脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)是核酸的一種,是所有生物的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)。生物體親子之間的相似性和繼承性即所謂的遺傳信息,都貯存在DNA分子中。核酸的提取是任何分子生物學(xué)研究的起點,因此被認(rèn)為是一個至關(guān)重要的過程。自1869年弗里德里希進(jìn)行DNA提取以來,科學(xué)家們在設(shè)計更可靠、更容易、更快速、更經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)量更高的提取方法方面取得了非凡的進(jìn)步,因此也拓展出了各種原理不同的DNA提取方法。本期小愛給大家?guī)淼木褪荄NA的不同提取方法介紹。
DNA的質(zhì)量是進(jìn)行下一步實驗的關(guān)鍵,DNA提取的原則主要是:保證DNA結(jié)構(gòu)的完整性和純度,應(yīng)滿足以下幾點:
? 應(yīng)保證DNA一級結(jié)構(gòu)的完整性;
? 應(yīng)將其他生物大分子,如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖類的污染降到min程度;
? 排除其他核酸分子的污染,如RNA也應(yīng)盡量全部去除;
? 獲得的DNA溶液中不應(yīng)存在對酶有抑制作用的有機(jī)溶劑和濃度過高的金屬離子。
DNA的提取過程可以簡單的分為細(xì)胞裂解和DNA提取純化兩大步驟,裂解是破壞樣品細(xì)胞結(jié)構(gòu),從而使樣品中的DNA游離在裂解體系中的過程,提取純化則是使DNA與裂解體系中的其它成分,如蛋白質(zhì)、鹽及其它雜質(zhì)分離的過程。
一 、細(xì)胞裂解方法
對于基因組DNA提取,細(xì)胞裂解的方法主要有物理機(jī)械法和化學(xué)法。
表1 基因組DNA裂解方法
方法學(xué) | 原理及特點 | 細(xì)胞破碎方法 | 應(yīng)用類型 |
物理機(jī)械法
| 主要通過機(jī)械切力作用使組織細(xì)胞破碎的一類方法。此類方法細(xì)胞破碎程度高,較適用于量少的動物組織。 | 液氮研磨 | 細(xì)菌、酵母 |
搗碎法 | 動物韌性組織 | ||
勻漿法 | 軟組織 | ||
超聲法 | 細(xì)胞懸液 | ||
反復(fù)凍融法 | 細(xì)胞 | ||
冷熱交替法 | 細(xì)菌、病毒 | ||
低滲裂解法 | 紅細(xì)胞 | ||
化學(xué)法 | 利用化學(xué)試劑可以改變細(xì)胞膜的通透性,從而使內(nèi)容物選擇性釋放出來。作用較溫和;內(nèi)含物成分不易受損。 | 去垢劑 | 組織、細(xì)胞 |
有機(jī)溶劑 | 細(xì)菌、酵母 | ||
酶解法 | 細(xì)菌、酵母 |
以上幾種細(xì)胞破碎方法均可相互結(jié)合使用,使細(xì)胞破碎、讓核酸復(fù)合物暴露出來,有利于接下來的核酸提取與純化步驟。目前市面上裂解液中都含有去垢劑(如SDS、Triton X-100、NP-40、Tween 20等)、鹽溶液(如Tris、EDTA、NaCl等),有的也可能會加入蛋白酶。去垢劑的主要作用是:使蛋白質(zhì)變性;破壞膜結(jié)構(gòu);去除與核酸相互作用的蛋白質(zhì)。鹽溶液的作用主要是提供合適的裂解環(huán)境,如Tris、抑制核酸酶對核酸的降解,如EDTA、維持核酸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,如NaCl。蛋白酶的作用是利用蛋白酶將蛋白質(zhì)消化成小的片段,促進(jìn)DNA與蛋白質(zhì)的分離,同時,也便于后續(xù)的純化操作。簡單介紹主流的細(xì)胞裂解方法:
? SDS法
SDS法(十二烷基硫酸鈉)是一種陰離子去垢劑,高溫(55-60℃)裂解細(xì)胞,使蛋白變性,染色體離析,在高鹽環(huán)境下或降低溫度后蛋白、多糖等結(jié)合形成的復(fù)合物沉淀,釋放核酸。適用于動物組織、細(xì)胞、血液DNA的裂解提取。
? CTAB法
CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)是一種陽離子去垢劑,可以溶解細(xì)胞膜,與核酸結(jié)合形成在高鹽環(huán)境下可溶的復(fù)合物。此類方法特別適合裂解植物樣本進(jìn)行DNA的提取。
二 、DNA提取純化方法
? 沉淀法
沉淀法是比較經(jīng)典的核酸提取純化方法,主要有兩種:苯酚/氯仿有機(jī)溶劑萃取法和鹽析沉淀法。苯酚/氯仿有機(jī)溶劑萃取法主要先利用酚氯仿對裂解體系進(jìn)行反復(fù)抽提以去除蛋白質(zhì),實現(xiàn)DNA與蛋白質(zhì)的分離,再用醇將DNA沉淀下來,實現(xiàn)核酸與鹽的分離。此種方法操作時間較長,且有機(jī)溶劑對人體有害。鹽析沉淀法是苯酚/氯仿萃取法的第二代改良方法,原理兩者基本相同,但鹽析沉淀法操作簡單,經(jīng)濟(jì)成本低,生物安全性更高。
? 離心柱法
離心柱法主要采用特殊硅基質(zhì)吸附材料,利用基因組DNA在高鹽狀態(tài)下選擇性吸附于離心柱內(nèi)硅基質(zhì)膜,再通過一系列快速的漂洗、離心等步驟去除細(xì)胞代謝物、蛋白等雜質(zhì),最后低鹽的洗脫緩沖液將純凈基因組DNA從硅基質(zhì)膜上洗脫,通常能在幾分鐘之內(nèi)即可高效回收核酸片段。因離心柱法獲得DNA的純度高、產(chǎn)量高,而且能進(jìn)行微量操作,被廣大科研工作者所接受。
圖2 離心柱法提取DNA操作流程
? 磁珠法
磁珠法主要是利用DNA在磁珠反應(yīng)體系中會由線性壓縮成球狀,暴露出核酸骨架上大量的負(fù)電基團(tuán)與反應(yīng)體系中的陽離子連接,在磁珠最外層負(fù)電基團(tuán)的作用下,形成“陰離子-陽離子-陰離子"的鹽橋結(jié)構(gòu),使DNA分子被特異性地吸附到磁珠表面。而當(dāng)反應(yīng)緩沖液被棄除后,加入水性分子,會快速充分水化DNA分子,解除三者之間的離子相互作用,使吸附到磁珠上的DNA被純化出來。
圖2 磁珠提取純化DNA原理
表2 不同DNA提取純化方法對比
方法學(xué) | 沉淀法 | 離心柱法 | 磁珠法 |
原理 | 通過有機(jī)提取和核酸沉淀實現(xiàn)核酸分離 | 均質(zhì)樣品轉(zhuǎn)入離心柱,離心或者真空裝置純化核酸 | 均質(zhì)樣品與磁珠混合,然后將核酸從珠子上洗脫下來 |
DNA純度 | 中等 | 高 | 高 |
優(yōu)勢 | 低沉本、高效裂解。時間30-60min | 易于操作、快速。多種樣本可兼容,無需復(fù)雜設(shè)備,獲取DNA純度高 | 可用于自動化設(shè)備。 |
適用 | 大多數(shù)樣品類型,但適合用于高脂肪含量組織或傳染性樣品 | 大多數(shù)核酸的的分離應(yīng)用 | 中高通量或自動化樣品制備 |
表3 本期對應(yīng)產(chǎn)品推薦
貨號 | 產(chǎn)品名稱 | 規(guī)格 | 方法學(xué) |
abs60283 | 組織DNA提取試劑盒 | 50T/100T | 離心柱法 |
abs60012 | 組織/細(xì)胞基因組DNA快速提取試劑盒 | 100T | |
abs60019 | 石蠟組織基因組DNA快速提取試劑盒 | 50T | |
abs60301 | 石蠟包埋組織DNA提取試劑盒 | 50T/100T | |
abs60013 | 全血基因組DNA快速提取試劑盒 | 100T | |
abs60279 | 血液DNA提取試劑盒(小提) | 50T/100T | |
abs60281 | 中大量血液DNA提取試劑盒 | 40T/80T | |
abs60014 | 0.1-1ml凝固血基因組DNA提取試劑盒 | 50T | |
abs60015 | 干血斑基因組DNA快速提取試劑盒 | 100T | |
abs60021 | 口腔/咽拭子基因組DNA快速提取試劑盒 | 50T | |
abs60287 | 拭子DNA提取試劑盒 | 50T/100T | |
abs60022 | 唾液基因組DNA快速提取試劑盒 | 50T | |
abs60289 | 糞便DNA提取試劑盒 | 50T/100T | |
abs60291 | 尿液DNA提取試劑盒 | 50T/100T | |
abs60293 | 中大量尿液DNA提取試劑盒 | 30T/60T | |
abs60285 | 細(xì)胞DNA提取試劑盒 | 50T/100T | |
abs60011 | 快捷型植物基因組DNA提取試劑盒 | 100T | |
abs60173 | 土壤基因組DNA提取試劑盒 | 50T | |
abs60020 | 超純土壤基因組DNA快速提取試劑盒 | 50T | |
abs60016 | 細(xì)菌基因組DNA快速提取試劑盒 | 100T | |
abs60017 | 酵母基因組DNA快速提取試劑盒 | 50T | |
abs60018 | 真菌基因組DNA快速提取試劑盒 | 50T | |
abs60010 | 廣譜植物基因組DNA快速提取試劑盒 | 100T | 磁珠法 |
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Absin特色產(chǎn)品線:
WB相關(guān):ECL發(fā)光液、預(yù)染marker、預(yù)制膠;IHC相關(guān):二抗試劑盒、組化筆;IP/CoIP試劑盒;激動劑/抑制劑;血清、BSA、蛋白酶K、CTB、TTX、CEE;凋亡試劑盒;呼吸爆發(fā)試劑盒;ELISA試劑盒;重組蛋白;抗體: 二抗、標(biāo)簽抗體、對照抗體;定制服務(wù)(抗體/多肽/蛋白/標(biāo)記/檢測)...
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