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的粗提取与鉴定实验的改进
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摘要:“DNA 的粗提取与鉴定”实验是人教版高中生物学选修1 专题5 中的一个重要实验[1],也是新课程标准中要求学生掌握的一个重要内容,该实验不仅能帮助学生加深理解DNA 分子相关的理
“DNA 的粗提取与鉴定”实验是人教版高中生物学选修1 专题5 中的一个重要实验[1],也是新课程标准中要求学生掌握的一个重要内容,该实验不仅能帮助学生加深理解DNA 分子相关的理论知识,还能帮助学生理解分子生物学的基本实验方法。教材中以植物或鸡血为实验材料进行DNA 的粗提取,并用二苯胺试剂鉴定DNA。但教材中提供的实验方案存在一定的局限性:①鸡血不易采集保存、费用较高;②实验步骤繁琐(8 个步骤、3 次过滤、6 次搅拌);③实验耗时较长且成功率低,学生在一节课内很难完成。针对这些不足,对教材中的实验做了一些改进。
1 实验改进
1.1 结合前面所学知识,改进实验材料 合理选择实验材料可简化实验操作步骤、降低实验成本。教材中提供的材料洋葱、菜花等提取过程存在研磨困难、操作繁琐等缺点;鸡血则存在取材不便、不易保存等缺点。故用人口腔上皮细胞代替,材料方便易得,同时免去了研磨、过滤等步骤[2]。且学生在学习《必修1·分子与细胞》时已经做过“观察DNA和RNA 在人口腔上皮细胞中的分布”实验,在显微镜下能清晰地观察到被染成绿色的细胞核。因此,从自己的口腔上皮细胞中提取DNA,更有说服力,也更容易建立细胞核、染色体和DNA 之间的联系。
1.2 简化提纯过程,提高实验成功率 教材中用不同浓度的氯化钠和冷乙醇去除杂质,操作繁琐、耗时长,提取率低。故笔者运用化学知识配制了提取液:内含2% SDS、3% EDTA、0.1 g/mL NaCl。EDTA 是DNA 酶的抑制剂,SDS 可使蛋白质变性,0.1 g/mL NaCl 可溶解DNA。综合提纯DNA 的诸多因素,将原本需要多种试剂多个步骤的实验操作,简化为只需要添加DNA 提取液即可达到目的,有助于提高实验的成功率。
1.3 巧用自制教具,改进鉴定DNA 的方法 教材中用二苯胺试剂通过加热煮沸的方法鉴定DNA,然而学生用此种方法进行实验时,多以失败告终。故本实验采用分子生物学中常用的琼脂糖凝胶电泳鉴定DNA,但考虑到电泳仪及配套显影装置价格昂贵,笔者在国内、外相关文献[3-5]的启发下,用生活中常见的材料自制了一套凝胶电泳装置和凝胶显影装置。
1.3.1 利用生活中常见的材料,自制凝胶电泳装置 笔者自制的凝胶电泳装置(图1)由大小不同的塑料盒、铝箔、梳子、鳄鱼夹导线及串联电池组成:大塑料饭盒相当于电泳槽,两端贴上铝箔制成电极;小塑料盒相当于制胶板,硬纸板裁剪后制成梳子;7 个9 伏锂电池串联后制成电源。
图1 自制凝胶电泳仪
1.3.2 利用生活中常见的材料,自制凝胶显影装置 笔者参考凝胶成像系统观察DNA 分子的原理,利用废弃物品及生活中的廉价材料自制了一套凝胶显影装置,用以观察凝胶中的DNA 分子(图2)。该装置由不透光的板材裁剪、拼装后制成暗箱,并在外壳上端打孔安装摄像头,内接波长为254 nm 的紫外灯灯管,接通电源后便可用于观察凝胶中的DNA 分子。
图2 自制凝胶显影装置
2 改进后的实验操作
2.1 DNA 的提取
1)通过漱口法取10 mL 口腔上皮细胞样液于塑料小烧杯中;2)加入1 mL 提取液,搅拌均匀;3)加入20 mL(2 倍等体积)95%的冷乙醇,静置1 min 后用玻璃棒缠绕取出DNA 分子;4)将玻璃棒中的DNA 分子溶于0.5 mL 蒸馏水中,备用。
2.2 琼脂糖凝胶电泳鉴定DNA 琼脂糖凝胶电泳鉴定DNA 的具体操作过程如表1所示。
表1 琼脂糖凝胶电泳实验过程步骤 具体操作溶液配置制作凝胶1)电泳缓冲液:称取5.4 g Tris、2.75 g 硼酸、0.9 g EDTA-Na2 溶于蒸馏水中,定容至100 mL,配置成浓缩母液,用时稀释10 倍2)GenGreen 核酸染料:GenGreen 核酸染料是一种可代替溴化乙锭(EB)的新型DNA 染料,其灵敏度与EB 相当。热稳定性好,安全无毒3)6×上样缓冲液:50% 甘油+ 0.25% 溴酚蓝1)称取1 g 琼脂糖加入100 mL 电泳缓冲液中,摇匀2)在微波炉中加热至琼脂糖完全溶解(冷却到60℃,加入100 μL 0.5 μg/mL GenGreen 核酸染料,摇匀)3)水平放置制胶板,在一端插好梳子,并缓慢倒入已冷却至60℃左右的胶液,使之形成均匀水平的胶面4)待胶凝固后,垂直轻拔梳子1)将凝胶置于大塑料饭盒的中央,槽内加入电泳缓冲液,至液面覆盖过胶面2)将0.1 mL 上样缓冲液(6×)和0.5 mL 待测DNA 样品在洁净载玻片上小心混匀后,用1 mL 注射器加至凝胶的加样孔中,每加完一个样品应更换注射器电泳 1)接通电源,将连接电源负极的鳄鱼夹连在靠近点样孔一侧的电极上,连接正极的鳄鱼夹连接在另一电极上2)观察凝胶中蓝色指示剂的移动。当其移动至距胶板前沿约1 cm 处,可停止电泳观察 1)在自制凝胶显影装置内铺上一张保鲜膜,将凝胶放在上面2)关上显影装置的外门,打开紫外灯(254 nm),通过摄像头进行观察并记录实验结果上样
文章来源:《文物鉴定与鉴赏》 网址: http://www.wwjdyjs.cn/qikandaodu/2021/0708/723.html
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