本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够讲述有关塑造当今世界的发现和想法的有影响力的故事。
客座帖子，作者：Helene Brazier-Mitouart
我拥有细胞生物学和健康博士学位，目前在纽约市威尔康奈尔医学院担任博士后研究员，从事癌症生物学研究。除了热衷于科学发现之外，我还对向儿童教授科学有着浓厚的兴趣。因此，我加入了纽约科学院 (NYAS) 与青年和社区发展部合作领导的课后项目。该项目旨在将科学带入纽约市和纽瓦克 4 至 8 年级学生的课后课堂。去年，我一直在唐人街的一所公立学校教一群 5 年级学生。最近，NYAS 的教育项目协调员 Stephanie Wortel 给了我机会，让我在课堂上试用由 Bio-Rad 公司创建的 DNA 提取试剂盒，然后为《大众科学》撰写文章。这是一个我无法抗拒的提议！
对我来说，生物学的魅力在于控制生物体发育的非凡机制，在于所有协调复杂信号通路的蛋白质，以及如此多的复杂性如何依赖于微小的 DNA。我知道科学有时很难理解和概念化，尤其是在处理微观事物时。所以想象一下向 10 岁的孩子介绍遗传概念。这是一个挑战！本着这种精神，Bio-Rad 开发了一种名为“瓶中基因”的新试剂盒，让儿童（和好奇的成年人！）能够从他们口腔中的细胞中提取自己的 DNA（准确来说是脱氧核糖核酸）。该试剂盒免费提供给在学校做志愿者的科学家。
我的学生已经对 DNA 了解很多。他们能够向我解释说，DNA 是一个扭曲的双螺旋结构，而核苷酸 A-T-C-G 对我们是谁的遗传信息进行编码。当我介绍他们将使用 Biorad 试剂盒看到自己的 DNA 时，他们非常兴奋，迫不及待地想要开始实验。
分离我们 DNA 的第一步是用牙齿轻轻刮擦我们的脸颊内侧，以释放一些我们将从中分离 DNA 的细胞。我们通过用水漱口，然后将这些水收集到实验塑料管中来收集这些细胞。接下来，我们将含有细胞的水与称为“裂解缓冲液”的第一种溶液轻轻混合。裂解缓冲液含有破坏细胞脂质膜的洗涤剂。这一步允许细胞的内容物，包括 DNA 和许多类型的蛋白质，从细胞内部释放出来。我的学生立即注意到了反应管中正在发生的明显变化。
“哦！管子里有一些奇怪的东西！！那是什么？”一个学生惊呼道。
“细胞的内容物已经被释放到你的管子里。这主要是 DNA 与蛋白质的混合物。”我回答道。
“但是我们只是想要 DNA，对吗？”另一个学生问道。
“没错！这就是为什么我们现在需要破坏蛋白质以分离纯 DNA。”
因此，孩子们接下来在他们的试管中添加了几滴蛋白酶。蛋白酶是一种能够将蛋白质分解成小块的分子（对于科学爱好者来说，它是一种酶！）。
为了使蛋白质被蛋白酶降解，实验管必须在 50°C (122°F) 的温度下孵育。学生们觉得自己像化学家一样，一次又一次地检查温度计上的温度！反应大约需要 10 分钟才能发生，对于一些精力充沛、渴望获得 DNA 的学生来说，耐心等待反应发生并不容易。10 分钟结束时，孩子们拿着他们珍贵的试管，里面装着破碎的脂质（被洗涤剂破坏）、破碎的蛋白质（被蛋白酶破坏）和 DNA 的混合物。
分离过程的最后一步是让 DNA 从混合物中出来。为此，每个学生都必须非常缓慢地向她的试管中添加冷酒精。这会导致 DNA 从溶液中沉淀出来，因为 DNA 在冷酒精中的溶解度低于在水中的溶解度。此外，由于我们在溶液中添加了一些盐，DNA 分子聚集在一起，产生了一种缠结的 DNA 线团。
“哇！”一个学生喊道。“我管子里的这个白色东西真的是我的 DNA 吗？”我笑着说：“是的，它是！”
“那我呢？我的管子怎么样？我有很多乳白色的东西！你确定那是我的 DNA 吗？”
“是的，它是”我向他们保证。
学生们如此热情地看着的 DNA 来自他们口腔中的几千个细胞。这些 DNA 包含数百万个基因，这些基因共同构成了使每个人成为自己的食谱。
学生们非常兴奋，并热情地比较了他们 DNA 的数量。不幸的是，有些学生也感到有点失望，因为他们在试管中看不到任何 DNA。当然，这不是因为他们细胞中没有 DNA，而是因为在实验过程中应该发生的其中一个反应没有发生。我解释说，当科学家并不总是容易的，而且可能会令人沮丧，但这是值得的！
对于幸运的人来说，Biorad 试剂盒包含一个项链上的小的心形玻璃容器，用于存储 DNA。学生们那天回家时，脖子上自豪地挂着他们遗传的秘密。即使我的一些学生在使用 Biorad 试剂盒分离 DNA 时没有成功，但整个团体的兴奋弥补了这一点。所有的孩子都在这次科学活动中学到了很多东西，不仅学会了如何遵循具体说明并积极理解实验，还以一种新的方式探索了他们自己的生物学！
更多探索
* 这是 Bio-Rad 的“科学大使”项目的链接，该项目免费向在课堂上做志愿者的科学家提供 DNA 试剂盒。
* 如果您是一位正在寻找志愿者机会的科学家，或是一位正在寻找科学家来您班级的老师，请访问我们的“1000 天 1000 名科学家”项目并注册。