[일반생물학실험]바나나에서 Genomic DNA 추출

실험 목적

바나나 DNA를 추출하여 관찰하고 DNA에 대해 설명할 수 있다.

실험 이론 및 원리

1. 실험 배경

유전자는 유전의 기본적인 물리적, 기능적 단위이며 DNA로 구성되어 있다. 유전체는 한 개체가 가진 모든 염색체를 구성하는 DNA에 저장된 유전 정보를 의미한다. 염색체는 생명체의 유전 물질을 운반하는 핵상과 단백질로 이루어진 실 같은 구조를 이루고 있으며 염색체에 많은 수의 유전자가 존재한다. 사람은 22쌍의 상염색체과 1쌍의 성염색체를 가지고 있다.

 

DNA는 deoxyribonucleic acid의 약자로 유전정보를 보관 및 보존하는 역할을 한다. DNA의 구성단위는 뉴클레오타이드로 인산, 당, 염기가 포함되어 있다. 인산은 DNA가 수용액에서 음전하를 띠게 한다. 당인 디옥시리보스에는 퓨린염기인 아데닌, 구아닌 그리고 피리미딘 염기인 타이민, 사이토신의 네 가지 중 하나의 염기가 붙어있다. 아데닌은 타이민과 구아닌은 사이토신과 상보적 염기쌍을 이룬다.

 

DNA는 두 가닥의 폴리뉴클레오타이드 결합해 꼬여있는 이중 나선 구조를 이루고 있다. RNA는 ribonucleic acid의 약자로 유전 정보를 이용하여 단백질을 만드는 역할과 유전정보를 보관 및 보존하는 역할을 한다. DNA와 달리 RNA는 단일 가닥으로 이루어져 있으며 당인 리보스에 퓨린염기인 아데닌, 구아닌 그리고 피리미딘 염기인 우라실, 사이토신의 네가지 중 하나의 염기가 붙어있다. 아데닌은 우라실과 구아닌은 사이토신과 상보적 염기쌍을 이룬다. 또한 DNA의 당인 디옥시리보스는 –OH기가 한 개로 –OH기가 두 개인 RNA의 당 리보스와 차이가 있다.

 

실험 기구 및 시약

실험 1.

1) sample인 바나나, 소금, 차가운 에탄올, 저울, 유산지, 증류수, 시약 숟가락

2) 100㎖ 메스실린더, 100㎖ 비커, 지퍼백, 유리막대, 세제가 있다.

 

실험 2.

1) sample인 바나나, 슬라이드 글라스, 커버 글라스, 증류수(생리식염수)

2) 현미경, 휴지(KIMSWIPES), 핀셋(집게)이 있다.

실험 방법

실험 1

1) 바나나 DNA를 관찰하는 실험은 먼저 바나나 껍질을 벗기고 먹는 부분을 1.6cm(약 25g)을 잘라 지퍼백에 넣는다.

 

2) 바나나를 곱게 으깬다.

 

3) 비커에 증류수 50㎖를 넣고, 소금을 0.6g 넣는다.

 

4) 소금을 녹인 용액에 주방용 세제 2㎖를 넣어준다.

 

5) 거품이 나지 않도록 조심스럽게 섞어준다.

6) 만든 용액을 지퍼백 속에 넣고 10분 동안 바나나와 잘 섞어준다.

 

7) 행주 또는 거즈를 이용하여 지퍼백 속의 물질을 걸러 비커에 20㎖ 정도 채워준다.

 

8) 에탄올이 섞이지 않도록 유리막대나 나무젓가락을 이용하여 비커 벽면을 따라 차가운 에탄올 40㎖를 조심스럽게 넣고 30분 정도 그대로 둔다.

 

실험 2

1)바나나의 물관을 관찰하는 실험은 먼저 바나나 껍질의 안쪽에서 굵은 실처럼 보이는 것을 핀셋으로 벗긴다.

 

2)벗겨진 굵은 실 부위를 슬라이드 글라스 위에 올린다.

 

3)커버 글라스를 덮은 후, 커버 글라스가 깨지지 않도록 주의하여 꾹 눌러준다.

 

4)현미경으로 관찰한다.

실험 결과

1. 결과 분석

첫 번째 실험 결과 비커에 바나나의 DNA가 실타래처럼 엉켜있는 것을 확인할 수 있다.

 

두 번째로 바나나의 껍질 안쪽을 벗겨낸 것을 광학현미경으로 관찰한 결과 바나나의 물관을 관찰할 수 있었다.

토의 사항

1. 실험 고찰 

본 실험은 바나나의 DNA를 추출하는 실험이다. 먼저 식물인 바나나는 세포벽을 부수기 위해 지퍼백에 넣고 잘게 으깨준다. 증류수와 소금, 주방용 세제 섞은 용액을 바나나와 지퍼백에 넣어 섞어준다. DNA는 인산기로 인해 음전하를 띠는 반면 소금의 나트륨이온은 양전하를 띈다. 따라서 소금은 DNA를 전기적으로 중성을 띄게 만들어 DNA가 잘 뭉치게 해주고, 단백질과 탄수화물을 침전시켜 DNA를 분리하는 것을 도와준다. 그 다음으로 넣는 세제는 계면활성제라고도 불리며 인지질로 이루어져 있는 세포막과 핵막을 녹여 막을 분해하여 DNA의 추출을 도와준다. 그리고 거즈를 이용하여 지퍼백 속의 물질을 비커에 거른다.

 

DNA는 친수성이기 때문에 EtOH가 물을 밀어내는 성질을 이용하여 걸러진 용액에 차가운 EtOH를 천천히 흘려 부으면 용액과 EtOH의 경계에서 DNA 실들을 관찰할 수 있다. EtOH은 온도가 낮을수록 온도 차로 인해 용해도 차이가 커져 DNA 더 잘 추출할 수 있다. 또한 EtOH가 물과 섞이면 수화된 나트륨 이온이 DNA에 결합하며 DNA가 잘 뭉치게 해준다. 그런데 옆에서 관찰하였을 때 용액과 EtOH의 경계가 불분명하여 DNA 실들을 관찰하기 어렵다. 이는 차가운 EtOH을 천천히 흘려 붓지 않아서라고 생각된다.

 

본 실험과 같이 DNA를 관찰하는 실험을 할 때에는 증류수, 소금, 세제, 바나나를 섞어 거른 용액과 EtOH의 비율을 잘 맞추어야 한다. 그리고 EtOH을 용액에 천천히 흘려 넣어 경계가 불분명해지지 않도록 주의해야 한다.

참고 문헌

1. 기초생물학실험서11판, 김옥용, 도서출판 바이오사이언스(주), p.353~355

2. 이해하기 쉬운 생화학실험, 신경옥, 파워북, p.152~156

3. 캠벨 생명과학, 전상학, (주)바이오사이언스출판/p.49~50