DNA istnieje w każdej żywej komórce, ale jest niewidoczne. Można je jednak wyciągnąć, zgęścić i zobaczyć gołym okiem jako białą, lepką nić. Potrzebujesz truskawek, soli i spirytusu.
Co nam będzie potrzebne?
- truskawki (3–4 dojrzałe, ok. 100 g)
- sól kuchenna (½ łyżeczki)
- płyn do mycia naczyń (1 łyżka)
- ciepła woda (2 łyżki)
- zimny spirytus 96% lub wódka (ok. 50 ml) – schłodzone w zamrażarce przez min. 30 minut
- woreczek strunowy z zamknięciem (lub miska z widelcem)
- sito lub gazik do przecedzenia
- wysoki, wąski słoiczek lub probówka
Jak wykonać doświadczenie?
Włóż truskawki do woreczka strunowego i wyciśnij z nich całe powietrze przed zamknięciem. Przez kilka minut ugniataj truskawki przez woreczek – nie chcesz miazgi, chcesz dokładnie zmiażdżonych komórek. Im dokładniej, tym lepiej.
W osobnym kubku przygotuj bufor lizy: wymieszaj 2 łyżki ciepłej wody z łyżką płynu do naczyń i ½ łyżeczki soli. Wlej ten roztwór do woreczka z truskawkami, zamknij i delikatnie, powoli mieszaj przez 5–10 minut – bez gwałtownego trzepania, bo to niszczy DNA.
Przecedź mieszaninę przez sito lub złożony gazik do wysokiego, wąskiego słoiczka. Przecedzony sok powinien być mętny i różowy – pływają w nim komórki, białka i DNA.
Teraz weź schłodzony spirytus i bardzo powoli, po ściance słoiczka, nalewaj go na powierzchnię soku – ok. 2–3 łyżki. Spirytus jest lżejszy od soku i unosi się na górze, tworząc wyraźną warstwę.
Obserwuj granicę między warstwami. Po kilkudziesięciu sekundach lub paru minutach zobaczysz białe, nitkowe kłaczki zbierające się na granicy warstw – to jest DNA truskawki. Możesz je nabrać patyczkiem do uszu lub wykałaczką.
Wyjaśnienie naukowe
Każda komórka truskawki (jak każdej rośliny) zawiera DNA zamknięte w jądrze komórkowym, które z kolei otoczone jest błoną komórkową. Żeby wyciągnąć DNA, musisz przejść przez trzy bariery.
Krok 1 – mechaniczne zniszczenie: ugniatanie rozbija tkanki i komórki, uszkadzając błony komórkowe.
Krok 2 – liza chemiczna: detergent (płyn do naczyń) niszczy lipidowe błony komórkowe i jądrowe – są zbudowane z tłuszczów, a detergent “rozpuszcza” tłuszcze. Sól odgrywa rolę stabilizatora: jony sodu (Na⁺) neutralizują ujemne ładunki na cząsteczkach DNA, dzięki czemu DNA nie odpycha się od siebie i zlepia się w większe kłaczki widoczne gołym okiem. Gdyby nie sól, DNA pozostałoby w roztworze jako niewidoczne, naładowane cząsteczki.
Krok 3 – precypitacja alkoholowa: DNA jest nierozpuszczalne w alkoholu. Gdy zimny spirytus spotyka się z roztworem DNA, DNA natychmiast wytrąca się z roztworu i tworzy białe nitki widoczne gołym okiem. Zimny alkohol działa lepiej od ciepłego, bo niższa temperatura spowalnia degradację DNA przez enzymy (DNAzy).
Truskawki są wyjątkowo dobrym surowcem do ekstrakcji DNA, bo są oktaploidalne – mają osiem zestawów chromosomów (człowiek ma dwa). Cztery razy więcej DNA w każdej komórce oznacza cztery razy więcej materiału do wyekstrahowania.
Warianty
Porównanie surowców – przeprowadź ekstrakcję z truskawek, banana, cebuli i kiwi. Który surowiec daje więcej DNA (więcej białych nitek)? Kiwi zawiera enzymy niszczące komórkowe białka (aktynidyna), co ułatwia lizę – może dać lepszy wynik niż truskawki.
Efekt temperatury alkoholu – użyj spirytusu w temperaturze pokojowej i porównaj z zamrożonym. Przy zimnym alkoholu DNA wytrąca się bardziej wyraźnie i w większych kłaczkach.
Wizualizacja barwnikiem – barwniki DNA (np. błękit metylenowy lub karmina, używane w biologii) barwią DNA na niebiesko lub czerwono. Zanurz wyekstrahowane nitki DNA w rozcieńczonym roztworze barwnika i obejrzyj pod lupą lub mikroskopem.
Często zadawane pytania
Czy wyekstrahowane DNA jest “prawdziwe” i kompletne? Jest prawdziwe, ale nie kompletne. Proces ekstrakcji częściowo degraduje DNA – cząsteczki pękają na krótsze fragmenty. Widoczne białe nitki to miliony krótkich fragmentów DNA, nie jeden długi łańcuch. Laboratoryjne protokoły ekstrakcji są znacznie delikatniejsze i zachowują dłuższe fragmenty; stosuje się je przed sekwencjonowaniem genomu.
Dlaczego DNA jest białe, a nie kolorowe? DNA samo w sobie jest bezbarwne. Białe nitki, które widzisz, to DNA zagregowane w ogromne ilości ciasno upakowanych cząsteczek – tak jak pojedyncze nici przędzy są przezroczyste, ale zwinięte w kłębek wyglądają na białe. Kolor pochodzi od rozpraszania światła przez gęsty materiał.
Czy można to zrobić z własnych komórek? Tak! Przepłucz usta słoną wodą (1 łyżeczka soli w szklance wody) przez minutę i wypluj do pojemnika. Płyn zawiera złuszczone komórki nabłonka z policzków – z ich DNA też można przeprowadzić ekstrakcję tą samą metodą, tylko efekt jest słabszy (mniej komórek niż w truskawkach).