مولکول DNA یا دئوکسی ریبونوکلئیک اسید، حامل اطلاعات ژنتیکی در اکثر موجودات زنده است. در حالی که برخی باکتری‌ها از RNA به عنوان کد ژنتیکی خود استفاده می‌کنند، DNA در سایر موجودات زنده به عنوان منبعی برای استخراج در آزمایش‌ها کاربرد دارد.

استخراج و جداسازی DNA فرآیندی ساده است که امکان مطالعه و آزمایش‌های بیشتر بر روی این مولکول حیاتی را فراهم می‌کند. با استخراج DNA، دریچه‌ای به سوی دنیای ژنتیک و رمز و رازهای حیات گشوده می‌شود.

مواد و لوازم مورد نیاز برای استخراج DNA

برای استخراج DNA می‌توانید از منابع مختلفی استفاده کنید، اما برخی از آن‌ها عملکرد بهتری دارند. نخود فرنگی (به خصوص نخود فرنگی لپه شده خشک) یک انتخاب عالی است. برگ اسفناج، توت‌فرنگی، جگر مرغ و موز نیز گزینه‌های مناسبی هستند. توجه داشته باشید به دلایل اخلاقی، از استخراج DNA از انسان‌ها یا حیوانات خانگی زنده خودداری کنید.

همچنین، اطمینان حاصل کنید که نمونه شما حاوی مقدار زیادی DNA باشد. استخوان‌ها، دندان‌ها و پوسته‌های قدیمی عمدتاً از مواد معدنی تشکیل شده‌اند و فقط حاوی مقادیر کمی از مواد ژنتیکی هستند.

لیست مواد و لوازم:

• 100 میلی‌لیتر (نصف پیمانه) منبع DNA
• 1 میلی‌لیتر (⅛ قاشق چایخوری) نمک خوراکی (NaCl)
• 200 میلی‌لیتر (1 پیمانه) آب سرد
• آنزیم برای دناتوره کردن پروتئین (به عنوان مثال، پودر نرم‌کننده گوشت، آب آناناس تازه یا محلول شستشوی لنز تماسی)
• 30 میلی‌لیتر (2 قاشق غذاخوری) مایع ظرفشویی
• الکل مالشی 70-90٪ یا سایر الکل‌های ایزوپروپیل یا اتیل
• مخلوط‌کن (بلندر)
• صافی
• لیوان یا کاسه
• لوله آزمایش
• نی یا سیخ چوبی

انجام فرآیند استخراج DNA

1. مخلوط کردن: 100 میلی‌لیتر منبع DNA، 1 میلی‌لیتر نمک و 200 میلی‌لیتر آب سرد را به مدت 15 ثانیه در مخلوط‌کن با سرعت بالا مخلوط کنید. هدف، ایجاد مخلوطی یکنواخت و شبیه سوپ است. مخلوط‌کن سلول‌ها را از هم می‌پاشد و DNA ذخیره شده در داخل آن‌ها را آزاد می‌کند.
2. صاف کردن: مخلوط را از یک صافی عبور داده و داخل ظرف دیگری بریزید. هدف، حذف ذرات جامد بزرگ است. مایع را نگه دارید و ذرات جامد را دور بریزید.
3. اضافه کردن مایع ظرفشویی: 30 میلی‌لیتر مایع ظرفشویی به مایع اضافه کنید. آن را هم بزنید یا بچرخانید تا مخلوط شود. اجازه دهید این محلول به مدت 5 تا 10 دقیقه واکنش نشان دهد.
4. اضافه کردن آنزیم: یک مقدار کم (یک نوک انگشت) از پودر نرم‌کننده گوشت، یا یک مقدار کم از آب آناناس تازه یا محلول شستشوی لنز تماسی به هر ویال یا لوله آزمایش اضافه کنید. محتویات را به آرامی بچرخانید تا آنزیم با آن مخلوط شود. هم زدن شدید باعث شکستن DNA می‌شود و دیدن آن در ظرف را دشوارتر می‌کند.
5. اضافه کردن الکل: هر لوله را کج کنید و الکل را به آرامی از کنار ظرف شیشه‌ای یا پلاستیکی بریزید تا یک لایه شناور روی مایع تشکیل شود. الکل چگالی کمتری نسبت به آب دارد، بنابراین روی مایع شناور می‌ماند. دقت کنید الکل نباید با مایع مخلوط شود. در مرز بین الکل و نمونه، باید یک توده رشته‌ای سفید رنگ مشاهده کنید. این همان DNA است!
6. جمع‌آوری DNA: از یک سیخ چوبی یا نی برای گرفتن و جمع‌آوری DNA از هر لوله استفاده کنید. می‌توانید DNA را با استفاده از میکروسکوپ یا ذره‌بین بررسی کنید یا آن را در یک ظرف کوچک حاوی الکل قرار دهید تا نگهداری شود.

این فرآیند چگونه کار می‌کند؟

اولین قدم، انتخاب منبعی است که حاوی مقدار زیادی DNA باشد. اگرچه می‌توان از هر منبعی DNA استخراج کرد، منابع غنی از DNA در نهایت محصول بیشتری به دست می‌دهند. ژنوم انسان دیپلوئید است، به این معنی که هر مولکول DNA دو نسخه دارد. بسیاری از گیاهان دارای نسخه‌های متعددی از مواد ژنتیکی خود هستند. به عنوان مثال، توت‌فرنگی اکتوپلوئید است و 8 نسخه از هر کروموزوم را دارد.

مخلوط کردن نمونه باعث از هم پاشیدن سلول‌ها می‌شود، بنابراین می‌توان DNA را از سایر مولکول‌ها جدا کرد. نمک و مایع ظرفشویی به حذف پروتئین‌هایی که به طور معمول به DNA متصل هستند کمک می‌کنند. مایع ظرفشویی همچنین چربی‌ها (لیپیدها) را از نمونه جدا می‌کند. آنزیم‌ها برای برش DNA استفاده می‌شوند. چرا باید آن را برش داد؟ DNA به دور پروتئین‌ها پیچیده شده است، بنابراین قبل از جداسازی باید آزاد شود.

پس از انجام این مراحل، DNA از سایر اجزای سلولی جدا می‌شود، اما هنوز باید آن را از محلول خارج کرد. اینجاست که الکل وارد عمل می‌شود. سایر مولکول‌های موجود در نمونه در الکل حل می‌شوند، اما DNA حل نمی‌شود. وقتی الکل (هرچه سردتر باشد بهتر است) را روی محلول می‌ریزید، مولکول DNA رسوب می‌کند تا بتوانید آن را جمع‌آوری کنید.