嫩肉粉在DNA 粗提和鑒定中的應(yīng)用

◆浙江省寧波市效實(shí)中學(xué) 邵江樵

DNA 主要分布在細(xì)胞的染色體中，它與蛋白質(zhì)都是染色體的主要成分。木瓜蛋白酶是嫩肉粉的主要成分，可對(duì)肉類中的彈性蛋白和膠原蛋白進(jìn)行部分水解，使肉制品嫩而不韌。

染色體中的DNA 是生物大分子，其與蛋白質(zhì)結(jié)合無(wú)法用顯微鏡直接觀察。如何感知并鑒定DNA，筆者進(jìn)行了探究。

一、實(shí)驗(yàn)器材

香蕉，洗潔精，無(wú)碘食鹽，2 mol/L NaCl，冷藏的95% 乙醇，二苯胺試劑，雙縮脲試劑，嫩肉粉，100 mL 蒸餾水，100 mL 量筒，10 mL 量筒，250 mL 燒杯，50 mL 燒杯，20 mL 試管，玻璃棒，電子秤，吸水紙，透明密實(shí)收納袋，紗布，橡皮筋，小刀，試管架，37 ℃水浴鍋，100 ℃水浴鍋，記號(hào)筆，標(biāo)簽紙，等等。

圖1 實(shí)驗(yàn)器材

二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（一）破碎細(xì)胞

取50 g 香蕉果肉放入透明密實(shí)收納袋中，將其擠壓成泥。

（二）獲取含DNA 的濾液

1.往50 mL 燒杯中倒入50 mL 蒸餾水、5 mL 洗潔精，再加入2 g 無(wú)碘食鹽，用玻璃棒攪拌均勻。

2.將提取液倒入裝有果泥的透明密實(shí)收納袋中，擠壓1 min，使其充分混勻。

3.用橡皮筋在250 mL 燒杯口扎上紗布，往燒杯中倒入果泥，收集濾液。將濾液分成兩等份，記作濾液A 和濾液B。

圖2 提取并收集濾液

（三）去除濾液中的雜質(zhì)

往濾液B 中加入1 g 嫩肉粉，攪拌使其溶解后放入37 ℃水浴鍋中保溫15 min，用玻璃棒不斷攪拌。

（四）DNA 的析出

待濾液B 保溫結(jié)束后，將等體積冷藏過(guò)的95%乙醇緩緩注入上述濾液中，靜置2～3 min，觀察是否有白色絲狀物析出。用玻璃棒往同一個(gè)方向緩慢攪動(dòng)，使析出的絲狀物纏繞，避免斷裂。

圖3 從濾液中析出的DNA

（五）DNA 和蛋白質(zhì)的鑒定

取6 支20 mL 試管，按1—6 號(hào)依次做好標(biāo)記，各加入5 mL 2 mol/L NaCl溶液。將未經(jīng)嫩肉粉處理的絲狀物分別放入1 號(hào)、2 號(hào)試管，振蕩使其溶解。將經(jīng)嫩肉粉處理的絲狀物分別放入3號(hào)、4 號(hào)試管，振蕩使其溶解。

分別往1 號(hào)、3 號(hào)和5 號(hào)試管中加入4 mL 二苯胺試劑，往2 號(hào)、4 號(hào)和6號(hào)試管中加入5 mL 雙縮脲試劑A 液，搖勻后滴入1 mL雙縮脲試劑B液，并將1號(hào)、3 號(hào)和5 號(hào)試管放入100 ℃水浴鍋中加熱5 min，待試管冷卻后觀察并記錄試管中溶液的顏色，如表1。

表1 DNA 和蛋白質(zhì)鑒定表

圖4 添加試劑且搖勻后的顏色變化

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論

1 號(hào)和3 號(hào)試管中溶液呈藍(lán)綠色、對(duì)照組5 號(hào)無(wú)色，表明析出物中含DNA；2 號(hào)和4 號(hào)試管中溶液呈紫色，且2 號(hào)較4 號(hào)顏色更深，而對(duì)照組6 號(hào)試管中溶液呈藍(lán)色，表明析出物中含蛋白質(zhì)，且嫩肉粉中的蛋白酶能有效水解染色體中的蛋白質(zhì)。可見，提取所得的析出物中既有DNA，又有蛋白質(zhì)，證明析出物的確是DNA 的粗提物，但并不純。

圖5 熱水浴冷卻后各試管中溶液的顏色

四、實(shí)驗(yàn)原理

（一）破壞膜結(jié)構(gòu)——脂雙層的溶解和破裂

洗潔精的主要成分是十二烷基磺酸鈉、脂肪醇醚硫酸鈉等，它們與磷脂結(jié)構(gòu)類似。當(dāng)磷脂遇到洗潔精，洗潔精分子滲入脂雙層，使磷脂分子膜結(jié)構(gòu)瓦解，核膜與洗潔精相遇隨之被破壞，染色質(zhì)溶解在提取液中。

（二）促進(jìn)DNA 的溶解——食鹽

適當(dāng)?shù)柠}能促進(jìn)DNA 充分溶解，使雜質(zhì)沉淀。

（三）利用蛋白酶的專一性，純化DNA，去除蛋白質(zhì)

嫩肉粉的主要成分是從番木瓜中提取的疏松劑木瓜蛋白酶，實(shí)驗(yàn)中利用蛋白酶的專一性，可起到純化DNA、去除蛋白質(zhì)的作用。

（四）促進(jìn)DNA 的呈現(xiàn)——預(yù)冷酒精

DNA 不溶于乙醇，某些蛋白質(zhì)能溶于乙醇，析出DNA。DNA 在預(yù)冷酒精中的溶解度低，易于析出，便于觀察。酒精能抑制核酸水解酶活性，防止DNA 降解。低溫有利于增強(qiáng)DNA 分子的柔韌性，減少斷裂。

（五）顏色反應(yīng)原理

試劑在水浴環(huán)境下，DNA 遇二苯胺會(huì)被染成藍(lán)色。蛋白質(zhì)可與雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色反應(yīng)。

五、創(chuàng)新點(diǎn)

（一）改研缽研磨為透明密實(shí)收納袋研磨，操作簡(jiǎn)單又節(jié)約材料。

（二）用洗潔精替代教材中的提取液，免去了試劑配制過(guò)程，提取效果較好。

（三）用嫩肉粉起到減少粗提物中的蛋白質(zhì)、提純DNA 的作用。既貼近生活，又能有效聯(lián)系課本知識(shí)，學(xué)以致用。