DNAの抽出

トップ＞新編生物I＞第３部　遺伝＞実験5〔観察〕　DNAの抽出

実験５〔観察〕　DNAの抽出

教科書p.93　　所要時間１～2時間

【指導目標】　ニワトリの肝臓など，DNAを多く含む試料から，DNAの分子を抽

出し，ガラス棒にまきとる。実験の過程を通じて，細胞内におけるDNAの存在の

しかたを類推できるように指導する。

　DNA分子は，何重ものらせんをつくって折り曲げられ，圧縮されて小さい核の中

に入っている。たとえば，ヒトをつくっている細胞1個の核の中にあるDNAをほ

ぐして1本の糸にすると，その長さは約2mに達すると計算できる。

　この実験では，材料の組織からDNAを細胞の外にとり出し, タンパク質は熱に弱

く，DNAは比較的熱に強い性質を利用してタンパク質を除き，次いで糸をつむぐよ

うにして長いDNA分子を抽出する。

【準備】　材料；動物では冷凍したニワトリの肝臓，またはブタの肝臓，おろし金，

ビーカー，ガラス棒，ガーゼ，ろ紙，0.3％トリプシン溶液，エタノール， 12％食

塩水，氷，蒸留水，メチレンブルーや酢酸オルセインなどの染色液

【準備上の留意点】

(1)　購入したニワトリの肝臓は，冷凍して保存しておく。20gは1匹分のやく半分。

ニワトリの肝臓が手に入らないときはブタでもよい。動物性材料として，ほかに魚

(タラなど)の精巣もよい材料である。発展に示したが，植物材料としては，ブロッ

コリーなども利用できる。

(2)　従来はタンパク質の除去のためにクロロフォルムなど，有害な有機溶剤をもち

いていたが，今回の方法では，酵素トリプシンによる分解と熱変性によりタンパク

質を沈殿・除去するので，安全な実験が可能になった。

(3)　トリプシン溶液の濃度は0.3％に調整する。pH7～8のリン酸緩衝液に溶かすの

が望ましいが，水道水でもよい。ビーカーを氷水中で氷冷しながら調整し，使用ま

でつけておくとよい(トリプシンの自らの分解を防ぐ)。保存は冷凍にしておく。ト

リプシン溶液の代りに洗剤液(150mlの水に台所用洗剤を一押し)を使うこともでき

る。

(4)　12％食塩水。トリプシン溶液とともにすりつぶした材料と食塩水をあわせて最

終濃度が1～2mol/lになるようにする。

(5)　エタノールはあらかじめ冷やしておく。

(6)　エタノールやろ液を冷やすため，多量の氷を用意して発泡スチロールの保温性

のよい箱などに入れておくとよい。

【方法上の留意点】

(1)　材料を凍らせることで細胞を破壊し，DNAを抽出しやすくするので，直前ま

で冷凍庫に入れておく。

(2)　ここではおろし金ですりおろしてから，乳鉢中でトリプシン溶液を加えてすり

つぶす方法を示した。この過程でDNAと混在しているタンパク質が分解される。

おろし金がなければ，はじめから乳鉢中ですりつぶしてもよい。

ミキサー中でトリプシン溶液と共に粉砕する方法もある。トリプシン溶液の代り

に洗剤液でもよい。ミキサーで行う方法の目安としては肝臓100gに洗剤液150ml，

氷50gで2分間連続粉砕。これをビーカーに入れ，各班に30 mlずつ配る。　

(3)　食塩水を約40 ml (いままでの容量とほぼ等量)加えて軽く混ぜる。どろっとし

た感じになればよい。ここまではなるべく手早く(5分以内で)進めるようにする。

(4)　乳鉢からビーカーに移し，100℃で5分間加熱する。湯煎する方法もある。赤

みがかった肝臓の色が白く変わるまで加熱する。ここではDNAは壊れやすい状態

にあるので，やさしく作業する。過熱によりタンパク質が凝固して除かれる。

(5)　手で触れるくらいの温度になったら，4枚重ねのガーゼでろ過する。この段階

では粘性が高いので，ガーゼかさらしでこし，精製時はろ紙を使う。ろ液は氷中で

冷やすとよい。

従来は遠心分離機で沈殿するタンパク質とDNAを分けていたが，2回に分けてろ

過することで，手軽に行え，時間も短縮された。

(6)　冷やしたろ液に，あらかじめ冷やしておいたエタノールを静かに入れ，ガラス

棒で静かにかき混ぜる。低温のほうがDNAが沈殿しやすい。白っぽい沈殿物とし

てDNAが出てくる。エタノールの量は溶液量の2～3倍。入れすぎても心配はない。

DNAは繊維状なので，ガラス棒に絡みついてくる。

(7)　ガラス棒に巻きついたものが粗DNA。巻きとったDNAを別のビーカーにとり，

できるだけエタノールをとり除く。巻きとったあと，さらにガラス棒でかき混ぜて

塩溶液とエタノールをよく反応させ，なるべく多くのDNAをとる。

(8)　(3)の食塩水を加える過程から繰り返して，DNAを精製する。エタノールが残

っていると，DNAが食塩水によく溶けないので，エタノールはできるだけとり除く。

再び(3)の過程にもどり，食塩水を20～30 ml加えて粗DNAを溶かし，再度の加熱

後，ろ過・冷却し，エタノールを入れてDNAを沈殿させる。精製の操作は繰り返

すと収量が減るが，純度は増す。煮沸後のろ過は，粘性が下がったらろ紙で行う。

熱いうちにろ過したほうがろ過しやすい。エタノールを加えると液の境界線あたり

にDNAが白く出てくる。エタノールは静かに加える。

【考察】　抽出できたものが，確かにDNAであるかを確かめるのはむずかしい。

ここでは，細胞の観察で核(染色体)を染めた染色液で，得られたDNAが染まれば抽

出したものがDNA (核からの抽出物)であるとする。

　得られたDNAを食塩水に溶かし，その食塩水を割り箸や筆にとり，ろ紙に文字

や絵を書いてみる。そのろ紙をドライヤーで乾かした後，メチレンブルーなどのう

すい染色液につけて染色する。水で染色液を洗い流すと，文字や絵の部分が濃く染

まって浮き出て見える。

【発展】　植物材料として，ブロッコリーはよい材料である。茎を除く「つぼみ」

の部分でDNAが抽出できる。ブロッコリーの場合，方法(2)の粉砕は，一気に70 ml

の洗剤液と氷30ｇを加えて4分間の連続粉砕がよいとされる。

方法(3)で，ブロッコリーは水分が多いので，食塩の濃度が1～2mol/lになるよう

直接食塩を入れる方法がよい。粉砕した液全体がどろっとした感じになればよい。

【参考】　従来クロロフォルムや遠心分離をもちいた方法は，時間もかかる実験だ

った。改良された本実験は，準備のしかたによって1～2時間で行えるようになっ

た。本実験は，1998年東レ理科教育賞を受賞した森田保久先生の方法をもとにして

いる。同先生のウェブページに方法が詳しく紹介されている。

http://village.infoweb.ne.jp/~yasuhisa/hisa1.htm