Как я «увидел» самую главную молекулу в живой природе

XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Как я «увидел» самую главную молекулу в живой природе

Микаев Т.Р. 1
1МАОУ "Гимназия" г. Чернушка Пермский край
Зверева Т.В. 1
1МАОУ "Гимназия" г. Чернушка Пермский край
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Каждая клетка нашего организма содержит ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Это как чертеж всего, что происходит внутри клетки организма, и поэтому ученые изучают ДНК. Полученные знания дают им возможность понять, как части ДНК помогают нашему телу правильно функционировать. Тогда, учёные используют ДНК для того, чтобы создавать новые лекарства, могут генетически модифицировать растения для еды, повысить сопротивляемость растений к насекомым. Даже используют древнюю ДНК для воссоздания эволюционной истории видов!

Слово «ДНК», кажется, уже перестало быть научным термином и вошло в повседневную жизнь человека. Но далеко не все имеют представление, что это такое. Однажды я посмотрел мультфильм «ДНК-Смешарики. ПИН-код», где получил новую информацию про ДНК. Узнал о том, что нуклеиновые кислоты выполняют важную функцию – обеспечивают непрерывность жизни.

Меня удивила мысль о том, что увидеть молекулу ДНК - дело вполне реальное.

После того, как я получил информацию, что ДНК можно выделить в домашних условиях, я попробовал разобраться, из чего же состоит и как выглядит самая важная для всех нас молекула.

Выделение ДНК – стало главным этапом молекулярно-биологического исследования, которое я провёл и описал. Так «родилась» моя исследовательская работа.

Объект исследования в живой природе: клетка.

Предмет исследования: процесс получения молекулы ДНК из растительных клеток.

Цель: получение ДНК из растительных клеток в домашних условиях.

Задачи:

Изучить роль ДНК в клетке, организма и её выделения из клеток растений.

Провести молекулярно-биологическое исследование по получению ДНК на практике.

Сделать выводы и описать полученные результаты.

Гипотеза: если спланировать проведение лабораторных опытов с наличием необходимого оборудования и материалов, то появится возможность наблюдать молекулу ДНК из растений.

Глава 1. Какие тайны скрывает главная молекула

В 1961 году вышла публикация совместной работы ученых из Америки Джеймса Уотсона и Великобритании Фрэнсиса Крика (Приложение № 1), в которой они опубликовали рассказ о расшифровке структуры ДНК, положив тем самым основу новой науки — молекулярной биологии. Это открытие я считаю важной вехой в жизни всего человечества.

До этого, во второй половине XIX века биология являлась молодой наукой. Учеными делались попытки исследовать клетку, поскольку к тому времени представление о наследственности уже сформулировал ученый Грегор Мендель, но на тот период они еще не получили широкого признания.

Активные шаги в этом направлении начал весной 1868 года молодой врач Фридрих Мишер из Швейцарии (Приложение № 2), приехавший в Университет города Тюбингена (в Германии), чтобы заняться этой научной темой. Он поставил перед собой задачу выяснить состав клетки, из каких веществ она состоит. Объектом своих экспериментов ими были выбраны лейкоциты, которые легко получить из гноя. Его в большом количестве привозили друзья ученого, работавшие в местной хирургической больнице.

Используя различные способы смыва лейкоцитов с бинтов, на которых находился гной, он выделял белок с отмытых клеток. Его многочисленные опыты по отделению ядра от протоплазмы, белков и жиров, позволили ему обнаружить соединение с большим содержанием фосфора. Эта молекула с его подачи получила название нуклеин ("nucleus" на латыни — ядро).Она проявляла кислотные свойства, в связи с чем появилось определение "нуклеиновая кислота". А его приставка "дезоксирибо" означает, что молекула содержит H-группы и сахара. Вскоре выяснилось, что в действительности это была соль, однако название оставили прежним и не стали менять.

Ученые начала XX века уже имели представление о том, что нуклеин является полимером (представляя собой очень длинную гибкую молекулу из повторяющихся звеньев), а сами звенья состоят из четырех азотистых оснований (цитозина и гуанина, аденина и тимина), а нуклеин находится в хромосомах — компактных структурах, появляющихся в делящихся клетках. Опыты на дрозофилах1 американского генетика Томаса Моргана прекрасно демонстрируют способность хромосом передавать наследственные признаки (Приложение № 3).

Модель, объяснившая гены

Ученые долго задавались вопросом о роли в ядре клетки дезоксирибонуклеиновой кислоты, сокращенно ДНК. Они полагали, что ДНК лишь структурирует хромосому. Гены как единицы наследственности на их взгляд имели белковую природу. Ответ на этот вопрос окончательно нашел американский исследователь Освальд Эвери, который посредством опытов установил, что между бактериями генетический материал передается именно посредством ДНК.

Ребром стал вопрос о необходимости изучения ДНК. Но что могли использовать ученые для своих экспериментов? Из доступных методов они могли использовать лишь рентген. Однако это было проблематично, поскольку просвечивание рентгеном биологических молекул подразумевает их кристаллизацию. В то время в Кавендишской лаборатории (Кембридж, Великобритания) работали молодые ученые Френсис Крик и Джеймс Уотсон и они по рентгенограммам проводили расшифровку структуры белковых молекул. Но у них отсутствовали собственные экспериментальные данные о ДНК, в связи, с чем они использовали в своей работе рентгенограммы ученых Мориса Уилкинса и Розалинды Франклин, их коллег из Королевского колледжа. (Приложение № 4)

После этого, Уотсон и Крик представили свою модель структуры ДНК, основываясь на использованных рентгенограммах: в правую спираль закручиваются две параллельные цепочки. Причем, каждая цепочка представляла собой произвольную совокупность азотистых оснований, надетых на основу их сахаров и фосфатов, и удерживаемых водородными связями между основаниями. При этом тимин соединялся только с аденином, а цитозин — с гуанином. Этот закон взаимодействия носит название принцип комплементарности.

Хранение информации в молекуле и ее способность мутировать, а также репликацию генетического материала, его специфику, именно эти четыре основных назначения ДНК объясняла модель Крика и Уотсона.

25 апреля 1953 года молодые исследователи обнародовали результаты своих опытов в журнале Nature. Спустя 10 лет они (Крик и Уотсон), а также и Морис Уилкинс, стали лауреатами Нобелевской премии по биологии (к сожалению, причастная к этому открытию Розалинда Франклин умерла от рака в возрасте 37 лет в 1958 году, а Правила получения Нобелевской премии запрещают присуждение премии посмертно).

Считаю, что наиболее точную оценку значимости данного прорыва в научном мире дал Максим Франк-Каменецкий, выдающийся генетик, исследователь ДНК, автор книги "Самая главная молекула", заявивший, что теперь, более полувека спустя, можно констатировать, что открытие структуры ДНК сыграло в развитии биологии такую же роль, как в физике — открытие атомного ядра. Выяснение строения атома привело к рождению новой, квантовой физики, а открытие строения ДНК привело к рождению новой, молекулярной биологии". [1, 30]

Генетический код

Исследование ДНК перешло на иной уровень, теперь перед учеными встала задача выяснить, как эта молекула действует. Ученые знали, что в ДНК имелись правила к синтезу клеточных белков, выполняющих всю работу в клетке. Белки являются полимерами, состоящими из повторяющихся последовательностей аминокислот, которых всего двадцать. Именно набор белков, а значит, разная последовательность аминокислот способствует появлению различных видов животных. Ученые-генетики считали, что эти последовательности создают именно гены - так называемые важнейшие элементы жизни. Но, что собой представляют гены, никто представления не имел.

Более ясно о природе гена стало после того, как физик Георгий Гамов автор теории Большого взрыва, сотрудник Университета Джорджа Вашингтона (США), основываясь на модели двухцепочечной спирали ДНК Уотсона и Крика, предположил, что ген является частью ДНК, состоящий из некой последовательности звеньев — нуклеотидов. Идея же генетического кода состояла в том, что нужно было установить, как четыре элемента кодируют двадцать, потому что каждый нуклеотид — это одно из четырех азотистых оснований.

Очередной шаг в раскрытии тайны произошел в начале 1960-х. Именно тогда ученые выявили механизм синтеза белков из аминокислот в рибосомах- этаких "заводах" внутри клетки. Для осуществления синтеза белка, нужно чтобы к ДНК приблизился фермент, способный распознать определенный участок в начале гена, создает копию гена в виде маленькой РНК (ее называют матричной), затем уже из аминокислот выращивается белок в рибосоме.

Также установили, что генетический код имеет трехбуквенную природу. То есть, три нуклеотида соответствуют одной аминокислоте. Название единице кода присвоили кодон. В рибосоме информация с РНК последовательно считывается кодон за кодоном. И каждому кодону соответствует несколько аминокислот. И что же это за шифр такой?

Расшифровкой занялись американские ученые-биохимики Маршалл Ниренберг и Генрих Маттеи и уже в 1961 году они поделились результатами своей работы на V Международном биохимическом конгрессе в Москве. Ученые всех стран активизировали работу в этом направлении, и к 1967-му генетический код был полностью расшифрован. Это раскрывало перед учеными всего мира блестящие перспективы, поскольку этот код являлся универсальным для всех клеток всего живого.

Расшифровка генетического кода и открытие структуры ДНК помогло перенацелить исследования ученых биологов. Ученые криминалисты, из-за наличия у каждого индивида уникальной последовательности ДНК, создали революционную систему научных методов биологической идентификации что изменило криминалистику. Совершенно по-новому начали смотреть на эволюцию нашего вида ученые-антропологи после расшифровки генома человека, используя в своих исследованиях этот новый метод изучения. Генная инженерия идет вперед семимильными шагами. С помощью редактора ДНК CRISPR-Cas можно удалять ненужные гены из ДНК и менять их на другие. На мой взгляд именно молекула позволит человечеству поставить точку в решении таких актуальных проблем как рак, генетические заболевания, старение. [4]

Глава 2. Как устроена клетка растений

Молекулы ДНК содержат ядра клеток (ядерная ДНК), а небольшое количество ДНК присутствует в митохондриях и пластидах (внеядерная ДНК).

Клетка — элементарная живая система, которая представляет собой две основные части — ядерный аппарат и цитоплазма, и способная совершать обмен с окружающей средой; ее задача - быть основой строения, развития и жизнедеятельности живых организмов. (Приложение № 5)

Основными элементами растительной клетки выступает ядроцитоплазма с многочисленными органоидами2 с различным строением и функциями, оболочкойвакуолью. Оболочка клетки защищает находящуюся под ней цитоплазма, а в ней — ядро и одну или несколько вакуолей. (Приложение № 6)

Важнейшей задачей, происходящей в клетках, выступает синтез белка. В ДНК заключена информация о последовательности аминокислот, составляющих первичную структуру белка. [5]

Строение молекулы ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – некая схема жизни, сложный шифр, содержащий данные о наследственной информации. Эта сложная макромолекула может передавать и хранить генетическую наследственную информацию из рода в род. ДНК определяет такие качества любого живого тела как наследственность и изменчивость. Зашифрованная в ней информация позволяет предопределять программу развития и жизни всего любого. Это применимо как к человеку, так и любому другому организму. Таким образом, можно с уверенностью заявить, что на запрограммированные процессы развития всего живого не способны значительно повлиять ни искусственные, ни естественные факторы внешней среды.

Как мы уже выяснили, все живое имеет сходную структуру ДНК — код, или «компьютерный язык». Главная задача ДНК сформировать функции и форму клетки или клеток организмов, человека, животных, растений, микробов. Можно утверждать, что нуклеотиды — элементарные звенья полимерной молекулы ДНК и они являются «буквами» в ДНКовом тексте. В ДНК всего 4 нуклеотида (А, Т, Г, Ц). (Приложение № 7)

Таким образом, при сравнении каждого из этих нуклеотидов с отдельной буквой, алфавит ДНК-ового текста будет содержать всего 4 «буквы». Молекула ДНК — это некая книга, которую после ее прочтения бесконечное число раз копируют снова и снова. ДНК человека за его жизнь способна удивительно точно копироваться около 10 000 000 000 000 000 раз. У грибов, бактерий и вирусов, животных и растений, один и тот же триплет кодирует одинаковый тип аминокислоты, что указывает на одинаковый генетический код для всех живых существ. То, что код ДНК универсален, свидетельствует о единстве происхождения всего живого на Земле. Что же позволяет формировать из этих «букв» «слова» и «предложения»?

Молекулу ДНК образуют мономеры – нуклеотиды, каждый из которых содержит сахар – дезоксирибозу, остаток фосфорной кислоты, и одно из четырех азотистых оснований – цитозин (Ц), аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г).

Цепь нуклеотидов образуют правокрученные объемные спирали по 10 пар оснований в каждом витке. (Приложение № 8)

Образование двойной спирали происходит за счет скручивания цепи вокруг друг друга и вокруг общей оси.

Цепи разнонаправленны или антипараллельны. Последовательность соединения нуклеотидов в каждой цепи противоположно другой.

Нуклеотиды расположены друг от друга на расстоянии 0,34 нм3, и масса каждого составляет равна 345 а.е.м.4 Ширина спирали 2нм. Эти величины неизменны. [2, 25]

ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота — это уровень организации живой природы. Любое животное, растение, человек имеют три вида макромолекул: ДНК, РНК и белки. ДНК хранит генетическую информацию и информацию о строении двух других макромолекул. Задача ДНК в передаче наследственной информации сравнима с ролью чертежа содержащего основные данные об организме. Данная макромолекула устанавливает генетический набор признаков, изменчивость и развитие организма.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — одна из видов нуклеиновых кислот. Молекулы ДНК выглядят как длинные нити, состоящие из множества дезоксирибонуклеотидов. В сравнении с нитями ДНК нити белков значительно короче и тоньше. Длина молекулы ДНК достигает сотен тысяч нанометров.

Таким образом, ДНК осуществляет следующие функции:

Хранит наследственную информацию о структуре специфических для организма белков.

Передает наследственную информацию дочерним клеткам.

Участвует в реализации генетической информации, то есть в процессе синтеза полипептидов. [2. 27]

Есть ли ДНК у растений?

Копия генетического материала организма содержится в центре любого растения, каждой клетки. ДНК несет полную схему организма, это позволяет передавать свойства от одного поколения к другому.
На химическом уровне все клетки растений содержат ДНК в форме двойной спирали, которая выглядит как витая лестница, собранные из четырёх нуклеотидов.

Возникает вопрос, а имеют ли растения ДНК? Имеют, но какими будут белки, определяет последовательность расположения именно этих четырех нуклеотидов, расположенных в несколько ином порядке. Будет ли организм иметь ноги или крылья, или листья решает именно способ расположения нуклеотидов и информация, которую они кодируют, а молекулы ДНК у всех разные.

В каких отраслях используются растительные клетки

Человек очень активно использует растительные клетки в своей жизнедеятельности. Самое большое потребление растительных клеток приходится на промышленность.

Самый большой процент среди всех производств, приходится на пищевую промышленность. К примеру, все хлебобулочные изделия и всевозможные консервированные овощи.

Немаловажное место занимает производство лекарственных препаратов на растительной основе. Особенно часто это используется в производстве гомеопатических препаратов.

Используются органические клетки при производстве сырья или исходный материал для его получения. Древесина, хлопок, джут и другие волокна, а также получаемые из растения целлюлоза, каучук, растительные жиры и масла, красители и дубильные вещества необходимы для многих отраслей народного хозяйства.

Глава 3. Практическая часть

Практически каждый слышал о существовании в живых клетках молекул ДНК и знает, что эта молекула ответственна за передачу наследственной информации. Огромное количество разных фильмов в той или иной степени строит свои сюжеты на свойствах маленькой, но очень важной молекулы. Мне стало интересно, кто, хоть примерно, сможет объяснить, что именно входит в состав молекулы ДНК и, каким образом функционируют процессы считывания этой всей информации о «строении всего организма». Я провёл анкету в сети ВК.

Анкета

Знаете ли Вы, что такое молекула ДНК?

а) да б) нет

Какова основная функция ДНК?

а) хранение наследственной информации б) перенос генетической информации

в) участие в синтезе молекулы

Как Вы считаете, в каких условиях можно выделить молекулу ДНК?

а) в домашних условиях б) в условиях школьной лаборатории

в) в специализированной лаборатории

Видели ли Вы когда-нибудь молекулу ДНК?

а) на рисунке б) как натуральный объект

Опрос ВК

С помощью моей мамы, Л.Ф.Замалиевой, мы организовали опрос в сети ВК, который показал, что:

Вопрос-1. 90 % человек, принявших участие в опросе знакомы с данным термином. ВЫВОД: Практически каждый слышал о существовании в живых клетках молекул ДНК (Приложение № 9)

Вопрос-2. ВЫВОД: Знают, что эта молекула ответственна за передачу наследственной информации-44%, перенос генетической информации -69%, участие в синтезе молекулы-8%. (Приложение № 10)

Ответ на 3 вопрос созвучен моей гипотезе: Если спланировать проведение лабораторных опытов с наличием необходимого оборудования и материалов, то появится возможность наблюдать молекулу ДНК из растений. (Приложение №11).

Из ответов становится ясно, что 94% считают, что выделить молекулу ДНК возможно в специализированной лаборатории.

Опытно-практическая работа

Я прочитал в книге «101 дело, которое нужно успеть сделать до того, как повзрослеешь» о том, что ДНК – это молекула, хоть и не большая. Больше того, ее можно увидеть невооруженным глазом, без микроскопа. [3, 71] (Приложение № 12). Тогда я решил провести опыт.

Мой опыт основан на разрушении клеток брокколи, лука, банана и осаждении ДНК с помощью веществ, которые можно без проблем найти у себя на кухне.

Что такое ДНК, которую я собрался увидеть? Некоторые ученые говорят, что это самая главная молекула в живой природе. Она несет информацию о нашей наследственности.

ДНК присутствует в каждой живой частице каждого живого существа. Она содержит уникальный код внешности и функционирования отдельной особи.

Во всех тканях организма, как животного, так и растения, ДНК, как правило, одинакова. Отличаются эти ткани тем, что в одних из них помимо вещества наследственности больше почти ничего нет, например, в молоки селёдки, а в других, таких, как костная ткань, содержание ДНК относительно невелико.

3.4. Проведение опытов

1. Я порезал и отмерил 150 г. брокколи в чашу блендера.

2. Добавил в чашу соль на кончике чайной ложки и 250 мл. дистиллированной воды.

3. Перемолол блендером.

4. Получившуюся смесь процедил через марлю.

5. Из чаши перелил в стакан, чтобы получилось половина.

6. Добавил 1 столовую ложку средства для мытья посуды.

7. Добавил в смесь 1 столовую ложку свежевыжатого ананасового сока.

8. Наклонил стакан и медленно по стенке налил охлажденный 95% этиловый спирт.

9. Теперь ДНК плавает в растворе сама по себе.

10.Через несколько минут всплыли полупрозрачные нити, это и есть ДНК, то ради чего затевался весь эксперимент.

11.Подцепив хлопья шпателем, я поместил ее на стекло и начал рассматривать под микроскопом. (Приложение № 13).

Для выделения ДНК в домашних условиях я также использовал банан, и лук. (Приложение № 14, 15)

Мои практические выводы

Я сравнил получившиеся результаты, который позволяет сделать вывод о том, что больше всего нитей появилось в брокколи – образец № 1, меньше в банане – образец № 2, а в луке – образец № 3, лишь малое количество хлопьев. Кристаллы ДНК в виде хлопьев я увидеть смог. (Приложение № 16).

Для того чтобы увидеть отдельные молекулы, понадобится достаточно сильный микроскоп. В моём распоряжении был школьный микроскоп.

Я смог увидеть слабые очертания цепочки ДНК! Под микроскопом у лука цепочка наиболее четко видна. (Приложение № 17)

Конечно, без специального, профессионального микроскопа и специальных приборов, и реактивов увидеть структуру молекулы и определить гены я не смогу.

Заключение

Мне хочется познать, осмыслить окружающий мир, проникнуть в его тайны. Мне всегда было интересно: что происходит вокруг человека. Важность науки – бесспорна.

Я с радостью и большим интересом приступил к новому исследованию. Понимая, что научные достижения формируют у человечества систему научных взглядов на мир, научное мировоззрение, оказывают большое влияние на развитие мышления человека вообще.

На основе накопленного материала, я, как настоящий исследователь, осуществлял поиск новых для себя путей развития науки.

В итоге своей работы я приобрел знания о строении, функциях молекулы ДНК, а в процессе выполнения практической работы я смог наблюдать за происходящими процессами, что является подтверждением моей гипотезы.

Теперь я имею представление о простейших методах биотехнологии на примере выделения кристаллов ДНК.

Тема моей исследовательской работы представляет теоретический и практический интересы, потому что в настоящее время по мере развития пандемии Covid-19 вызывающий это заболевание коронавирус SARS-CoV-2 5продолжает мутировать, то есть изменяться. А значит, меняются и его свойства, причем новые штаммы вполне могут представлять большую угрозу - например, легче передаваться от человека к человеку или вызывать более тяжелые заболевания. Я уверен, что понимание самой сути ДНК позволит создать человечеству суперлекарство от всех известных болезней. Именно в этом я вижу актуальность своей исследовательской работы.

Список использованных источников и литературы:

Франк-Каменецкий М. Самая главная молекула. От структуры ДНК к биомедицине XXI века/ М. Франк-Каменецкий; - М.: Альпина нон-фикшн, 2017. – 336

Чебышев Н. В., Гузикова Г. С., Лазарева Ю. Б., Ларина С. Н. Биология. Новейший справочник. – М.: Махаон, 2007. -512.

«101 дело, которое нужно успеть сделать до того, как повзрослеешь». Опубликованоиздательством Hinkler Books Pty Ltd 45-55 Fairchild Street Heatherton Victoria 3202 Australia /www.hinklerbooks.com/ Hinkler Books Pty LTD 2009

https://ria.ru/20180425/1519327329.html

https://ru.wikipedia.org

Приложение

Приложение № 1. Британские ученые Джеймс Дьюи Уотсон и Фрэнсис Гарри Комптон Крик

Приложение № 2. Швейцарский биолог Иоганн Фридрих Мишер

Приложение № 3. Американский генетик Томас Хант Морган

Приложение № 4. Морис Уилкинс и Розалинда Франклин

Приложение № 5. Клетка.

Приложение № 6. Строение клетки.

Приложение № 7. Нуклеотиды аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц).

Приложение № 8. Двойная спираль.

Приложение № 9. Вопрос-1. Знаете ли вы что такое молекула ДНК?

Приложение № 10. Вопрос-2. Какова основная функция ДНК?

Приложение № 11. Вопрос-3. В каких условия можно выделить молекулу ДНК?

Приложение № 12. Книга «101 дело, которое нужно успеть сделать до того, как повзрослеешь».

Приложение № 13. Проведение опытов.

Мои наблюдения

Фотофакты

Научные объяснения

     

1. Я порезал и отмерил 150 г. брокколи в чашу блендера.

 

Я взял по 150 граммов овощей, потому что они примерно так и весили, я только отрезал немного, чтобы было ровно.

2. Добавил в чашу соль на кончике чайной ложки и 250мл. дистиллированной воды.

 

Я добавил дистиллированную воду и немного соли для того, чтобы клетки не полопались раньше времени. Давление внутреннего содержимого на клеточную мембрану изнутри уравновешивают давлением соляного раствора снаружи. Поваренная соль, то есть хлорид натрия в растворе находится в виде положительно заряженных ионов натрия и отрицательно заряженных ионов хлора. ДНК в растворе также распадается на ионы, и ее кислотный остаток будет иметь отрицательный заряд, который и будет притягиваться к положительно заряженным ионам натрия.

3. Перемолол блендером.

 

Это очень важный этап – механическое разрушение тканей, чтобы потом было легче воздействовать на них химическими веществами. Растительные клетки окружены толстой клеточной стенкой, именно поэтому для её разрушения необходимо активное механическое воздействие. Должна получиться однородная масса, кашица с соком.

4. Получившуюся смесь процедил через марлю.

 

Фильтрация нужна для того, чтобы механически удалить из клеточной суспензии всевозможные примеси, в том числе, крупные куски ткани — всё равно те вещества, которые я собираюсь добавить в смесь, не смогут проникнуть глубоко внутрь клетки, и для выделения ДНК они окажутся бесполезными.

5. Из чаши перелил в стакан, чтобы получилось половина.

 

Не стоит наливать слишком много раствора в ёмкость, туда предстоит ещё много чего налить, к тому же, если смеси будет в избытке, её будет трудно перемешать.

6. Добавил 1 столовую ложку средства для мытья посуды.

 

Жидкость для мытья посуды (детергент) здесь играет роль разрушителя мембран клеток, чтобы молекула ДНК смогла выйти в раствор.

Мембраны клеток сделаны из жиров и белков и средство для мытья посуды растворит мембрану точно также как растворяет жиры и белки на грязной посуде.

7. Добавил в смесь 1 столовую ложку свежевыжатого ананасового сока.

 

Я перехожу к очистке ДНК от остаточных белков с помощью специальных ферментов, способных разрушать эти молекулы. Именно такие вещества содержит сок ананаса. Эти ферменты — тоже белки, поэтому ананас, из которого выжимают сок, должен быть свежим, поэтому я взял свежий ананас при помощи блендера, измельчил и пропустил сок через марлю.

8. Наклонил стакан и медленно по стенке налил охлажденный 95% этиловый спирт.

 

Чем более холодный спирт, тем хуже растворяется ДНК, поэтому я заранее убрал спирт в морозилку. Заменить этиловый спирт чем-то другим спиртосодержащим веществом нельзя. Если концентрация спирта будет низкой и упадёт при смешивании с водной фазой до 60-65%, ДНК в кристаллическое состояние не перейдёт. Отчасти именно по этой причине наливать спирт в пробирку с ДНК-содержащей смесью следует осторожно, наслаивая его сверху. Тогда нижние слои спирта частично смешаются с раствором ДНК, начнётся процесс кристаллизации нуклеиновых кислот, и они всплывут на поверхность (где спирт более концентрированный).

9. Теперь ДНК плавает в растворе сама по себе. Белки больше не цепляются за неё, нужно собрать молекулы ДНК в один комок и сделать их видимыми.

 

При добавлении спирта ДНК изменяет свою пространственную структуру, превращается в большие конгломераты (комплексы) и выпадает в виде осадка.

10.Через несколько минут всплыли полупрозрачные нити, это и есть ДНК, то ради чего затевался весь эксперимент.

 

Так получилось, потому что после добавления спирта начался процесс кристаллизации нуклеиновых кислот.

11.Подцепив хлопья шпателем, я поместил ее на стекло и начал рассматривать под микроскопом.

 

Чистые кристаллы ДНК похожи на клубки спутанных нитей (хлопья), но не надо забывать, что видно именно кристаллы вещества, а не его макромолекулы, и сказать по их внешнему виду, какие гены содержит выделенная мной нуклеиновая кислота, конечно, невозможно. Чтобы узнать это, придётся снова растворять ДНК. Впрочем, «прочесть» последовательность нуклеотидов в домашних условиях, увы, невозможно, для этого нужны не только специальные приборы, но и дорогие реактивы.

12.Под микроскопом видно слабое очертание цепочки ДНК

 

Длинные белёсые нити, плавающие в растворе, это не отдельные молекулы ДНК, это скопления молекул, изменивших свою пространственную структуру под воздействием ионов натрия и спирта.

Приложение № 14. Опыт выделение ДНК из банана.

Мои действия:

Я почистил, порезал и отмерил 150 грамм банана;

Добавил в чашу соль, воду;

Перемолол блендером;

Получившуюся смесь процедил через марлю;

Из чаши перелил в стакан, чтобы получилось половина

Добавил 1 столовую ложку средства для мытья посуды;

Добавил в смесь 1 столовую ложку свежевыжатого ананасового сока;

Наклонил стакан и медленно по стенке налил охлажденный 95% этиловый спирт.

Далее, всплыли хлопья, это и есть ДНК, так получилось, потому что после добавления спирта начался процесс кристаллизации нуклеиновых кислот.

Подцепив хлопья палочкой, я поместил ее на стекло и начал рассматривать под микроскопом.

Под микроскопом видно слабое очертание цепочки ДНК. Опыт получился.

Приложение № 15. Выделение ДНК из лука.

Мои действия:

Я почистил, порезал и отмерил 150 грамм лука;

Добавил в чашу соль, воду;

Перемолол блендером;

Получившуюся смесь процедил через марлю;

Из чаши перелил в стакан, чтобы получилось половина;

Добавил 1 столовую ложку средства для мытья посуды;

Добавил в смесь 1 столовую ложку свежевыжатого ананасового сока;

Наклонил стакан и медленно по стенке налил охлажденный 95% этиловый спирт.

Далее, всплыли хлопья, это и есть ДНК, так получилось, потому что после добавления спирта начался процесс кристаллизации нуклеиновых кислот.

Подцепив хлопья палочкой, я поместил ее на стекло и начал рассматривать под микроскопом.

Под микроскопом видно слабое очертание цепочки ДНК. Опыт получился.

Приложение № 16. Нити ДНК.

Образец № 1. Брокколи Образец № 2. Банан Образец № 3. Лук

Приложение № 17. Очертания цепочки ДНК.

Образец № 1. Брокколи Образец № 2. Банан Образец № 3. Лук

1 Дрозофи́лы (лат. Drosophila от др.-греч. δρόσος — роса, влага + φιλέω — любить) — плодовые мухи, род мелких насекомых семейства плодовых мушек (Drosophilidae) отряда двукрылых (Diptera). 

2 Органоид - то же, что органелла. Орган, выращенный в искусственных условиях.

3 Наноме́тр (от лат. nanos — карлик и др.-греч. μέτρον — мера, измеритель; русское обозначение: нм; международное: nm) — дольная единица измерения длины в Международной системе единиц (СИ), равная одной миллиардной части метра (то есть 10−9 метра).

4 Атомная единица массы (а.е.м.) – единица измерения массы атомов и молекул.

5 SARS-CoV-2 (Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2), он же 2019-nCoV (2019-Novel Coronavirus) – штамм коронавируса, из рода бетакоронавирусов (Betacoronavirus), обнаруженный в конце 2019 года у больных с пневмонией в Китае и по состоянию на начало 2020 года получивший широкое распространение по всему миру.

Просмотров работы: 80