Как я извлекала ДНК из лука и плакала

Всем привет!

Сегодня я расскажу сразу о двух интересный вещах – например, об опыте, над которым я долго и горько плакала, но сначала – небольшая новость: моему блогу сегодня исполняется 1000 дней. Вот такой своеобразный юбилей.

Что сделано за эти 1000 дней, рассказывать не буду, я говорила об этом в итогах прошлых лет. Скажу только, что если бы я знала, что будет ТАК трудно, то, может быть, не бралась бы за это вообще. Не знаю, честно.

Коллеги-блоггеры, откликнитесь, а как у вас настроение, не возникают ли мысли все бросить и снова вернуться к «нормальной» жизни?

Ну а теперь второе, о чем хотела рассказать, то есть сегодняшний опыт. Да, я действительно плакала над ним. Потому что это опыт с луком, точнее – опыт по выделению ДНК из лука в домашних условиях. Вот такое совместное творчество химии и биологии.

Для биологов, думаю, этот опыт не будет новостью, а вот у остальных, скорее всего, возникнут вопросы – как так, ведь ДНК – это молекула, хоть и большая, но неужели ее можно увидеть невооруженным глазом, без микроскопа?

В какой-то степени можно. Сегодняшний опыт основан на разрушении клеток лука и осаждении ДНК с помощью веществ, которые вы без проблем найдете у себя на кухне. Кстати, эту статью можно считать продолжением цикла статей о поваренной соли, которую я начала еще в декабре, так как соль здесь играет одну из главных ролей.

Если коротко, то вот механизм того, что я сегодня покажу:

1. Сначала мы химически и механически разрушим мембраны клеток лука и ДНК выйдет из ядер клеток в раствор.
2. Затем свяжем ДНК солью.
3. Заставим получившееся вещество выпасть в осадок и стать видимым.

Коротко о главной героине – что такое ДНК, которую мы собрались увидеть? Некоторые ученые говорят, что это самая главная молекула в живой природе. Она несет информацию о нашей наследственности.

Нуклеиновые кислоты были открыты в середине 19 века, но то, какую роль они играют в передаче наследственных факторов, было установлено только в середине 20 века.

Структура ДНК была определена в 1953 году английскими и американскими учеными Джеймсом Уотсоном, Фрэнсисом Криком и Морисом Уилкинсом. Кстати, на момент открытия Уотсону было всего 25 лет! Крику и Уилкинсу – по 37. Нобелевскую премию за свое открытие они получили почти 10 лет спустя – в 1962 году.

Есть замечательная книга Джеймса Уотсона «Двойная спираль». Почитайте, не пожалеете. Подробная история о том, как было сделано это интереснейшее открытие, как честолюбие молодых ученых и соревнование с корифеем того времени Лайнусом Полингом за первенство подстегивало ученых. Захватывающий рассказ о логических цепочках, которые пришлось выстраивать, об ошибках, о непростых судьбах людей, например, той же Розалинд Франклин, которая так и не получила Нобелевскую премию.

Примечание: фото взято из интернета.

На этом я закончу небольшое теоретическо-историческое отступление и перейду непосредственно к опыту. Давайте начнем. Что нам понадобится:

• средней величины луковица;
• поваренная соль (лучше не йодированная);
• пищевая сода;
• дистиллированная вода (или хотя бы прошедшая через фильтр и кипяченая);
• спирт этиловый от 90% и выше (если найдете изопропиловый спирт – вообще шикарно будет);
• средство для мытья посуды;
• марля;
• стакан или небольшая банка;
• небольшой стеклянный узкий сосуд (например, пробирка или бутылочка от детского сока);
• небольшая кастрюлька или другая глубокая емкость;
• лед;
• нож;
• разделочная доска;
• блендер;
• желательно – ступка с пестиком (их можно заменить тарелкой и ложкой);
• желательно – мерный стаканчик (подойдет обычный кухонный для сухих и жидких пищевых продуктов);
• чайная ложка и столовая ложка.

Подготовка

Опыт несложный, делается легко и быстро, займет, от силы, минут 20. Честно говоря, приготовления к нему занимают гораздо больше времени.
Перво-наперво, необходимо сделать побольше льда. Например, залить воду в какие-нибудь емкости и выставить на балкон, благо сейчас зима. Если такой экстрим вам не нравится, тогда делаем все культурно – в формочки для льда заливаем воду и ставим в морозилку.

Второе этап подготовки – купленному спирту также придется померзнуть в морозилке или на улице – чем холоднее он будет, тем лучше.

Пошагово эксперимент

Наливаем 120 мл дистиллированной воды в стакан и добавляем половину чайной ложки поваренной соли и 1 чайную ложку пищевой соды. Получается так называемый буферный раствор.

Ставим его охлаждаться в кастрюльку или любую другую емкость, заполненную льдом.

Пока охлаждается, готовим биологический материал, луковицу. Нарезаем ее кусочками и тщательно перемалываем в блендере. Это очень важный этап – механическое разрушение тканей, чтобы потом было легче воздействовать на них химическими веществами.

Именно на этом этапе я и проливала слезы от запаха лука. Совершенно не переношу его – мои глаза болят потом весь вечер, как их не промывай.

Должна получиться однородная масса, кашица с соком.

Берем чайную ложку этой кашицы, перекладываем с ступку, добавляем чайную ложку средства для мытья посуды (например, я брала Fairy), приливаем две столовые ложки охлажденного буфера и очень тщательно давим пестиком в течение 3-4 минут. Да, это долго и нудно, но необходимо для разрушения клеток лука.

Жидкость для мытья посуды (детергент) здесь играет роль разрушителя мембран клеток, чтобы молекула ДНК смогла выйти в раствор.

Дальше нужно отделить раствор от оставшихся твердых частиц. Для этого либо фильтруем через воронку и фильтр, сделанный из обычной салфетки или бумажного полотенца, либо через марлю. Я выбрала второй способ – свернула марлю в четыре слоя и отфильтровала раствор через нее.

Должно получиться немного раствора, где-то миллилитров 5-10. Аккуратно переливаем их в высокий узкий стеклянный сосуд. Например, я использовала бутылочку от детского сока. Теперь очень аккуратно по стеночке приливаем спирт (не забыли, что он должен быть холодным?) к фильтрату. Вам понадобится столько же спирта по объему, сколько получилось отфильтрованного раствора.

Теперь ждем минут 5-10. Желательно, если вы поставите бутылочку в лед на это время. Если присмотритесь, то увидите, что слой спирта находится над фильтратом, так как имеет другую плотность. И именно на границе слоев через несколько минут появятся полупрозрачные белые нити – это и будет то, ради чего затевался весь эксперимент.

К сожалению, технические характеристики моего фотоаппарата не дали мне сфотографировать то, что получилось. Я крутила-вертела бутылочку с несчастным осадком и так, и этак, пыталась поймать свет, но без толку. Вот самый удачный кадр. Так что, искренне прошу прощения за то, что не смогла сделать нормальную фотографию.

Пояснения к эксперименту

Что происходит во время эксперимента? Измельчение в блендере необходимо, так как ткань луковицы нужно разрушить до клеточного уровня. Растительные клетки окружены толстой клеточной стенкой, именно поэтому для ее разрушения необходимо активное механическое воздействие.

Детергент (моющее средство) разрушает стенки клеток и выпускает их содержимое в раствор, в том числе и ядра, в которых содержится ДНК.

Главное – не допустить последующего разрушения ДНК (его называют деградацией, то есть распадом на фрагменты). Именно для этого необходимо как можно сильнее охлаждать раствор.

Какую роль играет поваренная соль, то есть хлорид натрия? В растворе он находится в виде положительно заряженных ионов натрия и отрицательно заряженных ионов хлора. ДНК в растворе также распадается на ионы, и ее кислотный остаток будет иметь отрицательный заряд, который и будет притягиваться к положительно заряженным ионам натрия.

При добавлении спирта ДНК изменяет свою пространственную структуру, превращается в большие конгломераты (комплексы) и выпадает в виде осадка. Именно этот осадок мы и видим в виде белых нитей.

Для успешного протекания образования конгломератов и выпадения осадка спирт также должен быть сильно охлажден.

Так что, по сути, длинные белёсые нити, плавающие в растворе, это не отдельные молекулы ДНК, это скопления молекул, изменивших свою пространственную структуру под воздействием ионов натрия и спирта. Чтобы увидеть отдельные молекулы, понадобится достаточно сильные микроскоп.

Еще одна особенность опыта – в осадок выпадает не только ДНК, но и РНК, так как они обладают схожими химическими свойствами. Осаждением ДНК эту процедуру называют чисто условно.

И последнее небольшое дополнение. Для выделения ДНК в домашних условиях можно использовать не только лук. Подходят также чеснок, клубника, банан, киви.

А вот небольшое видео, как проводят выделение ДНК в лаборатории.

Всем хорошей недели и отличного настроения!

Наталья Брянцева