Как да изолираме ДНК от плодове и зеленчуци - гладен за наука

ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина) е на устните на всеки - не просто буквално, а всъщност, защото е ценен компонент на нашата храна! Независимо дали някой предпочита шницел, тофу, ориз, юфка, ябълки, Gugelhupf или шоколад - може да се намери навсякъде. Защото храната ни идва от природата, от растения, животни и гъби. И всичко, което живее, се състои от клетки, чиито клетъчни ядра съдържат ДНК като наследствен материал, върху който гените лежат като в резба. Всеки ден поглъщаме около 1 g ДНК с храната си, която се разгражда на отделни, малки градивни елементи в стомаха.

Със следващия прост експеримент може да се получи впечатляваща ДНК от различни видове плодове и зеленчуци.

Изображение: Отворена наука - Науки за живота в диалог (cc/by-nc-sa)

сол
Дестилирана вода
Сапун за съдове
Нож и дъска за рязане
2 буркана за конфитюр, пластмасови съдове
Ръчен пасатор или пасатор
Изопропанол (от аптеката)
фуния
Кафе филтър или кухненско руло

Първо, така нареченият „буфер за екстракция“ се приготвя чрез смесване на около 45 ml вода с чаена лъжичка сол и 5 ml течност за миене в конфитюр или бурканче за бебешка храна. Завъртете внимателно, в противен случай ще има твърде много пяна.
Нарежете плодовете или зеленчуците (напр. Половин домат или лук) на малки парченца и ги сложете в съд или блендер.
Изсипете 50 ml буфер за екстракция върху нарязаните плодове.
Смесете плодовете и екстракционния буфер за около 5 секунди в миксера или алтернативно с ръчен пасатор (не твърде дълго, за да не се разрушат ДНК нишките).
Поставете филтъра за кафе или парче кухненско руло във фунията.
Филтрирайте разтвора през филтъра/фунията в пластмасов или стъклен буркан.
Добавете около 5 ml изопропанол (работи най-добре, когато изопропанолът е ледено студен).
След около една до две минути в горния слой се натрупва жилаво вещество - ДНК.

За да се стигне до ДНК на растителните клетки, клетката първо трябва да бъде счупена, т.е. клетъчната стена, клетъчната мембрана и мембраната на клетъчното ядро трябва да бъдат отстранени. Това става чрез комбинация от физични и химични методи. Смесването разрушава клетъчната стена. Освен това детергентът разтваря клетъчната мембрана и ядрената мембрана, които са изградени от мазнини. По този начин ДНК може да се освободи от клетките и клетъчните ядра. Не е необходимо смесване с животински клетки, тъй като животинските клетки нямат клетъчна стена. Химичното разлагане с детергент е достатъчно, за да разруши мембраните.

Последващото филтриране отделя грубите клетъчни остатъци и протеини от ДНК, останала в разтвор, разтворените протеини и други разтворени компоненти.

Водата е полярна молекула. Тоест е частично положително и частично отрицателно заредено. Поради тези заряди други полярни молекули (като ДНК) се привличат електростатично към водата. Поради тази причина ДНК е заобиколена от хидратираща обвивка, т.е.разтворена във вода и не може да се види с невъоръжено око.

За да се измъкнат от разтвора, водните молекули трябва да бъдат изместени от йоните на солта, съдържащи се в екстракционния буфер. Този процес обаче се затруднява от много високата диелектрична константа (т.е. „привличане“) на водата. Добавеният изопропанол понижава диелектричната константа и така хидратиращата обвивка може да бъде изместена от солта. ДНК пада (сгъстява се, така да се каже) и става видима.