[Научно-популярное, Биотехнологии, Химия] Выделяем ДНК банана в домашних условиях

Ответить на тему

Автор

Сообщение

news_bot ^®

Стаж: 6 лет 9 месяцев
Сообщений: 27286

news_bot ^® написал(а)
03-Янв-2021 16:32

Цитировать

В анонсах мероприятий, которые проходят в Leader-ID, можно встретить неожиданные вещи. К примеру — мастер-класс по выделению молекул ДНК, для которого достаточно «оборудования» и «реагентов», которые есть на любой кухне. Этот эксперимент можно провести вместе с детьми — погрузить их, так сказать, в мир биологии и химии.

В основе поста — рассказ Юлии Зайцевой, кандидата биологических наук факультета биологии и экологии Ярославского Демидовского университета (ЯрГУ). Если вам удобнее формат видео, оно тут.Прежде чем мы начнем смешивать ингредиенты, буквально несколько слов про ДНК, ее структуру и роль в биологических процессах. А еще о том, как так вышло, что эту молекулу можно наблюдать невооруженным глазом. Если вы все это знаете, переходите сразу к пошаговой инструкции.Структура ДНКС химической точки зрения дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, — это длинная полимерная молекула, состоящая из блоков, нуклеотидов.Каждый нуклеотид включает:

остаток фосфорной кислоты,
сахар — дезоксирибозу,
и одно из четырех азотистых оснований.

Эти блоки в ДНК повторяются.

Азотистые основания — это гетероциклические органические соединения, производные пиримидина и пурина. В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований. Для удобства их обозначают буквами:

аденин (А),
гуанин (Г),
тимин (Т),
цитозин (Ц).

Азотистые основания разных нуклеотидов соединяются между собой водородными связями согласно принципу комплементарности. Аденин образует связь с тимином.

А гуанин с цитозином.

В итоге молекула ДНК состоит из двух цепей нуклеотидов, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу.

Такая двухцепочечная молекула закручена по винтовой линии.

Эту структуру ошибочно называют спиралью, но на самом деле это двойной винт.

Роль молекулы ДНКС биологической точки зрения ДНК — макромолекула, которая обеспечивает хранение, передачу и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Биологическая информация в ДНК хранится в виде генетического кода, состоящего из последовательности четырех видов нуклеотидов. Так как различаются нуклеотиды только азотистыми основаниями, по основаниям их и называют:

Размер молекулы ДНКПерейдем к математике — посчитаем длину человеческой ДНК.Общее число нуклеотидов в геноме человека — 3,2 миллиарда. Линейная длина одного нуклеотида — 0,34 нанометра. Перемножив эти показатели, получаем следующее:

Что суммарная длина молекул ДНК в одной клетке — около двух метров (общая длина цепей в двухспиральной молекуле). При этом линейная длина самой клетки — всего 30 мкм.

А размер ее ядра, в котором располагается молекула ДНК, еще в несколько раз меньше.Как же два метра ДНК помещается в клетку, диаметр которой почти в 70 тысяч раз меньше?За это отвечает механизм особой укладки ДНК в клетке, который называется компактизация. ДНК, как нить, накручивается на катушку из специальных белков — гистонов. «Катушки» сближаются друг с другом, образуя структуру, напоминающую баранки на нитке. А потом эта «нитка с баранками-катушками» формирует сложные петли.

При такой укладке длина молекулы ДНК уменьшается в 100 тыс. разЕсли бы мы провели такую компактизацию в макромире, то смогли бы нитку длиной с Останкинскую башню (~500 метров) уложить в спичечный коробок.Длина молекул ДНК в теле человекаВ общей сложности в нашем теле ученые насчитывают около 70 триллионов клеток (своих и чужих — тут мы не забываем про микробиом). Наименьшая длина молекулы ДНК — 1,5 м.

Если умножить ее на количество клеток, получится, что общая длина цепочек ДНК в организме человека — более 100 триллионов метров. Это грандиозная величина! Она чуть ли не в 1000 раз больше, чем расстояние от Земли до Солнца (150 млн километров).

Пошаговая инструкция по выделению молекул ДНКДля эксперимента подойдет любой растительный материал. Проще работать с тем, что легче измельчить, например мякоть банана.

Чтобы извлечь ДНК из ядра растительной клетки, нам потребуются:

ступка с пестиком, дома можно использовать блендер;
воронка;
стеклянная посуда: колба, стакан, пробирка — или любая другая прозрачная емкость, которая найдется на вашей кухне;
фильтровальная бумага или марля;

хлорид натрия (поваренная соль) — 1,5 г;
гидрокарбонат натрия (сода) — 5 г;
весы, позволяющие взвешивать от одного до нескольких грамм; в отсутствие весов для соли и соды можно использовать мерные ложки — здесь главное соблюсти пропорции ингредиентов;
детергент (лат. detergio — стираю) — это разновидность поверхностно-активного вещества, которое уменьшает поверхностное натяжение воды и способствует ее проникновению в поры и между волокнами; детергенты помогают отмывать что угодно от грязи; в домашних условиях в качестве детергента можно использовать мыло, средство для посуды или шампунь;
дистиллированная вода — 120 мл;
95%-й этиловый спирт.

Шаг 1. Готовим буферный растворБуферными (англ. buff — смягчать удар) называют растворы с определенной устойчивой концентрацией водородных ионов. Проще говоря, pH такого раствора почти не меняется, даже если мы добавляем в него кислоту или щелочь. Чтобы приготовить буферный раствор для нашего эксперимента, наливаем в колбу 120 мл дистиллированной воды и добавляем в нее 1,5 грамма хлорида натрия. В домашних условиях можно использовать поваренную соль, это, конечно, не химически чистый NaCl, но для нашей миссии подойдет.

Далее взвешиваем и добавляем в раствор 5 грамм гидрокарбоната натрия (дома используем соду).

Если дома не нашлось инструментов для взвешивания 1,5 г соли и 5 г соды, можно приготовить больший объем буферного раствора с сохранением пропорции ингредиентов. В этом случае для последующих шагов берем только часть раствора.После добавления перемешиваем содержимое колбы до полного растворения.

Если у вас вдруг нет такой замечательной магнитной мешалки — воспользуйтесь ложкой (тут был подмигивающий смайл, но модератор его удалил)Шаг 2. Смешиваем буферный раствор с детергентомВ качестве детергента мы используем средство для мытья посуды. Нам будет вполне достаточно 50–60 мл. Добавляем его в буфер и перемешиваем полученную смесь в течение трех минут.

Шаг 3. Подготовка сырья для извлечения ДНКМякоть банана тщательно измельчаем до однородного состояния. Дома это удобнее сделать блендером.

Шаг 4. Разрушение клеточных стенок«Полученную кашицу…» В смысле, к полученной массе добавляем холодную смесь буферного раствора с детергентом.

Тщательно перемешиваем.Детергент разрушает клеточные мембраны и мембраны ядер клеток. Таким образом, нити ДНК окажутся свободно плавающими.Шаг 5. Получение молекул в раствореРазрушив клеточные стенки, удаляем их: для этого фильтруем раствор в течение 10–15 минут при помощи воронки с фильтром. В нашем случае мы используем фильтровальную бумагу, но дома можно взять ткань или даже марлю.

Шаг 6. ВизуализацияК полученному фильтрату по стенке сосуда под острым углом осторожно приливаем охлажденный в морозилке 95% этиловый спирт, чтобы он не перемешивался с содержимым. Добавляем сколько не жалко. Но в целом количества, равного половине имеющегося в колбе фильтрата, будет достаточно. Предчувствуя вопрос из зала, скажу сразу — нет, водка тут не подойдет.

И вот на границе раздела двух жидкостей мы наблюдаем, как постепенно появляются белые нити ДНК.

Из всех клеточных компонентов только ДНК быстро выпадает в осадок в спирте, образуя видимые глазу белые нити. Все остальные компоненты остаются в водной фазе.

Используя этот метод, можно выделить ДНК из любого растительного материала. На практике хорошие результаты получаются с луком, чесноком, бананами и томатами. В общем, дети будут довольны.
===========
Источник:
habr.com
===========
Похожие новости:

Теги для поиска: #_nauchnopopuljarnoe (Научно-популярное), #_biotehnologii (Биотехнологии), #_himija (Химия), #_dnk (днк), #_banan (банан), #_blog_kompanii_leaderid (
Блог компании Leader-ID
), #_nauchnopopuljarnoe (
Научно-популярное
), #_biotehnologii (
Биотехнологии
), #_himija (
Химия
)

Профиль ЛС

Ответить на тему

Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы

Текущее время: 23-Ноя 02:26
Часовой пояс: UTC + 5