“DNA的粗提取与鉴定”实验的改进

“DNA的粗提取与鉴定”是人教版高中生物教材《选修1・生物技术实践》专题五中的一个重要实验。教材以鸡血作为实验材料，但在实验时存在取材困难，操作繁琐，加入蒸馏水的量难以掌握，成功率较低等问题。为此，笔者对实验材料、实验条件和过程进行了多次探索，对相关步骤进行简化，在实际教学中进行了反复试验和总结，解决了教学课堂时间紧张，操作困难，实验效果不明显等问题。现将实验改进介绍如下。

1 实验材料的选择

由于动物材料（如鸡血）取材不便，不易保存，且有可能传播疾病。因此笔者选择了洋葱、香蕉、菜花等多种植物材料进行了试验。试验中发现，洋葱刺激性气味太强，研磨过程相对艰难；香蕉黏性较大，不易研磨，而且提取效果不明显；菜花表皮部分细胞分裂旺盛，DNA含量丰富，它的含水量小易分散易研磨，而且材料无色，便于鉴定。综上所述，选择菜花为实验材料最合适。

2 改进后的实验

2.1 实验原理

（1） DNA的溶解性：当NaCl的物质的量浓度为2 mol/L时，DNA的溶解度最大，浓度为0.14 mol/L时，DNA的溶解度最低；DNA不溶于酒精，而细胞中某些物质溶于酒精。

（2） DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性：蛋白酶能水解蛋白质，但对DNA没有影响；大多数蛋白质在受60～80 ℃的高温时会变性，而DNA在90 ℃以上才会变性；洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响。

（3） 显色反应：DNA和二苯胺试剂在沸水浴条件下作用呈现浅蓝色。

2.2 材料用具

菜花、体积分数为20%的洗洁精、Tris-EDTA-SDS研磨液、二苯胺试剂、预冷的体积分数为95%的乙醇、粉、计时器、试管、量筒、玻璃棒、镊子、药勺、大烧杯、小烧杯、研钵、天平、恒温水浴锅、锅、电磁炉。

2.3 实验步骤

（1） DNA的粗提取：

DNA粗提取的实验过程见表1。

（2） DNA的鉴定：

用滤纸将丝状物表面的水分吸干后，将其转移到10 mL的试管中，加入5mL物质量浓度为2 mol/L的NaCl溶液，充分溶解后加入4 mL二苯胺试剂，沸水浴加热5 min，取另一种试管作为空白对照。DNA鉴定的操作及结果见表2。

3 改进后的优点

3.1 试验材料易得，效果明显

菜花在任何一个菜市场上都能买到，不受季节限制，价格低廉，并且处理过程简单，将菜花的花部用绞菜机绞碎，置于塑料袋中冷冻，可以保存3～6个月。这样不仅节省了储存空间，而且延长了储存时间。

3.2 实验仪器、药品大量减少

改进后的实验不要离心机、铁架台、三角架等实验仪器，烧杯的实验数量也大大减少，同时省略了大量药品，如蒸馏水、柠檬酸钠、氯化钠等。对于研磨液的选择，经过试验（表3）得出体积分数为20%的洗洁精效果最好，且配制简单，使得实验成本大大降低。

3.3 二苯胺试剂的改进

教材中二苯胺试剂的配制方法为A液：1.5 g二苯胺溶于100 ml冰醋酸中，再加1.5 mL浓硫酸，用棕色瓶保存；B液：体积分数为0.2%的乙醛溶液，实验时将0.1 mLB液加入到10 mLA液中。这种方法增加了实验的难度，操作比较麻烦，效果并不很好，为此经过反复尝试，发现将浓硫酸的量加大8～10倍后，实验效果特别明显，而且沸水浴5 min即出现变化，至10 min现象非常明显。

3.4 简化了实验步骤，缩短了操作时间

改进后的实验步骤只有5步，操作简单易行，整个实验过程最多25 min即可完成，省时省力。学生人人动手参与，大大增加了学习积极性。本实验在保证了实验时间的基础上，还在去杂步骤中加入了三组实验，比较了不同去杂方法，发现酶解法和高温法去除杂质的效果都很明显。尤其是酶解法，溶液显色为清晰透明的蓝色，几乎没有杂质，而对照组的试管中溶液浑浊，杂质很多。

3.5 实验成功率达到100%

改进后的实验操作性强，实验效果非常理想，按步骤正常进行，学生几乎都能提取出大量的DNA，显色反应也很明显，成功率达100%。

总的来说，改进后的实验与教材和教参书上的相比，只需研磨、过滤等简单步骤，方法简便，不需要离心机等设备，实验条件要求低，所用试剂很普通，实验现象明显，成功率高。取材简便，成本低廉。解决了材料储存空间大的问题，缩短了操作时间，增强实验可操作性，一堂课上即可完成教学任务，效果显著，提高了DNA的提取率且成功率高，因此适合在普通中学中推广和普及。

参考文献：

[1] 朱正威，孙万儒，赵占良.普通高中课程标准实验教科书：生物技术实践教师教学用书[M].北京：人民教育出版社，2012.

[2] ⒅敬.“DNA的粗提取与鉴定”实验的改进和分析[J].实验教学与仪器，2008（3）：37-38.