DNA提取是分子生物学的基础技术,其核心在于通过化学试剂破坏细胞结构、分离DNA并去除杂质细胞提取液(或称裂解缓冲液)中的各成分协同作用,确保DNA的完整性和纯度以下是关键物质的功能解析:
1.裂解剂:破坏细胞结构
表面活性剂(如SDS):
溶解细胞膜和核膜的脂质层,使细胞内容物释放SDS还能变性蛋白质,使其与DNA分离
类似成分如Triton X-100也有相同作用
蛋白酶(如蛋白酶K):
分解包裹DNA的组蛋白和核蛋白,防止蛋白质污染
2.稳定剂:保护DNA完整性
EDTA(乙二胺四乙酸):
螯合镁离子(Mg²⁺)、钙离子(Ca²⁺)等金属离子,抑制DNA酶(DNase)的活性,防止DNA降解
Tris-HCl缓冲液:
维持溶液pH稳定(通常pH 8.0),避免酸碱波动破坏DNA结构
3.盐类:调节DNA溶解性与沉淀
氯化钠(NaCl)或醋酸钠(NaAc):
中和DNA磷酸骨架的负电荷,减少电荷排斥力,促进DNA聚集沉淀
高盐浓度还可沉淀蛋白质杂质
柠檬酸钠(动物样本专用):
防止血液凝固,辅助细胞裂解
4.去污剂:分离DNA与杂质
酚-氯仿-异戊醇混合液:
通过离心分层,蛋白质变性后沉淀于有机相,DNA保留在水相
异戊醇减少气泡生成
CTAB(十六烷基三甲基溴化铵):
植物DNA提取中常用,结合多糖和酚类杂质,防止其干扰DNA
5.沉淀剂:浓缩纯化DNA
冷乙醇或异丙醇:
降低DNA溶解度,使其脱水沉淀为白色丝状物低温(-20℃)可提高沉淀效率并抑制酶活性
高浓度盐(如NaAc):
与乙醇协同作用,加速DNA沉淀
6.辅助成分
葡萄糖:维持渗透压,防止细胞提前破裂
巯基乙醇:抗氧化剂,防止酚类氧化损伤DNA
能量物质(如ATP、氨基酸):
在DNA合成反应中提供能量,但提取过程中作用较小
关键步骤中的协同机制
裂解阶段:SDS和蛋白酶K破坏膜结构,EDTA保护DNA
去蛋白阶段:酚-氯仿或高盐溶液分离杂质
沉淀阶段:冷乙醇+盐类使DNA选择性沉淀
注意事项
温度控制:冷乙醇和预冷试剂可减少DNA降解
避免污染:器材需无核酸酶处理,操作环境保持清洁
样本差异:植物需CTAB去除多糖,动物需防凝血剂
通过理解各成分的作用,可优化实验流程(如司法鉴定、植物基因分析),提高DNA提取效率与纯度