Chuyên đề Sinh học 12 Chân trời sáng tạo Bài 2: Tách chiết DNA từ tế bào

Các nhà khoa học có thể thu nhận được các phân tử DNA như mong muốn thông qua các phương pháp tách chiết DNA. Các phương pháp này đều dựa trên nguyên lí cơ bản là giải phóng DNA còn nguyên vẹn vào dung dịch tách chiết, loại bỏ các tạp chất để thu nhận DNA tinh sạch.

- Quy trình cơ bản tách chiết DNA từ tế bào gồm các bước:

+ Bước 1 - Chuẩn bị mẫu sinh phẩm: nguồn thu nhận DNA có thể từ tế bào vi khuẩn, mô thực vật hoặc động vật.

+ Bước 2 - Li giải tế bào: phá vỡ màng sinh chất và màng nhân (ở tế bào nhân thực) bằng các tác nhân vật lí hoặc hóa học.

+ Bước 3 - Loại bỏ các thành phần không mong muốn: Loại bỏ các thành phần không mong muốn như carbohydrate, lipid, protein, RNA,... bằng dung môi hữu cơ, gắn DNA lên cột silica, dùng các hạt từ,…

+ Bước 4 - Thu nhận DNA: rửa dịch chiết DNA bằng cách bổ sung các chất để gây kết tủa DNA để loại bỏ các tạp chất còn sót lại để thu nhận DNA tinh khiết.

- Nguyên lí cơ bản của phương pháp tách chiết DNA là giải phóng DNA còn nguyên vẹn vào dung dịch tách chiết, loại bỏ các tạp chất để thu nhận DNA tinh sạch.

- Mục đích của quá trình li giải tế bào: giải phóng DNA vào dịch chiết.

- Cơ chế của quá trình li giải tế bào: Phá vỡ màng tế bào và màng nhân bằng các chất tẩy lưỡng cực, có thể kết hợp với các enzyme như lysozyme, cellulase, chitinase,… để tăng hiệu quả. Ngoài ra, đối với tế bào thực vật cần sử dụng thêm các biện pháp cơ học (nghiền bằng cối, dùng máy xay) hoặc sử dụng enzyme để phá vỡ thành tế bào; mô động vật cần được xử lí bằng enzyme để phá hủy các mô liên kết, cắt bỏ phần mô chết và phần thừa (như mỡ).

Do cấu trúc của các loại tế bào có sự khác nhau nên trong quá trình li giải có thể sử dụng kết hợp một số phương pháp vật lí:

- Tế bào vi khuẩn: quy trình tách chiết đơn giản.

- Tế bào mô thực vật và tế bào động vật: có kích thước lớn nên thường phải nghiền nhỏ trong môi trường chứa nitrogen lỏng thành các hạt mịn để dễ dàng tách chiết DNA.

+ Tế bào thực vật: cần sử dụng thêm các biện pháp cơ học (nghiền bằng cối, dùng máy xay) hoặc sử dụng enzyme để phá vỡ thành tế bào.

+ Tế bào động vật: cần được xử lí bằng enzyme để phá hủy các mô liên kết, cắt bỏ phần mô chết và phần thừa (như mỡ).

Các bước loại bỏ protein:

- Bước 1: Cho hỗn hợp dung môi hữu cơ phenol : choroform (tỉ lệ 1 : 1) để gây biến tính và kết tủa protein.

- Bước 2: Lắc mạnh cho đồng nhất dung môi với dung dịch chiết.

- Bước 3: Li tâm để tách protein và lipid ra khỏi hỗn hợp DNA và RNA.

- Bước 4: Dùng proteinase K để loại bỏ các protein còn lại.

- Bước 5: Dùng pipette hút pha nước để thu nhận hỗn hợp DNA và RNA, tiếp tục loại bỏ các RNA bằng các enzyme ribonuclease.