НАБІР ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ
ДНК ІНСТРУКЦІЯ Зміст
Вступ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
Рекомендації для дорослих, які наглядають за дітьми . . . . . . . . . . . . .
6
Інформація про першу допомогу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
Правила безпеки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
Склад набору. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
Це цікаво! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Що таке генетична експертиза ДНК людини? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Експеримент № 1. Як виділити ДНК із полуниці? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Це цікаво! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Експеримент № 2. Збір ДНК гороху. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Це цікаво! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
ДНК — це одна з найважливіших молекул, яка містить всю спадкоємну інформацію про організм. Молекула ДНК має вигляд подвійної спіралі. Існують навіть пам’ятники ДНК.
ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) бере участь у синтезі білка й передачі генетичної інформації в організмах живих істот — рослин, тварин і в одноклітинних організмах. У складних організмах ДНК міститься в клітинному ядрі. Кожна клітина має окремий генетичний код, за винятком червоних кров’яних тілець, які не мають клітинного ядра. Клітини живих організмів використовують ДНК або її фрагменти для утворення білка, необхідного для їхнього правильного функціонування.
4
Назва ДНК регулярно з’являється в телевізійних програмах, газетних статтях і детективних фільмах. У клітинах живих організмів міститься клітинне ядро, а в ньому нуклеїнові кислоти ДНК і РНК. Хоча ці кислоти хімічно схожі одна на одну, у клітинах вони відіграють різні ролі.
А чи можна виділити ДНК на кухні з продуктів? Сьогодні будемо добувати ДНК із полуниці.
5
УВАГА!
Не призначено для дітей віком до 3 років, містить дрібні деталі, що несуть небезпеку задушення! Тільки для дітей старше 5 років. Використовувати під безпосереднім наглядом дорослих. Вивчити попередньо інструкцію із застосування, дотримуватися її в ході роботи.
РЕКОМЕНДАЦІЇ ДЛЯ ДОРОСЛИХ, ЯКІ НАГЛЯДАЮТЬ ЗА ДІТЬМИ Вивчіть інструкцію, правила безпеки й інформацію щодо надання першої медичної допомоги, дотримуйтеся й зберігайте їх як довідковий матеріал. Виконуйте тільки ті досліди, які описані в інструкції. Даний набір для дослідів призначений тільки для дітей віком старше 8 років. Ураховуйте особливості розвитку дітей навіть у межах однієї вікової групи. Дорослі, що наглядають за дітьми, мають об’єктивно оцінювати всі досліди, які підходять для даної категорії дітей і не викликають для них небезпеки. Інструкція має допомогти дорослим, що наглядають за дітьми, оцінити кожний дослід з погляду його адекватності для конкретної дитини. Перед початком дослідів дорослі, що наглядають за дітьми, мають провести бесіду з дітьми щодо правил безпеки. Речовини в одноразовій упаковці мають бути використані повністю в ході одного експерименту, тобто після відкриття упаковки.
6
Зона проведення дослідів має бути просторою, добре освітленою й провітрюваною й знаходитися подалі від місць зберігання харчових продуктів, але поруч із водопроводом.
ІНФОРМАЦІЯ ПРО ПЕРШУ ДОПОМОГУ У випадку потрапляння в очі: відкриті очі рясно промити водою. Терміново звернутися до лікаря. При ковтанні: прополоскати рясно водою рот, випити свіжої води. Не викликати блювоту. Терміново звернутися до лікаря. У випадку вдихання: вивести потерпілого на свіже повітря. У випадку контакту зі шкірою й одержання опіку: уражену ділянку шкіри промивати рясно водою протягом 10 хв. Якщо виникають сумніви, негайно звернутися до лікаря. У випадку травми необхідно звернутися до лікаря. Телефон лікарні:
ПРАВИЛА БЕЗПЕКИ Проводити експеримент тільки під наглядом дорослих. Перед використанням вивчити інструкцію, дотримуватися й зберігати її як довідковий матеріал. Не допускати в зону проведення дослідів маленьких дітей і тварин. Зберігати набір для експериментів у місці, недоступному для дітей віком до 5 років. Не їсти, не пити в зоні експериментів. Не використовувати обладнання, не включене в набір або не рекомендоване в інструкції із застосування.
7
За допомогою цього набору, застосовуючи методи, дуже схожі на процедури, що їх використовують в лабораторіях, ти виділиш ДНК полуниці (банана, ківі). Для проведення експерименту можеш також використовувати інші фрукти або овочі. Досліди можна проводити вдома або в шкільній лабораторії.
СКЛАД НАБОРУ:
Штатив для пробірок
Лійка
Пластикові стаканчики
Ложка Дерев’яна паличка Піпетка 8
Пробірки
Сіль
Фільтрувальний папір
Захисні окуляри Захисні рукавички
Поліетиленові пакети із застібкою
Мийний засіб
9
Покрокова інструкція
ЦЕ ЦІКАВО!
Зазначена нижче інформація щодо ДНК не тільки кумедна, але й цікава, значима. ДНК знаходиться в кожній клітині твого тіла (за винятком червоних кров’яних тілець). хромосома
нуклеосома ген
гистон ДНК
ядро
нуклеотиди
клітина
Структура ДНК
Відрізки ДНК, які є одиницями спадковості й визначають спадкові ознаки рослин і тварин, називають генами. Повний набір генетичних чинників, що містяться в редукованому числі хромосом даної особини, — це геном. Учені вважають, що геном людини містить 20 000 — 25 000 генів.
10
ДНК несе надзвичайно цінну для живих організмів інформацію. До складу її хімічної структури входять аденін, цитозін, гуанін і тімін, які допомагають нам рости, розвиватися й правильно рухатися. Людський організм складається з 100 трильйонів клітин.
М’язові клітини під мікроскопом
Якщо з’єднати між собою всі ланцюжки ДНК, що перебувають у людському організмі, то отримана нитка була б у кілька сотень разів довшою від відстані між Землею й Сонцем (Сонце знаходиться на відстані приблизно 150 мільйонів кілометрів від Землі).
11
ЩО ТАКЕ ГЕНЕТИЧНА ЕКСПЕРТИЗА ДНК ЛЮДИНИ?
Генетична експертиза ДНК заснована на порівнянні індивідуальних маркерів осіб, чиї родинні зв’язки потрібно підтвердити чи спростувати. Кожна людина несе в собі свого роду «біологічний документ», який не може бути загублений, — це ДНК людини. ДНК — це унікальне білкове з’єднання, що зберігає всю інформацію про нас.
За допомогою генетичної експертизи можна розв’язати наступні питання: R установлення батьківства чи материнства; R установлення близького споріднення (дядько, тітка, бабуся, дідусь, племінниця, племінник); R установлення двоюрідного споріднення; R установлення зведеного споріднення (брат, сестра); R експертиза близнюків; R криміналістичний аналіз ДНК при розслідуванні різного виду злочинів. Для виділення ДНК використовуються стандартні зразки — ротові мазки, а також нестандартні (волосся, нігті, шматочки шкіри й ін.).
12
ЦЕ ЦІКАВО!
Понад 99 % генетичного коду усіх людей подібні. Всього-на-всього 1 % вирішує, наскільки ми індивідуальні. У батьків і їхніх дітей ДНК однакова на 99,5 %.
Щоб записати весь генетичний код людини, треба працювати 50 років по 8 годин щодня, записуючи зі швидкістю 60 слів за хвилину.
13
Експеримент № 1
Як виділити ДНК із полуниці?
Тобі знадобляться з набору: поліетиленовий пакет із застібкою. Додатково: фрукти на вибір (банан, ківі, полуниця).
ЧАСТИНА 1 Візьми будь-які свіжі ягоди (полуницю, банан, ківі). Добре їх помий і виклади на серветку, щоб просохли. Почисть їх від зайвих елементів (хвостики – у полуниці, шкірка у банана) (фото 1). Візьми з набору пакетик із застібкою й поклади в нього ягоди (фото 2). Закрий пакет і добре розімни в ньому ягоди до однорідної маси (фото 3).
Чому треба роздавлювати фрукти?
Фрукти треба роздавити, щоб розділити тканини на одиничні клітини.
14
ЧАСТИНА 2 Тобі знадобляться з набору: сіль, мийний засіб, ложка. Додатково: вода. Візьми з набору стаканчик і насип у нього одну ложку солі (фото 1). Додай до солі 2 ложки мийного засобу (фото 2). Сіль
Мийний засіб
Додай в отриману суміш 100 мл води. Добре розмішай (фото 3). Візьми пакет з роздавленими ягодами й додай до нього розчин (фото 4). Добре помни, щоб рідини змішалися.
Навіщо ми використовуємо мийний засіб?
Додавання детергенту викликає розпад клітинних мембран (які складаються з ліпідів, тобто жирів), і внутрішнє середовище клітини потрапляє в розчин.
Навіщо нам сіль?
Іони кухонної солі оточують частки ДНК. При високій концентрації солі в присутності етанолу (алкоголю) ДНК змінює свою просторову структуру й вибивається, утворюючи агрегати (характерні довгі нитки).
Яку роль відіграє температура?
Після звільнення з внутрішнього середовища клітини ДНК загрожує розкладання (розпад на структурні елементи) і фрагментація. Низька температура гальмує активність білків (ензимів), які розкладають ДНК, а наявність солі збуджує осадження цих білків з розчину.
15
ЧАСТИНА 3 Тобі знадобляться з набору: штатив для пробірок, пробірки, лійка, фільтрувальний папір, піпетка. Додатково: охолоджений етанол (етиловий спирт). Візьми з набору штатив і постав у нього пробірку (фото 1). Встав у пробірку лійку (фото 2). Візьми фільтрувальний папір, згорни його у формі конуса й встав у лійку (фото 3).
16
Візьми пакет з ягідним розчином. Профільтруй розчин через лійку з фільтрувальним папером до рівня нижче середини пробірки (фото 4). Додай у пробірку з відфільтрованим розчином 10 мл етилового спирту (фото 5). УВАГА! СПИРТ ЦЕ ВОГНЕНЕБЕЗПЕЧНА РЕЧОВИНА. БЕРЕ ЖИ ЙОГО ВІД ВОГНЮ. Спостерігай за реакцією, що відбувається (фото 6). Спробуй дістати й розглянути нитки ДНК. Тепер для порівняння можеш спробувати поекспериментувати з іншими фруктами. Що ти бачиш?
Спирт
Розчин
Чому для проведення досліду необхідний спирт?
Спирт містить 95,6% етанолу, який дозволяє осадити ДНК із водяного розчину. ДНК утворює маленькі, схожі на нитки білі пластівці. Їх можна навіть накрутити на зубочистку чи на паличку й витягти з розчину.
Чому спирт має бути холодним?
Етиловий спирт має бути якомога холоднішим, його, як мінімум, треба остудити в льоді, бо теплий не осадить ДНК ефективно. Спробуй провести експеримент, застосовуючи спирт кімнатної температури, і ти помітиш різницю.
17
ЦЕ ЦІКАВО! ДНК — дуже нестійка структура, яка зазнає ушкодження сто разів на день. Ушкодження ДНК — результат помилок у генетичному коді, впливу ультрафіолетового опромінення чи впливу інших зовнішніх чинників.
Хоча організм людини має багато механізмів репарації ДНК, але деякі ушкодження структури ДНК неможливо виправити. Як наслідок, це викликає всякого роду мутації. Деякі з них безпечні, інші навіть корисні, але є й такі, які стають причиною злоякісних новоутворень.
Нормальний соняшник
Соняшник-мутант
18
Меланізм — це генна мутація, через яку забарвлення тіла тварини набуває чорного або темно-коричневого кольору. Меланізм досить широко розповсюджений у природі, і ми можемо зустріти чорних представників самих різних видів.
Альбінізм — це генетична мута ція, при якій в організмі немає меланіну. Ця мутація виражається у відсутності в шкірі, волоссі, нігтях, пігментній і райдужній оболонках ока пігменту меланіну. Назва «альбінізм» походить від латинського слова «albus», яке переводиться як білий.
ДНК людини збігається з ДНК капусти приблизно на 40—50 %.
19
Експеримент № 2
Збір ДНК гороху
ДНК присутній у кожній живій істоті. Однак її неможливо побачити неозброєним людським оком. За допомогою досліду «Збір ДНК гороху» ти зможеш побачити й навіть сфотографувати ДНК. Тобі знадобляться з набору: сіль, мийний засіб, ложка, дерев’яна паличка. Додатково: горох (свіжий або заморожений), вода, блендер, сито із дрібними отворами, чашка, етиловий спирт. Помісти горох, сіль і холодну воду в блендер і подрібнюй протягом 15—30 секунд (фото 1). Проціди отриману горохову суміш через сито в чашку. Додай 2 ложки мийного засобу (фото 2). Перемішай, уникаючи сильного збовтування. Дай постояти протягом десяти хвилин.
1 столова ложка гороху
1 чайна ложка солі 100 мл воды
15-30 секунд
20
мийний засіб
ะ ั ะทั ะผะธ ั ั ะปั ั ั ั ะฒะฐะปั ะฝะธะน ะฟะฐะฟั ั , ะทะณะพั ะฝะธ ะนะพะณะพ ั ั ะพั ะผั ะบะพะฝั ั ะฐ, ะฒั ั ะฐะฒ ั ะปั ะนะบั . ะ ั ะพั ั ะปั ั ั ั ะน ะณะพั ะพั ะพะฒั ั ั ะผั ั ั ะตั ะตะท ะปั ะนะบั ะท ั ั ะปั ั ั ั ะฒะฐะปั ะฝะธะผ ะฟะฐะฟะตั ะพะผ ั ะฐะบ, ั ะพะฑ ะฟั ะพะฑั ั ะบะฐ ะฑั ะปะฐ ะทะฐะฟะพะฒะฝะตะฝะฐ ะผะตะฝั ะต ะฝั ะถ ะฝะฐะฟะพะปะพะฒะธะฝั (ั ะพั ะพ 3). ะ ะบั ั ะฐั ะฝะพ ะทะฐะปะธะน ั ะฟั ะพะฑั ั ะบั ั ั ั ะปั ะบะธ ะถ ั ะฟะธั ั ั , ั ะบั ะปั ะบะธ ะฑั ะปะพ ั ั ะผั ั ั (ั ะพั ะพ 4). ะ ะฑะตั ะตะถะฝะพ ะฟะตั ะตะผั ั ะฐะน ะดะตั ะตะฒโ ั ะฝะพั ะฟะฐะปะธั ะบะพั , ั ะฝะธะบะฐั ั ะธ ะทะฑะพะฒั ั ะฒะฐะฝะฝั .
ะกะฟะพั ั ะตั ะตะถะตะฝะฝั
ะ ะ ะ ั ะท ะณะพั ะพั ะพะฒะพั ั ั ะผั ั ั ะฑั ะดะต ะฒะธะดั ะปั ั ะธั ั ะฒ ั ะฟะธั ั ั ะฒะธะณะปั ะดั ะฒะพะปะพะบะฝะธั ั ะพะณะพ ะทะณั ั ั ะบั (ั ะพั ะพ 5). ะกั ะพั ะพะณั ะฐั ั ะน ั ะฒะพั ั ะฟะพั ั ะตั ะตะถะตะฝะฝั ะฟั ะด ั ะฐั ะตะบั ะฟะตั ะธะผะตะฝั ั .
ั ะฟะธั ั
ะณะพั ะพั ะพะฒะฐ ั ั ะผั ั
21
ЦЕ ЦІКАВО! Більша частина ДНК людини схожа на ДНК багатьох тварин, рослин і навіть мікроорганізмів. У таблиці зазначені числа, які показують, скільки подібностей має людина з іншими організмами (ці дані постійно обновляються разом із розвитком знань про ДНК).
ВИД
СКІЛЬКИ В НАС ПОДІБНИХ ГЕНІВ?
Шимпанзе
98%
Миша
92%
Риба
76%
Фруктова мушка
51%
Бур’ян
26%
Кишкова паличка
18%
Ти знаєш, що ДНК людини на 50 % схожі на банан?