DNA的粗提取與鑒定實驗的改進

DNA的粗提取與鑒定實驗是人教版全日制普通高級中學《生物》必修二中要求學生掌握并完成的一個重要實驗。實驗原理指出：DNA分子在不同濃度的氯化鈉溶液中的溶解度不同，當氯化鈉的物質的量濃度為0.14mol／L時，DNA的溶解度最低，DNA析出；利用DNA分子不溶于冷酒精，而細胞中的雜質可溶于冷酒精的性質差別提取含雜質較少的DNA；最后利用DNA遇二苯胺(沸水浴)顯藍色，鑒定DNA。

1 改進原因

和其他實驗相比，這個實驗的操作過程比較復雜，對實驗細節的處理要求更高，實驗的成功率相對較低。很多學生在完成此實驗時，都很難得到預期的實驗效果，甚至很多教師都不能輕易地完成此實驗，達不到教材的要求，很難對DNA形成直觀的認識。筆者在教學實踐中反復試驗、總結，針對這個實驗成敗的幾個關鍵點進行分析和改進，提出以下意見。

2 改進意見

2.1 整個實驗在塑料燒杯中操作

玻璃燒杯對DNA有吸附作用，會使部分DNA被吸附到燒杯壁上。而塑料燒杯對DNA沒有吸附作用，避免了DNA的損失。

2.2 用塑料筷子代替玻璃棒

除實驗第七步用玻璃棒以外，其他步驟的攪拌和引流操作最好用塑料筷子(塑料筷子對DNA無吸附作用，并且方便實惠)，玻璃棒對DNA也有吸附作用，使部分DNA纏繞在玻璃棒上，導致溶液中DNA含量減少。用塑料筷子操作，可以減少DNA的損失。

2.3 第一步攪拌要快、猛、時間充分

實驗步驟的第一步在整個實驗中最為關鍵。教材要求“攪拌5min”，很多學生操作的時候，輕輕地緩慢地攪拌，這樣很難使細胞充分破裂，所以一定要像打雞蛋一樣使勁攪拌，而且時間必須確保5min，這樣才能使雞血細胞充分破裂，讓DNA進入溶液。

2.4 確定加入蒸餾水的用量

實驗第三步，緩緩加入蒸餾水，析出DNA。由于教材沒有給出加入蒸餾水的具體用量，很多學生操作時對加入蒸餾水的量不能有效把握，往往過多或者過少，不能再析出DNA。根據實驗第二步中加入2mol／L的氯化鈉40mL，可得出此時需要加入蒸餾水的量大約是500mL(氯化鈉溶液物質量濃度為0.14mol／L)，充分地析出DNA。但在實際操作中，有時候加入蒸餾水的量在250-300mL時可以最多地析出DNA，分析其原因很可能是第二步溶解DNA時氯化鈉的濃度不足2mol／L。

3 實驗提示

3.1 實驗材料處理

實驗用的是新鮮的雞血細胞液，不能用哺乳動物的血細胞(無核DNA)。一些教師在采集雞血后沒有離心或靜置沉降就馬上用于實驗，這種血樣未經過沉降或者靜置時間不夠，雞血中含雜質成分過多，血細胞濃度較低，實驗時釋放出的DNA量很少，會導致最后的實驗現象不明顯。所以，如果沒有離心設備的學校在提前處理雞血細胞液時，一定要靜置1～2d，然后取其下沉液，切不可操之過急。

3.2 酒精必須冷卻

實驗第七步“提取含雜質較少的DNA”時，加入體積分數為95％的冷酒精，一定要確保酒精冷卻(5℃以下)存放至少24h。冷卻的酒精對DNA有凝聚作用。如果不考慮到這一點，只圖方便省事，在學生實驗前就把酒精的溫度擺放在實驗桌上，等到學生操作到這一步時，酒精的溫度已經變成室溫，這樣DNA的凝聚效果非常差，幾乎不能纏到玻璃棒上。所以，一定要把酒精放入冰箱內存放，待學生操作到這一步時，再立即取出用于實驗。如果出現的絲狀物較少，可以將此混合液再放入冰箱中冷卻幾分鐘。

3.3 不能用自來水代替蒸餾水

自來水具有硬性且含少量微生物，有些城市的自來水還含凈化藥劑，會影響DNA的提取和鑒定效果。

3.4 正確攪拌

實驗步驟三、五、七都需要攪拌，教師應提醒學生注意，在進行步驟三、五時，筷子不能直插燒杯底部，而且攪拌要輕緩，以便獲得較完整的DNA分子。進行步驟七時，要將玻璃棒插入燒杯中溶液的中間，用手緩慢轉動，使DNA充分纏到玻璃棒上。

3.5 DNA鑒定

二苯胺溶液容易氧化變質，必須嚴格按照比例現配現用，其中冰醋酸必不可少，如果不加，無實驗現象。

沸水浴的時間必須保證5min或以上，才會有較明顯的實驗現象。沸水浴后靜置冷卻一段時間，藍色更為明顯。顏色的深淺與DNA的量直接相關。有的實驗組由于雜質太多，沸水浴后出現紅褐色。

在整個實驗操作過程中，教師一定要嚴格按照教材要求定時定量完成。有的學生添加試劑沒有定量意識，控制時間也不準確，如果不能確保實驗的科學性和嚴密性，最后就很難達到預期的實驗效果。

本實驗的步驟較多，操作時需要學生認真、耐心，嚴格按照實驗要求完成。中學生由于剛剛接觸這樣的科學實驗，沒有形成縝密的實驗思維和規范的操作習慣，在實驗的很多細節上粗枝大葉、馬虎處理，導致實驗效果差，甚至失敗。細節決定成敗，這個實驗的諸多細節和關鍵點，會直接影響實驗效果。教師在指導學生操作實驗時一定要對以上關鍵點進行強調，確保學生能規范成功地完成實驗。這樣，不僅培養了學生的實驗思維和動手能力，也提升了學生的成就感和對生物科學的興趣。