉價易得，既可在城鎮(zhèn)學校開展，又可在鄉(xiāng)村學校開展。