“ＤＮＡ的粗提取與鑒定”簡單的方法

高中《生物》新教材從試驗修定本到2002年審查通過本第二冊都開設有“DNA的粗提取與鑒定”的實驗教學(DNA的粗提取還是新課程標準下八年級上學期生物教材要求的活動)。此實驗在操作過程中有如下問題：

(1)成功率低；

(2)操作步驟多、復雜、所用時間長，在一節課45 min內無法完成；

(3)所用藥品多、量大、花費太高、且購買不便；

(4)材料難取；

(5)由于所提取的DNA量少，二苯胺試劑用量過多(二苯胺試劑毒性很強)，嚴重危害了學生和是實驗教師的身心健康，對環境污染較大。

基于上述原因，本人在實踐中不斷探索，不斷進取，總結出了一種DNA的粗提取與鑒定的簡單易行的方法——“一缽一杯”法，避免了上述不足，達到了實驗目的，現將其介紹如下。

1、實驗的改進

1.1 改進方向

根據教學發現教材實驗中的不足，對如下方面進行了改進。

1.1.1 實驗材料的改進

雖然各種生物細胞中都含有DNA，但是并不是每一種生物組織都適合做提取DNA的原材料。較好的實驗材料應滿足以下條件：

①細胞核中的染色體數目多，因為提取的主要是細胞核中的DNA，能適合大量提取；

②實驗材料易獲取，價格低；

③實驗中所用試劑少，避免對DNA產生影響；

④實驗材料的顏色應與DNA相近，可縮短實驗步驟，避免對DNA觀察的影響(教材中選用紅色的雞血，用繁瑣的步驟來除去紅色，導致大量DNA被破壞和損失，是實驗成功率低的主要原因)；

⑤可操作性強，適合于中學實驗室學生實驗。

正確的選材是成功的保證，正如孟德爾選擇了豌豆一樣。查閱資料知道可用于DNA的粗提取與鑒定的實驗材料除雞血外，還有很多，如植物材料：菜花、蒜黃、菠菜、洋蔥鱗片；動物材料：豬的肝臟、豬的胰腺、鯉魚的精巢。

但由于豬的肝臟、豬的胰腺、蒜黃、菠菜價格較高及菜花不易采集(會破壞生產)和本身顏色較深，都不適合于學生分組實驗。現選取鯉魚的精巢、洋蔥鱗片進行探索。

鯉魚的精巢易獲取、價格極低、含DNA特別豐富、不需特殊的器材、試劑，效果明顯，成功率高，最適合于做DNA的粗提取與鑒定的實驗材料(草魚、鯽魚的精巢為材料也行：草魚有50條染色體，用草魚精巢為材料所得DNA量較少；鯽魚有100條染色體數，但個體小，精巢也就少)。

1.1.2方法步驟的改進

根據不同的資料顯示，用不同的材料來提取DNA，其步驟都具有相同之處，大致可分為3個步驟：

(1)將DNA溶解在氯化鈉溶液中；

(2)用酒精來提取較純的DNA；

(3)用二苯胺來鑒定DNA。

其中(2)、(3)兩步是相同的，不同的是(1)步。在取材很少、研磨充分時能否將材料直接溶解在氯化鈉溶液中而完成(1)呢?經過多次實驗證明是可以的。

1.1.3 酒精的改進

在實驗中用得最多的是95％的酒精，其價格昂貴，用費最高，并且要在冰箱中冷藏，一般的中學實驗室都沒配置冰箱，影響實驗的開展。能否用室溫下的燃料酒精(酒精燈所用酒精)來代替呢?

用不同溫度的燃料酒精來提取含雜質較少的DNA，所得DNA的量都是很多的，并且實驗效果都很明顯，該實驗可用室溫燃料酒精來代替95％的冷酒精。

1.1.4蒸餾水的改進

在農村中學蒸餾水不易購買，本實驗是一個定性的實驗，能否用自來水來代替呢?經過對比，自來水不會影響實驗結果，可用自來水代替蒸餾水。

1.1.5 二苯胺試劑用量的改進

“芳香胺很毒而且容易滲入皮膚，無論吸人它的蒸汽，或皮膚與之接觸都能引起中毒”。二苯胺屬于芳香胺，也有上述性質。在使用過程中會揮發出刺激性的有毒蒸汽，實驗后的廢液對環境的污染很大，并且持續時間也很長。所以在不影響實驗效果的情況下，二苯胺試劑能少用就盡量少用。在實驗中進行了如下比較。

1mL二苯胺試劑足以和DNA反應產生很明顯的實驗現象，0.015 mol／L的NaCl溶液與二苯胺試劑各用1mL是理想的組合。

1.2改進后的具體方法步驟

現將用鯉魚的精巢為實驗材料的具體方法步驟介紹。

該方法第一步、第二步主要只用了1個研缽、1個燒杯，姑且就叫它“一缽一杯”法。

本實驗要注意的事項：

(1)第一步必須要得到凝膠狀的DNA(此時NaCl溶液的濃度為1～2mol／L)，如果得不到凝膠狀的DNA，第二步則不能析出DNA；

(2)二苯胺不能接觸到皮膚；

(3)實驗結束應將廢液及時收集于廢液缸并加蓋，然后處理掉，并確保實驗室的通風良好。

本實驗改進后：降低了成本，少用了實驗用具，簡化了操作步驟，節省了藥品和寶貴時間，降低了對環境的污染，取得了明顯的實驗效果，達到了實驗的目的，適合于中學實驗室學生實驗。

2、二苯胺試劑的配制和使用

根據教學進度，做本實驗時絕大多數地區的氣溫很低，冰醋酸遇空氣立刻結冰，給二苯胺試劑的配制和使用帶來了不便，同時也直接影響實驗現象的觀察，用下列方法可解決上述問題。

A液：取7.5二苯胺于500mL棕色瓶裝冰醋酸中，再加7.mL濃硫酸混合均勻，放入35℃的恒溫箱中備用(如室溫較高，不結冰，可以不放恒溫箱)。

B液：取40％的乙醛(如出現分層，將其混合均勻后再取)1mL于199mL水中即成0.2％的乙醛，倒入棕色瓶中備用。

二苯胺試劑：取1滴B液于1mLA液中，混合均勻后使用(現配現用)。

A液、B液用棕色瓶分裝密封可長期保存，不影響實驗效果(用時混合均勻后再取)。

3、實驗的拓展

在實驗步驟1②所獲得的凝膠狀(蛋清狀)物質成分的探究：通過上述實驗已證明了該凝膠狀(蛋清狀)物質含有DNA，其中是否含有蛋白質呢?請根據所學知識和原理設計實驗完成探究。

實驗結果：1號變紫、2號不變紫。

結論：凝膠狀(蛋清狀)物質含有蛋白質。