Як виділити ДНК із фруктів та овочів

ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) є у всіх на вустах – не просто буквально, а насправді, оскільки вона є цінним компонентом нашої їжі! Незалежно від того, чи хтось воліє їсти шніцель, тофу, рис, локшину, яблука, Гугельхупф або шоколад – їх можна знайти де завгодно. Тому що наша їжа походить від природи, від рослин, тварин та грибів. І все, що живе, складається з клітин, в ядрах клітин яких міститься ДНК як спадковий матеріал, на якому гени лежать як би нарізані. Щодня ми поглинаємо приблизно 1 г ДНК з їжею, яка розщеплюється на окремі крихітні будівельні блоки в шлунку.

Наступним простим експериментом можна отримати вражаючу ДНК із різних видів фруктів та овочів.

Зображення: Відкрита наука – Науки про життя в діалозі (cc/by-nc-sa)

• сіль
• Дистильована вода
• Засіб для миття посуду
• Ніж та обробна дошка
• 2 банки для варення, пластикова тара
• Ручний блендер або блендер
• Ізопропанол (з аптеки)
• лійка
• Кавовий фільтр або кухонний рулон

1. Спочатку готують так званий «буфер для екстракції», змішуючи приблизно 45 мл води з чайною ложкою солі та 5 мл миючої рідини у варенні або банку для дитячого харчування. Закрутіть обережно, інакше піни буде занадто багато.
2. Наріжте фрукти або овочі (наприклад, половину помідора або цибулі) невеликими шматочками і покладіть їх у ємність або блендер.
3. Налийте подрібнені фрукти на 50 мл екстракційного буфера.
4. Змішуйте фрукти та екстракційний буфер протягом приблизно 5 секунд у змішувачі або, як варіант, за допомогою блендера (не надто довго, щоб нитки ДНК не руйнувалися).
5. Покладіть у воронку кавовий фільтр або шматок кухонного рулету.
6. Відфільтруйте розчин через фільтр/лійку у пластикову або скляну банку.
7. Додайте приблизно 5 мл ізопропанолу (найкраще він працює, коли ізопропанол крижаний).
8. Приблизно через одну-дві хвилини у верхньому шарі накопичується смугаста речовина – ДНК.

Щоб отримати доступ до ДНК рослинних клітин, клітину потрібно спочатку розбити, тобто клітинну стінку, клітинну мембрану та мембрану клітинного ядра потрібно видалити. Це робиться за допомогою поєднання фізичних та хімічних методів. Змішування руйнує клітинну стінку. Крім того, миючий засіб розчиняє клітинну мембрану та ядерну мембрану, які складаються з жирів. Таким чином, ДНК може виділятися з клітин та клітинних ядер. Не потрібно змішувати з клітинами тварин, оскільки клітини тварин не мають клітинної стінки. Хімічного травлення миючим засобом достатньо для руйнування мембран.

Подальша фільтрація відокремлює грубий клітинний залишок і білки від ДНК, що залишилася в розчині, розчинених білків та інших розчинених компонентів.

Вода – це полярна молекула. Тобто він частково заряджений позитивно, а частково негативно. Через ці заряди інші полярні молекули (наприклад, ДНК) електростатично притягуються до води. З цієї причини ДНК оточена гідратаційною оболонкою, тобто вона розчиняється у воді і не може бути видно неозброєним оком.

Для того, щоб вивести їх з розчину, молекули води повинні бути витіснені іонами солі, що містяться в екстракційному буфері. Однак цей процес ускладнюється дуже високою діелектричною проникністю (тобто “притяганням”) води. Доданий ізопропанол знижує діелектричну проникність, і сіль може витіснити гідратну оболонку. ДНК випадає (згущується, так би мовити) і стає видимою.

Як виділити ДНК із клітини

Відкриті запитання

1.Завдяки яким процесам клітини багатоклітинного організму протягом його онтогенезу зберігають генотип зиготи?

2.Яке значення має пресинтетичний період мітотичного циклу?

Відбувається інтенсивний синтез білка та ріст клітини; запасання енергії; синтез білків.

3.Яке значення має синтетичний період мітотичного циклу?

Відбувається редуплікація ДНК, синтез білків хромосом, потовщення хромосом; утворення полюсів (центріолі подвоюються і розходяться).

4.Яке значення має постсинтетичний період мітотичного циклу?

Відбувається інтенсивна підготовка до мітозу; поділ мітохондрій і хлоропластів; підготовка до утворення веретена поділу; запасання енергії.

5.Чи потрібні клітині дезоксирибонуклеотиди в постсинтетичний період мітотичного циклу?

Ні, тому що подвоєння ДНК відбувається в синтетичному періоді.

6.У який період мітотичного циклу відбувається реплікація ДНК?

У S-фазі (синтетичний період).

7.Що відбувається в клітині в G1 – період інтерфази?

Відбувається інтенсивний синтез білка та ріст клітини; запасання енергії; синтез білків.

8.Чим характеризуються G1 – і G2 – періоди інтерфази?

Запасанням енергії для поділу, утворенням органел, синтезом білків.

9.Що характерно для періоду G0 інтерфази? Які клітини багатоклітинного організму перебувають у G0 – періоді

1.G0 – фаза спокою, клітини, що тимчасово припинили ділитися, входять у неї.

2.У той самий час клітини, що назавжди припинили поділ через вік або через накопичення пошкоджень у ДНК, називаються старими.

3.Деякі клітини у дорослому організмі, такі як паренхімальні клітини печінки чи нирок, входять у G ₀-фазу майже назавжди. Вони можуть почати поділ знову тільки за дуже специфічних обставин.

10.Чи здатна клітина до поділу, якщо в ній припиниться синтез тубуліну під час інтерфази?

Ні, бо білки-тубуліни – основа для побудови веретена поділу.

11.Що являє собою цитокінез? Які процеси відбуваються під час цитокінезу?

Цитокінез – поділ тіла еукаріотичної клітини. Цитокінез зазвичай відбувається після того, як клітина зазнала поділ ядра в ході мітозу або мейозу. В більшості випадків цитоплазма і органели клітини розподіляються між дочірніми клітинами приблизно порівну

12.Як у світловому мікроскопі відрізнити інтерфазу клітину від мітотичної?

За кількістю хромосом на екваторі клітині, при мітозі, їх буде вдвічі більше.

13.У якій фазі мітозу найкраще видно хромосоми у світловому мікроскопі?

14.Як змінюється кількість ДНК у клітині при проходженні нею різних етапів мітотичного поділу?

15.Які важливі внутрішньоклітинні структури утворюються з мікротрубочок під час мітозу?

16.Яке значення мають кінетохори в ході мітозу?

Кінетохори – спеціальні білки, до яких при розподілі генетичного матеріалу прикріплюються нитки веретена поділу.

Це сприяє поділу дочірних хроматид під час анафази.

17.Чи функціонують гени під час мітозу?

18. Яка кількість молекул ДНК міститься в одній хромосомі по завершенні мітозу?

19.Яке біологічне значення мітозу?

Біологічне значення мітозу полягає в строго однаковому розподілі редуплікованих хромосом між дочірними клітинами, що забезпечує утворення генетично рівноцінних клітин.

20.Яке місце мітозу в мітотичному циклі може завершитися утворенням двох клітин з різною кількістю хромосом?

Анафаза, якщо веретено поділу пошкоджене, то хроматиди розтягнуться нерівномірно.

21. В які періоди й фази мітотичного циклу, на яких клітина має диплоїдний набір хромосом.

22.Чим може завершитися життєвий цикл клітини?

23.Які хромосоми є гомологічними?

Гомологічні хромосоми- хромосоми однієї пари. Однакові за формою та будовою, розташуванням центромер, хромомер, інших деталей будови. Знаходяться у диплоїдному наборі хромосом, де кожна хромосома має свого гомологічного “партнера”.

24.Що таке політенні хромосоми і як вони утворюються?

Політенні хромосоми – гіганські, багатониткові хромосоми. Є результатом багаторазових подвоєнь хромосом без їх розходження та поділу клітини.