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        嫩肉粉在DNA 粗提和鑒定中的應(yīng)用

        2023-10-09 00:55:48浙江省寧波市效實(shí)中學(xué)邵江樵
        發(fā)明與創(chuàng)新 2023年28期

        ◆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)??梢?jiàn),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。

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