“DNA的粗提取与鉴定”实验的改进*

刘付香

（广东省中山市实验中学 广东中山 528403）

“DNA 的粗提取与鉴定”实验是人教版高中生物学选修1 专题5 中的一个重要实验［1］，也是新课程标准中要求学生掌握的一个重要内容，该实验不仅能帮助学生加深理解DNA 分子相关的理论知识，还能帮助学生理解分子生物学的基本实验方法。教材中以植物或鸡血为实验材料进行DNA 的粗提取，并用二苯胺试剂鉴定DNA。但教材中提供的实验方案存在一定的局限性：①鸡血不易采集保存、费用较高；②实验步骤繁琐（8 个步骤、3 次过滤、6 次搅拌）；③实验耗时较长且成功率低，学生在一节课内很难完成。针对这些不足，对教材中的实验做了一些改进。

1 实验改进

1.1 结合前面所学知识，改进实验材料 合理选择实验材料可简化实验操作步骤、降低实验成本。教材中提供的材料洋葱、菜花等提取过程存在研磨困难、操作繁琐等缺点；鸡血则存在取材不便、不易保存等缺点。故用人口腔上皮细胞代替，材料方便易得，同时免去了研磨、过滤等步骤［2］。且学生在学习《必修1·分子与细胞》时已经做过“观察DNA和RNA 在人口腔上皮细胞中的分布”实验，在显微镜下能清晰地观察到被染成绿色的细胞核。因此，从自己的口腔上皮细胞中提取DNA，更有说服力，也更容易建立细胞核、染色体和DNA 之间的联系。

1.2 简化提纯过程，提高实验成功率 教材中用不同浓度的氯化钠和冷乙醇去除杂质，操作繁琐、耗时长，提取率低。故笔者运用化学知识配制了提取液：内含2% SDS、3% EDTA、0.1 g／mL NaCl。EDTA 是DNA 酶的抑制剂，SDS 可使蛋白质变性，0.1 g／mL NaCl 可溶解DNA。综合提纯DNA 的诸多因素，将原本需要多种试剂多个步骤的实验操作，简化为只需要添加DNA 提取液即可达到目的，有助于提高实验的成功率。

1.3 巧用自制教具，改进鉴定DNA 的方法 教材中用二苯胺试剂通过加热煮沸的方法鉴定DNA，然而学生用此种方法进行实验时，多以失败告终。故本实验采用分子生物学中常用的琼脂糖凝胶电泳鉴定DNA，但考虑到电泳仪及配套显影装置价格昂贵，笔者在国内、外相关文献［3-5］的启发下，用生活中常见的材料自制了一套凝胶电泳装置和凝胶显影装置。

1.3.1 利用生活中常见的材料，自制凝胶电泳装置 笔者自制的凝胶电泳装置（图1）由大小不同的塑料盒、铝箔、梳子、鳄鱼夹导线及串联电池组成：大塑料饭盒相当于电泳槽，两端贴上铝箔制成电极；小塑料盒相当于制胶板，硬纸板裁剪后制成梳子；7 个9 伏锂电池串联后制成电源。

图1 自制凝胶电泳仪

1.3.2 利用生活中常见的材料，自制凝胶显影装置 笔者参考凝胶成像系统观察DNA 分子的原理，利用废弃物品及生活中的廉价材料自制了一套凝胶显影装置，用以观察凝胶中的DNA 分子（图2）。该装置由不透光的板材裁剪、拼装后制成暗箱，并在外壳上端打孔安装摄像头，内接波长为254 nm 的紫外灯灯管，接通电源后便可用于观察凝胶中的DNA 分子。

图2 自制凝胶显影装置

2 改进后的实验操作

2.1 DNA 的提取

1）通过漱口法取10 mL 口腔上皮细胞样液于塑料小烧杯中；2）加入1 mL 提取液，搅拌均匀；3）加入20 mL（2 倍等体积）95%的冷乙醇，静置1 min 后用玻璃棒缠绕取出DNA 分子；4）将玻璃棒中的DNA 分子溶于0.5 mL 蒸馏水中，备用。

2.2 琼脂糖凝胶电泳鉴定DNA 琼脂糖凝胶电泳鉴定DNA 的具体操作过程如表1所示。

表1 琼脂糖凝胶电泳实验过程

3 实验结果与结论

改进实验后，学生所得的实验结果如图3、图4所示。从图中可看出，用改进后的方法和装置能较好地达到提取DNA 和鉴定DNA 的目的。

图3 人口腔上皮细胞提取的DNA

图4 紫外显影下DNA 凝胶电泳图

4 改进后的优点

1）实验效果明显、成本低、耗时短：改进后的提取DNA 方法取材方便、样品用量少、操作简单，5 min 便可提取出一定量的DNA 分子。

2）自制凝胶电泳装置、自制凝胶显影装置材料廉价易得，成本较专业设备大幅度降低，填补了仪器、药材昂贵而不能开设该实验的空白，让学生有机会亲手操作，真正理解并掌握凝胶电泳鉴定DNA 这一技术，加深对DNA 分子的全面认识。

3）推广性强：本次创新除了可用于生物学课堂教学外，还可推广到家庭实验、社团活动和科技创新竞赛活动，由于材料廉价易得，既可在城镇学校开展，又可在乡村学校开展。