בניסוי הזה נפריד באמצעים ביתיים את החומר התורשתי – הדנ"א (DNA) שנמצא בתאים חיים – משאר חלקי התא, נגלה איך הוא נראה ואפילו נוכל לגעת בו.
מומלץ להיעזר במבוגר בעת ביצוע הניסוי!

ציוד
תותי שדה (אפשר להשתמש גם באפונה קפואה, תרד, נבט חיטה, בננות, כבד ועוד – אך תותים יתנו את התוצאה הכי יפה)
בלנדר, מיקסר או מעבד מזון. מי שאין לו, יכול להשתמש במזלג ולמעוך באמצעותו את התותים למעיין מחית (פירה)
משפך
בד (פד) גזה או בד של חיתול לסינון
מסננת קטנה (לא הכרחי, אפשר להשתמש גם במשפך)
כפית
נוזל לשטיפת כלים
אלכוהול 96% (אפשר לרכוש באגף המשקאות החריפים בכל סופרמרקט גדול) שהונח במקפיא לפחות ארבע שעות לפני הניסוי
3 כוסות זכוכית
קיסם ארוך או שיפוד עץ (לא הכרחי – אפשר להשתמש בידית דקה של כפית)

מהלך הניסוי
את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:

הערות: 1. כאמור, אם אין לכם מעבד מזון בבית, תוכלו למעוך את התותים למעין מחית באמצעות מזלג.
2. מומלץ להמתין כחמש דקות אחרי הוספת הסבון למחית התות, כדי לאפשר המסה טובה של קרומי התאים וקבלת תוצאות טובות יותר. הסבר ראו בהמשך.
3. האלכוהול חייב להיות קר מאוד – יש להניח אותו במקפיא למשך לפחות ארבע שעות מראש לפני הניסוי. האלכוהול לא מתפשט בהקפאה כמו מים, כך שאין סכנה שהבקבוק יתפוצץ במקפיא.

הסבר
הדנ"א היא מולקולה ענקית שנמצאת במרכזו של כמעט כל תא חי. מבחינה כימית מדובר בפולימר, כלומר מולקולה שמורכבת מהרבה ("פולי" ביוונית) יחידות ("מר") שמחוברות יחדיו עשרות אלפי פעמים. (ראו כאן סרטון על מבנהו הכימי של הדנ"א). אצל יצורים חיים רבים מולקולת דנ"א יחידה מורכבת ממאות מיליוני יחידות (בסיסי דנ"א) מחוברות יחדיו.

מבחינה ביולוגית וביוכימית, הדנ"א נושא בתוכו בצורה מקודדת את כל המידע הדרוש לתפקודו של התא, ובעקיפין גם לקיומו של היצור שבו התא נמצא. למעשה, לכל יצור חי יש דנ"א ייחודי שמאפיין רק אותו, וגם לכל פרט חי (למשל לכל אדם ואדם בכדור הארץ) יש דנ"א ייחודי לו בלבד, פרט לתאומים זהים שלהם יש דנ"א זהה.

הדופן (או קרום) של תאים חיים מורכבת בעיקר ממולקולות של שומן, שמגינות על תוכן התא ומבודדות את תכולתו מהסביבה שלו. ברוב התאים הדנ"א מצוי במה שנקרא "גרעין התא" – רכיב שנמצא במרכזו של כל תא, ומוגן גם הוא מהסביבה ומבודד ממנה באמצעות קרום שומני. כלומר, אם אנחנו רוצים להפריד את הדנ"א מתוך תאים חיים, עלינו למעשה להמס את הקרום שלהם.

בשלב הראשון של הניסוי אנחנו מפרידים את התאים בצורה מכנית על ידי להבי המיקסר. בשלב השני אנחנו מוסיפים סבון כלים (דטרגנט) כדי להמס את קרומי התאים ואת קרומי הגרעינים שבתוכם (קראו עוד על יכולת המסת השומן של סבון ודטרגנט) – כדי לחשוף את הדנ"א לעולם שמחוץ לתא ולהמס אותו במים.

בשלב האחרון אנחנו מוסיפים לתמיסה אלכוהול קר, ש"משקע" את מולקולות הדנ"א מהתמיסה המימית וחושף אותן עבורנו. אלכוהול הוא חומר קצת פחות קוטבי ממים, ולכן לפי כללי המסיסות של חומרים הוא אינו מסוגל להמס בתוכו דנ"א (הדנ"א היא מולקולה מאוד מקוטבת, ואפילו טעונה במטען חשמלי) – ולכן הוספת האלכוהול גורמת לו "שיקוע" (Precipitation– היפרדות מהתמיסה), קצת בדומה לשינוי הקוטביות של תמיסות באמצעות מלח שמפריד חלבונים מהתמיסה.

מבחינה כימית אפשר לומר כי כאשר הדנ"א מומס במים הוא יוצר איתם קשרי מימן. כשאנחנו מוסיפים אלכוהול לתמיסה, המים יוצרים קשרי מימן איתו במקום עם הדנ"א, ולכן מולקולות הדנ"א נצמדות זו לזו ונפרדות מהתמיסה בנקודת המגע שבין האלכוהול למים, כפי שאפשר לראות בניסוי. הקירור של האלכוהול לטמפרטורה נמוכה מוריד עוד יותר את יכולת ההמסה שלו. כמו כן, הטמפרטורה הנמוכה עוצרת את פעולת אנזימי הפירוק שקיימים בתאים באופן טבעי ושמתפקידם לפרק את הדנ"א לאבני הבניין שלו, וכך משפרת את איכות המיצוי ואת תוצאות הניסוי – מולקולות הדנ"א נשארות גדולות ושלמות.

מומלץ להשתמש לניסוי דווקא בתותים, גם בגלל הבדלי הצבע הניכרים בינם לבין הדנ"א וגם מפני שהדנ"א בגרעיני תאי התות מופיע בשמונה העתקים (אוקטפלואידי), כך שהתא מכיל כמות גדולה יחסית של דנ"א בהשוואה לתאים של כבד, למשל.

מעניין לציין
מולקולת הדנ"א החשובה נראה דומה לנזלת, רוק, ריר, ריבה או דייסה. זה בעצם המראה האופייני של פולימר מומס (למחצה), שנגרם מפני שהשרשראות המולקולריות הארוכות כולאות ביניהם מעט ממולקולות הממס (מים) בדיוק כמו חלב שהופך להיות סמיך כשמכינים ממנו דייסה מעמילן.

ברצוני להודות לד"ר עינת שפרינצק שהביאה לידיעתי את הניסוי, לד"ר מיכל סטרולרסקי בן-נון שסייעה לי להתאים את הניסוי לאמצעים ביתיים ולד"ר אושרית נבון שהסכימה להציג את הניסוי בסרטון בהתראה קצרה.

ד"ר אבי סאייג
מכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

24 תגובות

  • ניצן

    מה קורה עם מוסיפים כמות גדולה מאוד של נוזל לשטיפת כלים?

    אם סבון הכלים ממס את קרומי התאים ואת קרומי הגרעינים שבתוכם אז במקרה שבו מוסיפים כמות גדולה שלו יכול להיווצר מצב שגם הדנ"א עצמו ייהרס?

  • שושנה

    מה לעשות עם דנא?

    האם אחרי שהפקנו את הדנ"א מהתותים אפשר לעשות איתו משהו במסגרת מעבדת בית הספר? אולי צביעה? או עוד משהו?

    עוד דבר, דנ"א זה חומצה. אם אני אטפטף גוש כזה שקבלתי מתות לתוך מבחנה עם אינדוקטור, הוא ישנה צבע?

  • אבי סאייג

    מה לעשות הלאה

    כמו שעניתי כבר בשאלת עבר בתגובות, מיצוי הוא השלב הראשון במחקר על דנ"א, אולם בבית ספר אין את הכלים למחקרי המשך כגון – ריצוף, זיהוי מקטעים, שיבוט וכו'. בנוסף – כל החומרים שמגיבים ומתחברים לדנ"א הם, בהגדרתם, חומרים מסוכנים לבריאות (כי כמו שנקשרים לדנ"א במבחנה יכולים להיקשר לדנ"א שבגוף – דבר שגורם נזק). בכיתה לכל היותר את יכולה לנסות לצבוע אותו (תנסי מתילן כחול כצבען) או באמת לבדוק דרגת חומציות-בסיסיות (pH) , אולם שימי לב שזה לא בדיקה מדוייקת באמת – כי ה-pH יושפע מהמון חומרים אחרים שנמצאים בתא הצמח.
    ה'שיא' של הניסוי הנוכחי הוא עצם הבידוד והצפייה של המולקולה החשובה הזו.
    בברכה,
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • אוריין ואליה

    הפקת דנ"א מתותים

    שלום התקבלנו ליריד האזורי ונשמח שתעזרו לנו בכמה שאלות:
    1.במה משפיעה כמות הדנ"א על הפרי ( לדוגמא על תכונות הפרי)
    2. בניסוי השתמשנו בחיתול בד על מנת להפריד בין הדנ"א לסיבים התזונתיים. אנו רוצים לדעת כיצד הדנ"א וכמותו משפיעים על הסיבים התזונתיים בפרי.
    3.והשאלה הכי חשובה!!!!!!!!! מדוע חשוב למצות דנ"א מפירות.?

  • אבי סאייג

    כמה תשובות

    1.    בצמחים בעיקר יש כמה עותקים של כרומוזומים בתוך גרעין התא, בתותים למשל – נמצאים 8 העתקים. כמות ההעתקים משפרת את עמידות הצמח מפני נזקים. תחשבי שאם יש רק עותק אחד – ונוצר בו נזק, אז הצמח נפגע, אבל אם יש 8 העתקים, יש 'גיבוי' כך שיהיה סיכוי מאוד נמוך לפגיעה בדנ"א שתוביל לפגיעה בצמח. בנוסף – מספר עותקים גדול גם מקטין את הסיכוי למחלה גנטית, בדיוק מאותה הסיבה (רוב המחלות הגנטיות הן רצסיביות, כלומר צריכות להופיע בכל העותקים כדי לבוא לידי ביטוי, ואם יש הרבה עותקים הסיכוי שזה יקרה נמוך מאוד).

    2.     כמות הסיבים זאת תכונה ש'כתובה' בדנ"א, יש צמחים שמייצרים מעט סיבים ויש כאלה שהרבה. זה לא בדיוק הכמות של הדנ"א כמו ההוראות הספציפיות שרשומות בו. בכל מקרה – אם אתם רוצים לבדוק אם קיים קשר בין כמות הדנ"א לכמות הסיבים, פשוט תעשו ניסוי ותמדדו את זה (תישקלו / תמדדו את שני הפרמטרים בצמחים שונים, ותראו אם יש ביניהם קשר).

    3.     כשלעצמו / לבד, לא באמת חשוב למצות דנ"א מפירות... המיצוי הוא השלב הראשוני במחקר גנטי, כלומר אם רוצים לחקור את הדנ"א של צמחים צריך דבר ראשון למצות את הדנ"א שלהם, ואז זה מאוד חשוב. בשלב הבא מרצפים את הדנ"א (כלומר מזהים מה הרצף של ה"אותיות" שבונות אותו), ואחר כך אפשר למשל לזהות את האזורים בדנ"א שאחראים על מחלות או על תכונות של הצמח.

    בברכה

    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • אוריין

    שאלה למומחים

    אנו בדקנו שלושה פירות תות תפוז וקיווי ולקיווי יצאה המס"א הכי גבוהה אנו צריכים לדעת למה דווקא לקיווי יצאה התוצאה הכי גבוהה ומה הוא מכיל שיצא לו דנ"א הכי גבוהה.

  • אבי סאייג

    השערות אפשריות

    העברתי את השאלה שלך לד"ר שולי קוצר מהמכון, היא כותבת שיש מספר אופציות להסביר את התוצאות שקיבלם:

    1.     יכול להיות שפשוט השתמשתם ביותר קיווי, מבחינה משקלית,בניסוי- בהשוואה לפירות האחרים. אתם צריכים לוודא שהשתמשת בדיוק באותו משקל של הפירות לצורך הניסוי.

    2.     יכול להיות שבאמת, מבחינת אחוז משקלי – בקיווי יש הכי הרבה דנ"א מהפירות האחרים (או בגלל שיש בו יותר תאים - השערה שאפשר לבדוק באמצעות צפייה במיקרוסקופ, או בגלל דנ"א גדול יותר, או בגלל שבפירות האחרים אחוז המים גדול יותר – וזה כמובן בא על חשבון כל שאר החומרים, זה מעניין כי אם סופרים את מספר העתקי הכרומוזומים דווקא לתותים יש יותר, לתותים יש 8 ולקיווי יש 6).

    3.     בקיווי יש הרבה חומרים שנקראים פרוטאזות, שאלו אנזימים שפועלים לפירוק חלבונים (אולי שמתם לב שכשאוכלים הרבה קיווי מרגישים הרגשה של צריבה בפה, זה בגלל הפרוטאזות שמתחילות לפרק החלבונים שבפה...). הפרוטאזות גורמות לפירוק טוב יותר של חלקיקי התא, וחשיפה טובה יותר של סליל הדנ"א שנמצא במרכזו, ולכן מתקבל יותר דנ"א דווקא בקיווי. (גם דנ"א עצמו מלופף סביב חלבונים בשם היסטונים ששומרים על הדנ"א 'ארוז' בצורה צפופה, שהפרוטאזות יכולות לפרק – ובכך לשחרר הדנ"א לתמיסה).

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • אוריין

    שאלה על הניסוי

    למה צריך לסחוט את הפרי בגיזה? ואיך יודעים שהמיץ שיוצא מכיל בתוכו די אי אן? ואיך יודעים שהחומר שיוצא הוא די אי אן?

  • אבי סאייג

    שאלה טובה

    היי אוריין

    פד הגזה משמש מסנן את המוצקים שבפרי (תאית וכל מיני סיבים תזונתיים) מחלקיקי התאים אותם אנו רוצים, שנמצאים בתמיסה הנוזלית. כיוון שחלק מהתמיסה הנוזלית נספגת בבד, אנו סוחטים אותו כדי שתטפטף החוצה ונשיג עוד חומר רצוי להמשך הניסוי.

    אנו יודעים שהמיץ שיוצא מכיל דנ"א כי אנו רואים בחלק האחרון של הניסוי שדנ"א מופרד / יוצא מתוך המיץ.

    לגבי השאלה האחרונה – איך אנו יודעים שהחומר שיוצא הוא דנ"א?
    בניסוי הנוכחי הראיה היחידה לכך היא שהחומר מתנהג כמו שדנ"א מתנהג, כלומר נפרד מתוך תמיסה מימית כשמוסיפים לה אלכוהול. הבעיה היא שזה לא ראיה חד משמעית (יש עוד חומרים שמתנהגים ככה). לכן כל מה שאפשר זה להאמין לנו :-)– שכמובן שזו לא הוכחה מדעית כלל. כמו שנאמר בסוף הסרטון, הפרדת החומר היא השלב האחרון שניתן לעשות בבית. במעבדה אפשר להעביר את החומר בדיקות נוספות שרק הן יכולות להוכיח שבאמת מדובר בדנ"א (למשל יש חומרים המהווים סמנים מיוחדים לדנ"א – שאפשר להוסיף, אפשר לעשות אנליזה כימית ולראות שהרכב החומר שנפרד אכן זהה למבנה הבסיסים של הדנ"א, אפשר לגבש את החומר ולעשות לו בדיקת קריסטלוגרפיה של קרני X וכו' – כאמור, כל אלה אפשר לעשות רק במעבדה). נעיר שהפרוצדורה שמוצגת בניסוי זה זהה באופן עקרוני למה שנעשה במעבדות מחקר כשרוצים להפריד דנ"א מתאים, ונערכת באופן יום-יומי במעבדות רבות בעולם.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • מוטי בטיש

    קציפת הגנים כסבון..

    היי, ניסוי מאוד מעניין תודה לכם.

    קציפת הגנים שצפה באלכוהול
    נראית כקציפת סבון..
    האם יתכן כי אכן מדובר בסבון??
    תודה מראש על כל תשובה.

  • מוטי בטיש

  • אבי סאייג

    שאלה מצויינת!

    שלום מוטי, שאלת שאלה מצויינת!

    התשובה היא לא – החומר שצף איננו הסבון אלא הדנ"א של התותים – אם בודקים את החומר שצף במעבדות ביוכימיות אפשר להוכיח שאכן מדובר בדנ"א.

    אבל (ולכן כתבתי שזו שאלה מצויינת) – גם אתה בעצמך בבית יכול לבדוק ולראות שלא מדובר בסבון שצף, אלא מחומר שמגיע מתוך התותים עצמם – פשוט לעשות את הניסוי בלי תותים ורק עם סבון ואלכוהול – ולראות האם צף או לא צף חומר במצב הזה.

    אפילו אני הסתקרנתי ובדקתי את השאלה שלך (שהיא שאלה מדעית מעולה) – וכפי שאפשר לראות – בלי תותים שום דבר לא שוקע מתוך תמיסת הסבון באלכוהול – שתי השכבות נשארות צלולות:

    בברכה,
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • מוטי בטיש.

    אבי איש יקר וחביב..

    מודה לך על השקעתך ורצינותך
    בהתייחסות לשאלתי בתשובתך המלומדת.
    כן ירבו אנשים כמוך.

  • גיל

    מדוע הניסויי נעשה דווקא מתותים?

    האם ניתן להשתמש בירק /פרי אחר לניסוי?

  • אבי סאייג

    תרד, אפונה, בצל, נבט חיטה

    כתבנו למה כדאי להשתמש בתותים: "כדאי להשתמש דווקא בתותים – גם בגלל הבדלי הצבע הניכרים בינם לבין ה-DNA, וגם בגלל שבגרעיני תאי התות – הDNA מופיע בשמונה העתקים (אוקטפלואידי) – כך שהוא מכיל כמות גדולה יחסית של DNA, בהשוואה לתאים של כבד, למשל."
    אבל יש תוצאות יפות גם בשימוש בתרד, אפונה (טרייה או קפואה), בצל, נבט חיטה ואפילו בננות. כיוון בהם אין שמונה העתקים של DNA באופן טבעי בתא, כמות ה-DNA שתפיק תהייה קטנה יותר מבתות - שהוא המומלץ ביותר.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • עטרה

    קירור האלכוהול

    למה האלכוהול צריך להיות מונח במקפיא לפחות 4 שעות מראש? לאיזו טמפרטורה הוא מגיע אחרי שהונח במקפיא 4 שעות? לאיזו טמפרטורה הוא מגיע אחרי שעה אחת במקפיא?

  • אבי סאייג

    סיבת קירור האלכוהול

    הסיבה לקירור האלכוהול כתובה בכתבה:
    "קירור האלכוהול לטמפ' נמוכה מוריד עוד יותר את יכולת ההמסה שלו – בנוסף, הטמפ' הנמוכה עוצרת את פעולת אנזימי הפירוק שקיימים בתאים באופן טבעי, אשר מפרקים את ה-DNA לאבני הבניין שלו, ובכך משפר את המיצוי ותוצאות הניסוי – מולקולות ה-DNA נשמרות גדולות ולא מפורקות."

    לגבי הזמן המדוייק במקפיא - אחרי כ-4 שעות במקפיא, האלכוהול מגיע כבר לטמפ' המקפיא, כ-16 מעלות מתחת לאפס. שעה זה פשוט לא זמן מספיק לקירור (הטמפ' אחרי שעה תלויה בעוצמת המקפיא, בכמה הוא מלא, בטמפ' החיצונית, ובטמפ' הראשונית של האלכוהול), גם קירור לוקח זמן - ו-4 שעות פשוט מבטיחים קירור מלא לטמפ' המקפיא.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • עטרה

    קצב הקירור

    האם הזמן הדרוש לקירור נוזל לטמפרטורת המקפיא תלוי בסוג הנוזל? האם אלכוהול מתקרר מהר או לאט?

  • אבי סאייג

    כן - קצב הקירור תלוי בסוג החומר

    קצב הקירור תלוי בסוג החומר:
    גם במוליכות החום של החומר (ככל שמוליך יותר טוב חום מתקרר מהר יותר)
    וגם בקיבול החום של החומר - ככל שקיבול החום קטן יותר - החומר יתקרר יותר מהר.
    (ראי לינקים להסבר על שני הגדלים)
    מכיוון שלאלכוהול פחות-או-יותר אותה הולכת חום (רעה) כמו מים, אבל קיבול חום קטן משל מים, הוא צפוי להתקרר מהר יותר ממים.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • גוגי

  • איריס

    צפייה בתוצר של הניסוי במיקרוסקופ

    האם ניתן לקחת את התוצר הפולימר שנוצר ולהסתכל במיקרוסקופ אור (מעבדת בי״ס) מה למעשה רואים ? האם ניתן לראות את הסליל?

  • אבי סאייג

    מיקרוסקופ אור לא מספיק

    היי איריס
    במיקרוסקופ אור אי אפשר לראות את הסליל של המולקולות ד.נ.א. - אפילו לא במיקרוסקופ אלקטרונים. זה פשוט קטן מדי. את התאים רואים בקושי במיקרוסקופ, אז הד.נ.א. שהוא קטן ב-4 סידרי גודל, ברור שלא ניתן לראות (כמו לראות גולה שנמצאת בתוך איצטדיון כדורגל (שמדמה את התא)).
    אם תוסיפי צבע - מיוחד יש סיכון שהוא יתפס בד.נ.א - אבל זה לא יראה מיוחד במיוחד - רק גושים של צבע, כמו שרואים לפני ההגדלה.

    ד"ר אבי סאייג וד"ר מיכל סטרולרסקי בן-נון
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

     

  • אלי

    כל הכבוד על העשייה, עלו והמשיכו!!

    הלוואי ואני הייתי גודל בסביבה המכילה מאגר ענק, אינטרקטיבי ונגיש למדע כמו שיש באתר :)

  • אבי סאייג

    כיף לקרוא

    תודה רבה. שמחתי לקרוא את תגובתך.
    אבי

תגובות פייסבוק