Получение ДНК в домашних условиях

Лаборатория на кухне (выделение в домашних условиях ДНК)

Одной из основных задач генной инженерии является получение белков с заранее заданными свойствами. Для решения этой задачи необходимо уметь направленно изменять мельчайшие составные части генов – отдельные пары нуклеотидов молекулы ДНК. Такие операции c самой большой молекулой стали возможными сравнительно недавно и связываются в сознании обычного человека с ультрасовременными лабораториями, оборудованными сложными и дорогими приборами. Читая о современных достижениях генной инженерии, наверное, мало кто предполагает, что выделить и потрогать довольно чистый препарат «святая святых» жизни – ДНК – можно не только в специальных лабораториях, но и в домашних условиях. Экспериментируя, вы сможете усовершенствовать и изменить предлагаемые процедуры и узнать много нового об одном из важнейших компонентов клетки.

Нативная цепь молекулы ДНК может содержать несколько миллионов атомов. В водном растворе цепи ДНК несут слабый отрицательный заряд и отталкиваются друг от друга. Если в растворе в достаточном количестве присутствуют положительно заряженные ионы, они притягиваются к цепям ДНК и нейтрализуют их заряд, в результате чего цепи ДНК могут слипаться. Таким образом, изменяя концентрацию соли, можно заставить отдельные фрагменты ДНК диссоциировать или, наоборот, объединяться. Это явление и лежит в основе методов выделения ДНК из клеток.

Почти все необходимое для выделения ДНК вы сможете найти на кухне. Сначала надо приготовить буферный раствор (буфер). Налейте 120 мл воды в чистую стеклянную емкость, добавьте 1,5 г (1/4 чайной ложки) поваренной соли, 5 г (1 чайную ложку) питьевой соды. В буфер надо добавить немного детергента – 5 мл (1 чайную ложку) шампуня или жидкого средства для стирки. Можно попробовать какие-нибудь другие детергенты, например средства для мытья посуды, но туалетное мыло лучше не использовать, т.к. в нем содержится большое количество добавок. Детергент выполняет две функции: разрушает клеточные стенки и способствует расщеплению крупных белков, которые иначе могут выделиться вместе с ДНК. Для того чтобы замедлить деградацию выделенной ДНК, буфер перед началом опыта охлаждают в кастрюле или любом другом сосуде, наполненном смесью колотого льда с солью.

Для приготовления буфера лучше использовать очищенную поваренную соль и дистиллированную воду, но подойдут также йодированная соль и покупная вода в бутылках или фильтрованная вода. Водопроводную воду из-под крана лучше не использовать.

В качестве источника ДНК подойдут овощи или фрукты. Хорошие результаты получаются с луком, чесноком, бананами и томатами. Но вы можете попробовать какой-нибудь другой фрукт или овощ. Возьмите его, разрежьте на мелкие кусочки, поместите в подходящий по размерам чистый сосуд, добавьте немного воды и тщательно измельчите до однородного состояния миксером с ножами (блендером), включая его несколько раз на 10 с с небольшими перерывами. Если нет миксера, можно использовать давилку для чеснока. При такой обработке клетки отделяются друг от друга, что способствует более эффективному действию детергента.

Поместите 5 мл полученного пюре в чистую емкость, добавьте 10 мл охлажденного буфера. Полученную смесь энергично перемешивайте в течение не менее 2 мин – в это время происходит разрушение клеточных стенок детергентом и выход содержимого клеток в раствор. Далее нужно отделить раствор, содержащий ДНК и другие молекулы, от нерастворимых остатков растительного материала. Для этого лучше всего использовать центрифугу (сепаратор): смесь прокрутите на центрифуге на низкой скорости в течение 5 мин, а затем, стараясь не взбалтывать осадок, слейте в длинный узкий сосуд (например, в пробирку, прозрачный пузырек из-под лекарств и т.п.) не менее 5 мл надосадочной жидкости.

Если у вас нет центрифуги, можно отфильтровать раствор через обычный кофейный фильтр или полотно. Если вам повезет, крупные частицы, все-таки прошедшие через фильтр, либо осядут на дно, либо будут плавать на поверхности. Для получения чистого раствора слейте его верхний слой, подождите, пока осядут остальные частицы, и затем аккуратно слейте (или перенесите пипеткой) жидкость в узкий сосуд.

Полученный раствор содержит фрагменты ДНК и множество других молекул – РНК, белков, углеводов и т.п.

Для экстракции ДНК необходимо небольшое количество изопропилового спирта (изопропанола, ИПС), предварительно сильно охлажденного в морозильнике. Используйте чистый изопропанол (без красителей и отдушек) в самой высокой концентрации, какую только удастся достать (обычно его продают в концентрации не ниже 70%). При помощи соломинки для коктейлей аккуратно нанесите 10 мл охлажденного спирта на поверхность раствора ДНК. Для этого погрузите соломинку в сосуд со спиртом и зажмите верхнее отверстие, затем опустите нижний конец соломинки в пробирку с раствором, прикоснитесь соломинкой к стенке и, слегка наклонив пробирку, позвольте спирту медленно стечь по стенке. Не набирайте спирт в трубочку (или пипетку) ртом! Если вы все сделали правильно, спирт, плотность которого меньше плотности буфера, останется на поверхности раствора.

Поместите тонкую стеклянную или деревянную палочку, например карандаш, в раствор таким образом, чтобы ее кончик оказался непосредственно под границей между буфером и спиртом, и очень осторожно в течение 1 мин поворачивайте попеременно в разные стороны. При этом наиболее длинные фрагменты ДНК накрутятся на палочку. Затем вытащите палочку – спирт заставит ДНК прилипнуть к концу палочки, и вы увидите на нем прозрачный вязкий осадок.

Конечно, в результате этой простой процедуры нельзя получить чистый препарат ДНК. В лаборатории в буфер добавляют ферменты, разрушающие млекулы РНК, которые иначе могут выделиться вместе с ДНК.

Даже после самой тщательной экстракции часть ДНК останется в растворе, образуя в нем невидимую паутину. При небольших дополнительных усилиях этот материал тоже можно увидеть. Некоторые красители, например метиленовый синий, связываются с заряженными фрагментами ДНК. Для окраски нитей, образованных оставшейся в растворе ДНК, достаточно добавить в него микроскопическое количество красителя – его молекулы свяжутся с ДНК, оставляя раствор неокрашенным. Возможно, для этой цели подойдут какие-либо пищевые красители или краски для тканей или волос – экспериментируйте!

По материалам
Scientific American,
сентябрь, 1998

Получение ДНК в домашних условиях

    Главная
  • Список секций
  • Биология
  • ПОЛУЧЕНИЕ ДНК В УСЛОВИЯХ ШКОЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ

ПОЛУЧЕНИЕ ДНК В УСЛОВИЯХ ШКОЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

ВВЕДЕНИЕ

Из года в год изучение биологии в школе начинается с рассмотрения строения клетки. Большое внимание уделяется эукариотическим клеткам, содержащим в себе ядро. Функцией ядра является хранение наследственной информации. Эту информацию несут молекулы ДНК, которые содержаться в хромосомах [1]. Школьникам даже демонстрируют строение той самой ДНК. Но воображению не поддаётся представление о наличии ДНК в клетке. Действительно ли, что почти любая клетка живого организма содержит в себе молекулы ДНК?! Как много ДНК в клетках? Можно ли увидеть ДНК в реальности? Существует несколько методик получения ДНК, но для всех их выделяют определённые обязательные условия. Это использование буферного раствора, детергента и наличие спирта высокой концентрации [2].

Для большей наглядности, и для того, чтобы попробовать изучить молекулу ДНК под микроскопом, появляется ещё одна задача: окрасить полученные молекулы.

Таким образом, целью работы было получение ДНК из различных растительных и животных клеток в условиях школьной лаборатории.

1. Используя различные литературные источники, выяснить строение ДНК.

2. Выделить ДНК из различных биологических объектов.

3. Сравнить результаты выделения ДНК по различным методикам.

4. Определить лучший детергент для выделения ДНК.

5. Окрасить молекулы ДНК.

Объект исследования: ДНК растительного и животного происхождения.

Предмет исследования: методы получения ДНК.

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Строение и функции ДНК

Молекулы ДНК состоят из мономеров – нуклеотидов, каждый из которых содержит остаток фосфорной кислоты, сахар – дезоксирибозу и одно из четырёх азотистых оснований – аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц) (рис. 1).

Рис. 1. Строение нуклеотидов.

ДНК состоит из двух цепей (кроме некоторых вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК), ориентированных азотистыми основаниями друг к другу по правилу комплементарности (рис. 2). Эта двухцепочечная молекула закручена по винтовой линии. В целом структура молекулы ДНК получила традиционное, но ошибочное название «двойной спирали», на самом же деле она является «двойным винтом» [5].

Рис. 2. Расположение азотистых оснований по правилу комплементарности.

ДНК может повреждаться разнообразными мутагенами, к которым относятся окисляющие вещества, а также высокоэнергетическая электромагнитная радиация – ультрафиолетовое и рентгеновское излучение. ДНК — полимер, мономерами которой являются дезоксирибонуклеотиды. Модель пространственного строения молекулы ДНК в виде двойной спирали была предложена в 1953 ᴦ. Дж. Уотсоном и Ф. Криком (рис. 3) [3].

Рис. 3. Джеймс Уотсон (слева) и Фрэнсис Крик (справа).

Диаметр двойной спирали ДНК – 2 нм, расстояние между соседними нуклеотидами – 0,34 нм, на один оборот спирали приходится 10 пар нуклеотидов. Длина молекулы может достигать нескольких сантиметров. Молекулярный вес – десятки и сотни миллионов. Суммарная длина ДНК ядра клетки человека – около 2 м. В эукариотических клетках ДНК образует комплексы с белками, получившие названия хроматин, которые образуют хромосомы.

Функция ДНК состоит в том, что она хранит генетическую информацию, которая используется для кодирования структуры всех белков и всех видов РНК каждого вида организма, регулирует клеточный и тканевый биосинтез компонентов и обеспечивает индивидуальность каждого организма.

В итоге ДНК хранится в хромосоме, а хромосома в клеточном ядре. Хромосома – это комплекс ДНК и хроматина [4].

1.2 Вещества, необходимые для извлечения ДНК из ядра клетки

Детергент (лат. detergeo — «стираю») — вещество или смесь, помогающее отмывать что-либо от грязи, моющее средство. Наиболее распространены три вида смесей-детергентов: мыло, стиральный порошок и шампуни.

Поверхностно-активные вещества, то есть вещества, уменьшающие поверхностное натяжение воды и способствующие тем самым проникновению воды в поры и между волокнами.

Энзимы, то есть биологические ферменты, переваривающие белковые загрязнения.

Буферные растворы (англ. buffer, от buff — смягчать удар) — растворы с определённой устойчивой концентрацией водородных ионов. рН буферных растворов мало изменяется при прибавлении к ним небольших количеств сильного основания или сильной кислоты, а также при разбавлении и концентрировании. Буферные растворы сохраняют своё действие только до определённого количества добавляемой кислоты, основания или степени разбавления, что связано с изменением концентраций его компонентов.

Способность буферного раствора сохранять свой pH определяется её буферной ёмкостью — в г-экв. сильной кислоты или основания, которые следует прибавить к 1 л буферного раствора, чтобы его pH изменился на единицу. Буферная ёмкость тем выше, чем больше концентрация его компонентов [1].

Глава II. Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования

Объектами исследования являлись биологические объекты растительного и животного происхождения, а именно: яблоки, бананы, зелёный горошек, лук, томаты, клетки слизистой оболочки полости рта.

2.2 Методика получения ДНК с использованием жидкого моющего средства «AOS» в качестве детергента

Фрукты и овощи тщательно измельчали до однородного состояния с помощью блендера (рис. 4). К 5 мл полученной смеси добавляли 10 мл холодного буферного раствора и 5 мл вещества, разрушающего клеточные стенки (детергент) [5].

Рис. 4. Измельчение овощей и фруктов.

Для приготовления буферного раствора в стеклянный химический стакан наливали 120 мл дистиллированной воды, добавляли 1,5 г хлорида натрия и 5 г гидрокарбоната натрия [1]. В качестве детергента использовали моющее средство «AOS» (рис. 5). После чего, полученную смесь перемешивали примерно в течение 3 минут.

Читайте также:  Правда ли так надежно соединение соды с суперклеем? Давайте проверим

Рис. 5. Приготовление смеси буферного раствора с детергентом.

После разрушения клеточных стенок, полученный раствор, содержащий ДНК, отфильтровывали через марлю. Далее к фильтрату по стенке сосуда под острым углом приливали охлаждённый на морозе 95% этиловый спирт [5].

2.3 Методика получения ДНК с использованием пищеварительного ферментного средства «Панкреатин» в качестве детергента

Фрукты и овощи тщательно измельчали до однородного состояния с помощью блендера. К 5 мл полученной кашицы добавляли 10 мл холодного буферного раствора и 5 мл вещества, разрушающего клеточные стенки (детергент).

Для приготовления буферного раствора в стеклянный химический стакан наливали 120 мл дистиллированной воды, добавляли 1,5 г хлорида натрия и 5 г гидрокарбоната натрия. В качестве детергента использовали пищеварительное ферментное средство «Панкреатин». После чего, полученную смесь перемешивали примерно в течение 3 минут.

После разрушения клеточных стенок, полученный раствор, содержащий ДНК, отфильтровывали через марлю. Далее к фильтрату по стенке сосуда под острым углом приливали охлаждённый на морозе 95% этиловый спирт [5].

2.4 Методика получения ДНК клеток слизистой поверхности щёк

Чтобы получить клетки слизистой полости рта, необходимо пожевать щёки в течение 30 секунд (до крови жевать не нужно). Затем набрать в рот примерно 3 мл воды, прополоскать рот и выплюнуть всё содержимое в пробирку.

К полученному раствору доливали такое же количество буферного раствора и мешали в течение двух минут. Буферный раствор разрушает клеточные мембраны и ДНК высвобождается в водный раствор. К полученному раствору доливали такое же количество буферного раствора в трёх вариантах: 1) с моющим средством AOS; 2) с пищеварительным средством Панкреатин; 3) с AOS и с Панкреатином (рис. 6). Далее перемешивал все это в течение нескольких минут. После того как ДНК высвободится, пробирки помещали в стакан с тёплой водой на 10 минут и перемешивали. К нагретому раствору прибавлял охлаждённый этиловый спирт. Пробирку необходимо обязательно держать под острым углом, чтобы не произошло смешивания водной и спиртовой фазы [2].

Рис. 6. Буферные растворы с различными детергентами.

2.5 Окрашивание полученных молекул ДНК

Для окрашивания молекул ДНК использовали пищевые красители и малахитовый зелёный для аквариумных рыбок. Были апробированы две методики окрашивания: добавление растворов красителей к уже выделенным молекулам ДНК и добавление красителей в спирт, который затем приливали к раствору ещё не выделенной ДНК. Красители разводили в спирте и отфильтровывали (рис. 7).

Рис. 12. Фильтрование окрашенного спирта.

Глава III. Результаты и их обсуждения

3.1 Результаты получения ДНК с использованием жидкого моющего средства «AOS» и пищеварительного ферментного средства «Панкреатин» в качестве детергентов

После добавления детергента и тщательного перемешивания был готов раствор, содержащий пока что невидимую ДНК. Его отфильтровали через марлю и прилили охлаждённый этиловый спирт. В результате, на поверхности раздела двух жидкостей моментально начинали образовываться нити ДНК, между которыми были видны пузырьки воздуха. Постепенно молекул ДНК становилось больше и они поднимались вверх (рис. 8).

Рис. 8. Образование молекул ДНК.

Если ДНК в раствор выделилось большое количество, то она образует клубок и всплывает на поверхность (рис. 9).

Рис. 9. Образование большого количества ДНК.

Далее проводили сравнение полученных объёмов и состояний молекул ДНК при добавлении различных детергентов. При получении молекул ДНК яблока, выяснилось, что равномерное и чёткое получение молекул происходит при разрушении клеточных мембран моющим средством «AOS» (рис. 10. А). При использовании в качестве детергента «Панкреатина» образовался большой клубок ДНК, который, скорее всего, включает в себя ещё и белки (рис. 10. Б).

Рис. 10. Получение ДНК яблока. А. Детергент AOS. Б. Детергент «Панкреатин»

При получении ДНК банана выяснилось, что лучше для этого использовать моющее средство «AOS». При добавлении «AOS» выделились длинные нити ДНК по стенке сосуда, которые по своей структуре явно отличались от ДНК яблока (рис. 11. А). При добавлении «Панкреатина» образовался непонятный комок, который не отражал наличия в нем ДНК (рис. 11. Б).

Рис. 11. Получение ДНК банана. А. Детергент AOS. Б. Детергент «Панкреатин»

При получении ДНК томата, обнаружили, что при добавлении моющего средства «AOS» на поверхности раздела двух фаз образуются нити ДНК (рис. 12. А), а при добавлении «Панкреатина» не видно этих двух фаз, ДНК если и есть, то его очень сложно рассмотреть (рис. 12. Б). Получается не совсем наглядная модель.

Рис. 12. Получение ДНК томата. А. Детергент AOS. Б. Детергент «Панкреатин»

Лук проявил себя как не очень наглядный объект для получения ДНК. При добавлении «AOS» образовался клубок, который сразу же поднялся вверх (рис. 13. А). При добавлении «Панкреатина» выделения ДНК замечено не было (рис. 13. Б).

Рис. 13. Получение ДНК лука. А. Детергент AOS. Б. Детергент «Панкреатин»

Рис. 14. ДНК гороха. Вид сбоку: А. Детергент – «Панкреатин». Б. Детергент – «AOS».

При использовании гороха как объекта для получения ДНК, было выяснено, что при использовании обоих детергентов прослеживается великолепный результат: ДНК белым облаком из нитей образуется на поверхности раздела фаз (рис. 14). Если посмотреть сверху на полученные ДНК, то можно увидеть множество нитей (рис. 15).

Рис. 15. ДНК гороха. Вид сверху: А. Детергент – «Панкреатин». Б. Детергент – «AOS».

3.2 Методика получения ДНК клеток слизистой поверхности щёк

При добавлении к полученному раствору ДНК буферного раствора с моющим средством AOS раздел фаз был еле заметен, и ДНК выделилось малое количество (рис. 16. А).

При добавлении к полученному раствору ДНК буферного раствора с пищеварительным средством «Панкреатин» произошло заметное разделение фаз и образование большого количества ДНК (рис. 16. Б).

При использовании буферного раствора с AOS и Панкреатином также произошло большое выделение ДНК (рис. 16. В).

Рис. 16. ДНК клеток слизистой поверхности щёк человека. А. Детергент – «AOS». Б. Детергент – «Панкреатин». В. Детергент – «AOS» и «Панкреатин».

Полученные молекулы ДНК с помощью пипетки перенесли на предметное стекло и рассмотрели под объективом школьного микроскопа. Увиденное шокировало! В окуляр микроскопа была видна нитевидная молекула (рис. 17).

Рис. 17. ДНК эпителиальных клеток человека. Вид в микроскоп.

Для того, чтобы рассмотреть ДНК получше, её сфотографировали и фотографию увеличили в несколько раз (рис. 18). На фотографии видно, что ДНК закрученная и состоит из двух цепей. Если подобное получится осуществить ученикам на уроке биологии при изучении этой темы – это будет реальная наглядность в строении ДНК.

Рис. 18. ДНК эпителиальных клеток человека. Увеличение в несколько раз.

3.3 Результаты окрашивания полученных молекул ДНК

При добавлении пищевого красителя к уже выделенным молекулам ДНК фактически не произошло окрашивания. Поверхность раздела двух фаз исчезла, жидкости перемешались. Связывания красителя с ДНК не произошло.

При добавлении окрашенного холодного спирта к «раствору» ДНК, наблюдалось образование поверхности раздела фаз, образование молекул ДНК и окрашивание их через некоторый промежуток времени (рис. 19).

Рис. 19. Окрашенные молекулы ДНК.

ВЫВОДЫ

1. Исходя из литературных источников, выяснили, что ДНК это двухцепочечный полимер, который состоит из нуклеотидов четырёх типов.

2. Выделили ДНК из клеток яблока, банана, томата, лука, зелёного горошка и клеток слизистой оболочки ротовой полости человека.

3. Лучшим растительным объектом для получения ДНК является зелёный горошек.

4. Лучшим детергентом для получения ДНК из растительных клеток является моющее средство.

5. Лучшим детергентом для получения ДНК из человеческих клеток является смесь моющего средства с пищеварительным средством «Панкреатин».

6. Окрашивание ДНК происходит при добавлении спирта уже содержащего краситель.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Буферные растворы: приготовление и использование [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://fb.ru/article/44036/bufernyie-rastvoryi-prigotovlenie-i-ispolzovanie

2. Введенский Э. Л., Плешаков А. А. Биология. Введение в биологию. 5 класс. Линия «Вектор». – М.: ООО «Русское слово – учебник», 2012

3. Великов В. А. Молекулярная биология. Практическое руководство. – Саратов: Издательство «Саратовский источник», 2013. – 84 с.2.

4. Лаборатория на кухне (выделение в домашних условиях ДНК) [Электронный ресурс]. – Examen.ru – портал для абитуриентов и их родителей. – Режим доступа:http://www.examen.ru/add/manual/school-subjects/natural-sciences/genetics/stati-2201/laboratoriya-na-kuxne-vyidelenie-v-domashnix-usloviyax-dnk

5. Сивоглазов В. И. Биология: общая биология. 10 кл. Базовый уровень. – М.: Дрофа, 2016. – 254 с.

Как выделить свою ДНК

Наша ДНК — великая вещь. Миллиарды лет эволюции, миллиарды нуклеотидных оснований, десятки тысяч генов… ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — хранилище наследственной информации. Она есть почти во всех клетках организма, из нее состоят хромосомы, которые, как помним, находятся в ядрах клеток. А сейчас мы расскажем, как выделить свою собственную ДНК в домашних условиях.

Что нужно. Материалы

Что делать. Метод

Шаг 1

Собрать клетки слизистой поверхности щек. Для этого нужно пожевать щеки в течение хотя бы 30 секунд, набрать в рот 3 мл чистой воды, прополоскать рот и выплюнуть все содержимое в пробирку. Чем дольше жуешь щеки, тем больше клеток соберешь, тем больше ДНК в итоге выделится. Жевать щеки до крови не имеет смысла, так как в клетках крови, эритроцитах, нет ДНК;

Шаг 2

Долить к полученному раствору с клетками эквивалентное количество буферного раствора для лизиса, помешать аккуратно в течение двух минут.

Буферный раствор разрушит клеточные мембраны и мембраны ядер клеток. Таким образом нити ДНК окажутся свободно плавающими в водном растворе. Однако в этом же растворе будет плавать все содержимое клеток: ДНК, РНК, полисахариды, липиды, сложные полимерные соединения… Кроме того, в водном растворе клеточные ферменты начнут постепенно разрушать ДНК. Поэтому ее нужно как можно скорее отделить от других клеточных компонентов.

Шаг 3

Добавить чайную ложку раствора протеиназы (мезима). После этого пробирку следует поместить на 10 минут в контейнер, в котором поддерживается температура +37° — в банку с подогретой водой. Эстетам подойдет и собственная подмышка.

Шаг 4

Прибавить охлажденный этиловый спирт из расчета 1:1, при этом пробирку держать строго под углом 45°, не допуская смешивания водной и спиртовой фазы и сохраняя раздел фаз. На этом этапе лучше дать пробирке постоять в течение нескольких минут на столе.

Из всех клеточных компонентов только ДНК быстро и эффективно выпадает в осадок в среде спирта, образуя видимые глазу белые нити. Все остальные компоненты остаются в водной фазе.

Шаг 5

Белые нити молекул ДНК с пузырьками воздуха, запутавшимися между нитями, начнут образовываться на границе раздела фаз, постепенно двигаясь вверх по пробирке. Если ДНК было много, она сформирует небольшой клубок и всплывет на поверхность, если ДНК было мало, можно слегка потрясти пробирку и подождать еще несколько минут.

Шаг 6

Для того чтобы ДНК долго хранилась, ее нужно аккуратно отобрать с помощью пипетки вместе с небольшим количеством спирта. ДНК можно поместить в пробирку и хранить в холодильнике при температуре +4°. В спиртовом растворе осадок ДНК стабилен в течение многих лет.

«Получился достойный сувенир»: впечатления испытателей

…Следуя пунктам инструкции, мы начали усиленно жевать внутреннюю поверхность щек, проделывая это с преувеличенно умным видом: научный эксперимент все-таки. Радуя друг друга своей мимикой, мы полминуты полоскали рот специально заготовленной водой и, деликатно отворачиваясь, выплевывали ее в пронумерованные пробирки. Эксперимент казался предельно простым, но уже на этапе набора буфера и протеиназы: то в пипетку попадали пузырьки воздуха, то набиралось больше, чем нужно. В конце концов я отбросила свой перфекционизм и начала делать все на глаз. Перед 10-минутной водяной баней вещество в пробирке выглядело как желе с крошками.

Читайте также:  Воронение ножа в лимонной кислоте

Спирт нужно было добавлять аккуратно, по стеночке до полного заполнения пробирки. После этого в центре пробирки я увидела белесоватое завихрение с множеством мельчайших пузырьков. Если рассматривать содержимое пробирки на фоне темного ноутбука, пучок ДНК похож на галактику.

Предстояло забрать совсем чуть-чуть жидкости с ДНК и поместить в маленький кулон-пробирку в форме карточной масти пики. Долго не получалось ухватить именно пучок, а не жидкость вокруг него. С досады я уже воспринимала эти белые нити не как ДНК, а только как не поддающуюся мне странную субстанцию, которую нужно во что бы то ни стало переместить в кулон. Я потрясла пробирку и неожиданно обнаружила более зримое завихрение уже на самом дне. Спустя пару минут в моем кулоне медленно оседало хорошо видимое скопление нитей ДНК. Получился достойный сувенир, и я уже прикидывала, кто из знакомых оценит такой подарок.

Получение ДНК в домашних условиях

ДНК в домашних условиях

Наследственность, гены, ДНК. Кажется, эти слова уже давно перестали быть научными терминами, вошли в повседневную жизнь и знакомы теперь каждому старшекласснику, не говоря уж о студентах. Но никакой ДНК большинство из нас никогда не видело, хотя увидеть ее — дело вполне реальное даже в домашних условиях. В одной из генетических лабораторий на стене висит, к примеру, вот такая инструкция:

Как самому выделить ДНК.

1. Возьмите что-то, что содержит много ДНК. Например, фасоль (но можно свиную печень, рыбные молоки или редиску).

2. Положите в миксер около 100 мл (полстакана) этого продукта, добавьте 1/8 чайной ложки соли и 220 мл (стакан) холодной воды. Взбивайте в течение 20 секунд. Миксер «сварит» вам фасолево-клеточный суп.

3. Процедите смесь через ситечко или кусок марли или капрона (чулок вполне подойдет).

В полученную мякоть добавьте 1/6 от ее количества (это будет примерно 2 столовые ложки) жидкого моющего средства (для посуды, например) и хорошо размешайте. Оставьте на 8-10 минут.

4. Разлейте жидкость по стаканам или другим стеклянным посудинам, чтобы в каждой было заполнено не больше 1/3 объема.

5. Добавьте в каждую пробирку по чуть-чуть либо сока, выжатого из ананаса, либо раствора для контактных линз и осторожно встряхните, переворачивая и наклоняя пробирку (если будете трясти слишком рьяно, разломаете ДНК и ничего не увидите).

6. Наклоните пробирку и медленно влейте в нее немного этилового спирта, чтобы он образовал слой поверх фасолевой смеси. Лейте, пока спирта и смеси не окажется поровну. ДНК всплывет наверх в виде хлопьев.

7. Деревянной палочкой (карандашом) выловите их и рассмотрите под микроскопом.

Для научных работников эта инструкция — в какой-то степени шутка и никто из них ДНК таким способом не выделяет, а между тем если и вправду воспользоваться ею, то все получится! Выход ДНК будет, правда, невелик, а вещество – не особенно чистым, но увидеть в микроскоп длинные тонкие нити — кристаллы ДНК — вполне возможно.

Что же происходит с фасолью или свиной печенью в процессе описанных манипуляций и почему в конечном счете ДНК оказывается отделенной от всех остальных веществ, которых в клетке великое множество?

ДНК, как известно, есть в каждой клетке, а значит, выделить ее можно из любой ткани – даже из костей животных, чешуи рыб или древесины, где клеток не так уж много по сравнению с объемом внеклеточного вещества.

Во всех тканях организма как животного, так и растения, ДНК, как правило, одинакова. Отличаются эти ткани тем, что в одних из них помимо вещества наследственности больше почти ничего нет (молоки селедки), а в других, таких, как костная ткань, содержание ДНК относительно невелико.

В общем, если перед исследователем не стоит какой-то специальной задачи, он старается выбрать для работы ткань, в которой мало межклеточного вещества и много самих клеток. Причем желательно, чтобы ткань легко распадалась на эти составляющие, а клетки не были перегружены белками (как мышечные), липидами (как жировые) или полисахаридами (как клетки мозга).

2. Дробим ткань на клетки.

В миксере ткань, из которой мы собираемся добыть вещество наследственности, распадается на отдельные клетки: чтобы механически разорвать связи между ними требуется, как правило, гораздо меньше усилий, чем для того, чтобы повредить саму клетку. И поскольку при нашем способе выделения ДНК требуются более или менее целые, неповрежденные клетки, ясно, что консервированный горошек, кукуруза или соленая селедка для такого эксперимента не годятся, — лучше уж взять что-нибудь свежезамороженное, если вы уверены, что продукт не размораживали в процессе хранения несколько раз.

А немного соли нужно добавить в раствор для того, чтобы клетки не полопались раньше времени: давление внутреннего содержимого на клеточную мембрану изнутри уравновешивают давлением соляного раствора снаружи.

3. Высвобождаем макромолекулу

Что касается фильтрации, то она нужна для того, чтобы механически удалить из клеточной суспензии всевозможные примеси, в том числе, крупные куски ткани — все равно те вещества, которыми мы собираемся обрабатывать смесь, не смогут проникнуть глубоко внутрь таких конгломератов, и для выделения ДНК они окажутся бесполезными.

А обработать полученные клетки следует, в первую очередь, каким-нибудь детергентом. Средство «Ферри», способное, согласно рекламе, легко отмыть самую жирную посуду, годится и для того, чтобы наделать больших дырок в липидной мембране как самой клетки, так и ее ядра. Если нет жидкого моющего средства, можно сделать концентрированный раствор стирального порошка — тоже подойдет.
В результате такой обработки все клеточное содержимое вывалится наружу и окажется в растворе, который сделается при этом очень вязким, тягучим и существенно более прозрачным, чем была клеточная суспензия. Изменение консистенции раствора — верный знак того, что лизис прошел успешно.

4. Тут все ясно и без комментариев –

не наливайте слишком много раствора в емкость, туда предстоит еще много чего налить, к тому же, если смеси будет в избытке, ее будет трудно перемешать.

5. Освобождаемся от белков

Чего только нет в нашей смеси! Однако белков здесь – больше всего, причем именно они образуют самые прочные комплексы с ДНК. Существуют методики, когда белки удаляют из раствора в несколько этапов. Например, часть из них легко денатурирует и выпадает в осадок при добавлении концентрированных растворов солей. В лабораторных условиях такие приемы прекрасно работают, а от осадка исследователи освобождаются, помещая пробирки на несколько минут в центрифугу.

Мы сразу же перейдем к очистке ДНК от остаточных белков с помощью специальных ферментов, способных разрушать эти молекулы. Именно такие вещества содержит сок ананаса. Сами они – тоже белки, поэтому ананас, из которого выжимают сок, должен быть свежим: у ферментов нет ни малейшего шанса сохраниться неизменными в компоте или в консервированном продукте. Что же касается раствора для очистки линз, то если вы собираетесь использовать его – не забудьте положить таблетку для удаления белковых отложений! Сами по себе растворы для хранения контактных линз никаких активных веществ не содержат — иначе и нашим глазам не поздоровилось бы.

О том, что ферменты сработали, можно судить по уменьшению вязкости раствора. Если этого не происходит, поместите смесь в теплое место (примерно 37C) на полчаса, иногда может потребоваться добавить больше ананасового сока или раствора для очистки линз.

6. Осаждаем ДНК из раствора

Теперь ДНК плавает в растворе сама по себе. Белки больше не цепляются за нее, хотя обломков всевозможных молекул в смеси по-прежнему много. В лабораторных условиях эти ненужные фрагменты убирают, тщательно перемешивая раствор с фенолом и/или хлороформом. После центрифугирования внизу пробирки оказываются фенол и/или хлороформ с растворенными в них белками, а вверху — водная фаза, содержащая ДНК. Водную фазу собирают в отдельную пробирку и дальше работают уже с относительно чистым раствором.

За неимением центрифуги и органических растворителей, работа с которыми требует к тому же специальных мер безопасности, этот этап очистки в домашних условиях приходится пропустить и осаждать ДНК прямо из «грязного» раствора.

Заметим сразу — заменить этиловый спирт водкой или духами нельзя: если концентрация спирта будет низкой и упадет при смешивании с водной фазой до 60-65%, ДНК в кристаллическое состояние не перейдет.
Отчасти именно по этой причине наливать спирт в пробирку с ДНК-содержащей смесью следует осторожно, наслаивая его сверху. Тогда нижние слои спирта частично смешаются с раствором ДНК, начнется процесс кристаллизации нуклеиновых кислот, и они всплывут на поверхность (где спирт более концентрированный) в виде хлопьев.

Если же налить спирт сверху не получится и все безнадежно перемешается, то при малом количестве этанола у вас вообще ничего не получится, а при большом начнет кристаллизоваться не только ДНК: в осадок выпадут и остатки белков, и кое-что еще из исходного содержимого клеток.

7. Что же мы получили? (см.рисунок ниже)

Чистые кристаллы ДНК похожи на клубки спутанных нитей, но не надо забывать, что вы видите именно кристаллы вещества, а не его макромолекулы, и сказать по их внешнему виду, какие гены содержит выделенная вами нуклеиновая кислота, конечно, невозможно. Чтобы узнать это, придется снова растворять ДНК. Впрочем, «прочесть» последовательность нуклеотидов в домашних условиях, увы, невозможно: для этого нужны не только специальные приборы, но и дорогие реактивы.

Однако если вы уже хорошо рассмотрели кристаллы и они успели подсохнуть, можете понаблюдать за тем, как ДНК растворяется. Она в начале набухает, становясь похожей на студенистую медузу, и лишь спустя несколько дней раствор делается однородным.

Процесс можно ускорить, если пробирку почаще встряхивать.

Желаю успехов начинающим генетикам и молекулярным биологам!

Материал подготовил: учитель биологии НОУ СОШ «ВЕНДА» Ледуховский Н.В.

Подробная инструкция, как в домашних условиях сделать тест ДНК на отцовство

Анализ ДНК устанавливает наличие или отсутствие родственной связи между людьми. Также с помощью тестирования можно установить предрасположенность к различным заболеваниям или принадлежность к определенной этнической группе. Тест ДНК осуществляется через исследование биологического материала проверяемого человека в специализированной лаборатории.

Клиенты таких учреждений часто спрашивают, можно ли сделать ДНК-тест на отцовство в домашних условиях. Для того чтобы это узнать, необходимо определить, какие существуют требования к процессу получения биологического материала.

Можно ли проверить ДНК на отцовство дома?

В домашних условиях проверить факт биологического родства не получится. Тестирование ДНК дома заключается в заборе буккального эпителия. Это можно сделать самостоятельно, используя специальный набор приспособлений и следуя инструкции.

Полученный материал отправляется в медицинскую лабораторию. Специалисты используют биологические данные отца и ребенка.

Для получения более достоверного результата и упрощения процедуры, дополнительно потребуются клетки матери. Чтобы результаты ДНК-теста являлись полноценным доказательством и использовались в дальнейшем, необходимо соблюсти определенную процедуру забора материала.

Читайте также:  Как сделать лава-лампу

Рекомендуется учитывать такие нюансы, как:

  • использование специального стерильного набора, полученного из медицинского центра;
  • четкое следование прилагаемой инструкции во время забора материала;
  • упаковывание результата в конверт и его отправление в лабораторию для исследования.

Если процедура получения ДНК в домашних условиях не соблюдена (например, используется набор не из лаборатории или материал неверно упакован), ее результаты не будут являться достоверным доказательством для предъявления в суде. Чтобы не допустить подобных ошибок, необходимо более подробно изучить инструкцию по получению ДНК дома.

Как сделать тест в домашних условиях?

Процедура ДНК теста не занимает много времени (в среднем, 4-5 минут), является безопасной и безболезненной для взрослых и детей.

Сначала сотрудник медицинского центра присылает материалы для забора буккального эпителия, в этот комплект входит:

  • подробная инструкция;
  • стерильные палочки;
  • разноцветные конверты.

Забор образцов производится при соблюдении следующих правил:

  1. подготовить материалы – ватные палочки и бумажные конверты в определенном количестве на каждого человека, участвующего в исследовании. Лучше заказать такой набор в лаборатории;
  2. правильно заполнить конверты. На каждом из них следует указать фамилию, имя, отчество, число, месяц и год рождения, степень родства, а также дату забора биоматериала. Если процедура является анонимной, то вместо Ф.И.О. указывается номер;
  3. взять мазок с внутренней поверхности щеки у всех проверяемых людей. Каждому потребуется две палочки, у которых следует срезать по одной ватной головке. Если один из проверяемых людей – уже родившийся ребенок, проверяться будет он и предполагаемый отец. Когда нужно провести тест на отцовство во время беременности женщины, требуется образец буккального эпителия мужчины (или иной вид образца) и кровь матери. В последнем случае проводить данную процедуру необходимо в специализированном учреждении;
  4. подержать палочку после мазка на открытом воздухе около 1 минуты для испарения излишней влаги;
  5. поместить образец в чистый конверт, внутреннюю поверхность которого нельзя задевать руками. Запечатывание конвертов производится строго с помощью клейкой полосы;
  6. полностью провести процедуру повторно, взяв мазок с другой стороны щеки;
  7. направить конверты с образцами в лабораторию.

Итак, в домашних условиях можно только получить биоматериал, дальнейшее его исследование проводится исключительно опытными экспертами, в стенах лаборатории.

Точность генетического анализа

Достоверность и максимальная точность сделали ДНК-тесты столь популярной, а также незаменимой процедурой в сфере медицинских исследований и юридических доказательств. Генетическая экспертиза помогает без ошибок идентифицировать личность человека, установить степень родства или диагностировать сложные наследственные заболевания.

Точность теста ДНК зависит, в первую очередь, от степени глубины проведенного исследования и объема взятого материала. Для получения максимально точного результата, требуется анализировать больше фрагментов ДНК. Как уже говорилось выше, стандартный образец буккального эпителия берется со слизистой оболочки щеки.

Если невозможно получить буккальный эпителии, рекомендуется воспользоваться образцами другого происхождения:

  • часть обрезанного ногтя;
  • пятно крови или сперма;
  • предметы личной гигиены или одежды.

Несмотря на нестандартность этих биоматериалов, есть шанс добиться не менее точного результата исследования ДНК. На правдивость теста также влияет уровень профессионализма специалиста и правильность получения образцов.

Согласно Международным стандартам 1991 года, вероятность исключений не должна быть ниже 99,99% для совокупности маркеров, необходимых для исследования ДНК-теста на отцовство.

В биологии также существует конкретная формулировка: точность теста зависит от частоты присутствия аллелей (различных форм одного и того же гена), передаваемых от отца ребенку.

Если биологическое родство подтверждается, его показатель рассчитывается следующим образом:

  1. сначала определяется индекс по каждому локусу. Общий показатель (CPI) – это произведение коэффициентов по всем локусам;
  2. далее вводится показатель вероятности в относительном выражении, который имеет значение 1,0: (1,0 + CPI).

+7 (499) 288-73-46;
8 (800) 600-36-19

Это быстро и бесплатно!

Дорогие читатели! Наши статьи рассказывают о типовых способах решения юридических вопросов, но каждый случай носит уникальный характер.

Если вы хотите узнать, как решить именно Вашу проблему – обращайтесь в форму онлайн-консультанта справа или звоните по телефону:

+7 (499) 288-73-46;
8 (800) 600-36-19

Это быстро и бесплатно!

Можно ли купить набор для анализа в аптеке?

Аптечные пункты не занимаются продажей наборов для ДНК-теста. Так как такой вид исследования может быть выполнен только в условиях лаборатории, комплект доступен для заказа в соответствующем учреждении.

Помимо стерильных материалов, сотрудники лаборатории предоставят детальную инструкцию и оплаченный обратный конверт, который потребуется для отправки образцов.

  • приспособления для сбора материала;
  • исследование образцов для установления или опровержения отцовства либо иных целей;
  • расходы на отправку конверта.

Итоговая цена лабораторного тестирования составит не более 8000 рублей. Кроме того, что процесс получения результатов сопровождается конфиденциальностью, независимо от того, каким образом они отправляются (по электронке или через обычный почтовый ящик).

Результаты ДНК-теста становятся известны уже через 3 дня после получения биоматериала лабораторией. Многие учреждения предлагают пройти экспресс-исследование за отдельную плату – всего за 1 день. Если жизненная ситуация не терпит отлагательств, можно воспользоваться такой услугой, ее результат будет не менее достоверен.

Для того чтобы в дальнейшем использовать ДНК-тест по назначению (например, для оспаривания отцовства в суде), рекомендуется изначально грамотно подойти к этой процедуре. Если возникла необходимость сделать это в домашних условиях, нужно следовать инструкции, соблюдать стерильность при заборе материала и его упаковке.

+7 (499) 288-73-46 , Санкт-Петербург +7 (812) 317-70-86 или задайте вопрос юристу через форму обратной связи, расположенную ниже.

Как выделить ДНК своими руками

Одной из основных задач генной инженерии является получение белков с заранее заданными свойствами. Для решения этой задачи необходимо уметь направленно изменять мельчайшие составные части генов – отдельные пары нуклеотидов молекулы ДНК. Такие операции c самой большой молекулой стали возможными сравнительно недавно и связываются в сознании обычного человека с ультрасовременными лабораториями, оборудованными сложными и дорогими приборами. Читая о современных достижениях генной инженерии, наверное, мало кто предполагает, что выделить и потрогать довольно чистый препарат “святая святых” жизни – ДНК – можно не только в специальных лабораториях, но и в домашних условиях. Экспериментируя, вы сможете усовершенствовать и изменить предлагаемые процедуры и узнать много нового об одном из важнейших компонентов клетки.

Нативная цепь молекулы ДНК может содержать несколько миллионов атомов. В водном растворе цепи ДНК несут слабый отрицательный заряд и отталкиваются друг от друга. Если в растворе в достаточном количестве присутствуют положительно заряженные ионы, они притягиваются к цепям ДНК и нейтрализуют их заряд, в результате чего цепи ДНК могут слипаться. Таким образом, изменяя концентрацию соли, можно заставить отдельные фрагменты ДНК диссоциировать или, наоборот, объединяться. Это явление и лежит в основе методов выделения ДНК из клеток.

Начало. Буферный раствор.

Почти все необходимое для выделения ДНК вы сможете найти на кухне. Сначала надо приготовить буферный раствор (буфер).

1. Налейте 120 мл воды в чистую стеклянную емкость.

2. Добавьте 1,5 г (1/4 чайной ложки) поваренной соли.

3. Добавьте 5 г (1 чайную ложку) питьевой соды.

4. В буфер надо добавить немного детергента – 5 мл (1 чайную ложку) шампуня или жидкого средства для стирки. Можно попробовать какие-нибудь другие детергенты, например средства для мытья посуды, но туалетное мыло лучше не использовать, т.к. в нем содержится большое количество добавок.

Детергент выпоняет две функции: разрушает клеточные стенки и способствует расщеплению крупных белков, которые иначе могут выделиться вместе с ДНК. Для того чтобы замедлить деградацию выделенной ДНК, буфер перед началом опыта охлаждают в кастрюле или любом другом сосуде, наполненном смесью колотого льда с солью.

Для приготовления буфера лучше использовать очищенную поваренную соль и дистиллированную воду, но подойдут также йодированная соль и покупная вода в бутылках или фильтрованная вода. Водопроводную воду из-под крана лучше не использовать.

Выбираем источник ДНК.

В качестве источника ДНК подойдут овощи или фрукты. Хорошие результаты получаются с луком, чесноком, бананами и томатами. Но вы можете попробовать какой-нибудь другой фрукт или овощ. Возьмите его, разрежьте на мелкие кусочки, поместите в подходящий по размерам чистый сосуд, добавьте немного воды и тщательно измельчите до однородного состояния миксером с ножами (блендером), включая его несколько раз на 10 с с небольшими перерывами. Если нет миксера, можно использовать давилку для чеснока. При такой обработке клетки отделяются друг от друга, что способствует более эффективному действию детергента.

Приготовление раствора с фрагментами ДНК.

Поместите 5 мл полученного пюре в чистую емкость, добавьте 10 мл охлажденного буфера. Полученную смесь энергично перемешивайте в течение не менее 2 мин – в это время происходит разрушение клеточных стенок детергентом и выход содержимого клеток в раствор. Далее нужно отделить раствор, содержащий ДНК и другие молекулы, от нерастворимых остатков растительного материала. Для этого лучше всего использовать центрифугу (сепаратор): смесь прокрутите на центрифуге на низкой скорости в течение 5 мин, а затем, стараясь не взбалтывать осадок, слейте в длинный узкий сосуд (например, в пробирку, прозрачный пузырек из-под лекарств и т.п.) не менее 5 мл надосадочной жидкости.

Если у вас нет центрифуги, можно отфильтровать раствор через обычный кофейный фильтр или полотно. Если вам повезет, крупные частицы, все-таки прошедшие через фильтр, либо осядут на дно, либо будут плавать на поверхности. Для получения чистого раствора слейте его верхний слой, подождите, пока осядут остальные частицы, и затем аккуратно слейте (или перенесите пипеткой) жидкость в узкий сосуд.

Полученный раствор содержит фрагменты ДНК и множество других молекул – РНК, белков, углеводов и т.п.

Для экстракции ДНК необходимо небольшое количество изопропилового спирта (изопропанола, ИПС), предварительно сильно охлажденного в морозильнике. Используйте чистый изопропанол (без красителей и отдушек) в самой высокой концентрации, какую только удастся достать (обычно его продают в концентрации не ниже 70%). При помощи соломинки для коктейлей аккуратно нанесите 10 мл охлажденного спирта на поверхность раствора ДНК. Для этого погрузите соломинку в сосуд со спиртом и зажмите верхнее отверстие, затем опустите нижний конец соломинки в пробирку с раствором, прикоснитесь соломинкой к стенке и, слегка наклонив пробирку, позвольте спирту медленно стечь по стенке. Не набирайте спирт в трубочку (или пипетку) ртом! Если вы все сделали правильно, спирт, плотность которого меньше плотности буфера, останется на поверхности раствора.

Поместите тонкую стеклянную или деревянную палочку, например карандаш, в раствор таким образом, чтобы ее кончик оказался непосредственно под границей между буфером и спиртом, и очень осторожно в течение 1 мин поворачивайте попеременно в разные стороны. При этом наиболее длинные фрагменты ДНК накрутятся на палочку. Затем вытащите палочку – спирт заставит ДНК прилипнуть к концу палочки, и вы увидите на нем прозрачный вязкий осадок.

Даже после самой тщательной экстракции часть ДНК останется в растворе, образуя в нем невидимую паутину. При небольших дополнительных усилиях этот материал тоже можно увидеть. Некоторые красители, например метиленовый синий, связываются с заряженными фрагментами ДНК. Для окраски нитей, образованных оставшейся в растворе ДНК, достаточно добавить в него микроскопическое количество красителя – его молекулы свяжутся с ДНК, оставляя раствор неокрашенным. Возможно, для этой цели подойдут какие-либо пищевые красители или краски для тканей или волос – экспериментируйте!

Ссылка на основную публикацию