一、DNA提取的核心步骤
DNA提取是从生物样本中分离纯化DNA的过程,其核心步骤包括:
样本采集与处理
样本类型:血液、唾液、口腔拭子、毛发、植物组织等均可作为样本样本需低温保存,防止DNA降解(如血液需加抗凝剂)
预处理:植物样本需研磨破碎细胞壁;动物细胞需离心分离(如鸡血去除红细胞)
细胞裂解(释放DNA)
物理法:研磨、超声破碎或冻融循环,破坏细胞膜/壁
化学法:使用裂解缓冲液(含SDS、Triton X-100等表面活性剂)溶解脂质膜,释放DNA
酶解法:添加蛋白酶K分解结合DNA的蛋白质,提高提取效率
去除杂质
蛋白质去除:
盐析法:高盐浓度使蛋白质沉淀
有机溶剂法:酚/氯仿抽提去除蛋白质(注意:酚有毒性,需谨慎)
硅胶柱法:通过离心柱吸附DNA,洗脱蛋白质(更安全高效)
RNA及其他杂质:加入RNase降解RNA,离心去除多糖、脂质
DNA沉淀与纯化
乙醇/异丙醇沉淀:加入冷乙醇使DNA絮状析出,玻璃棒缠绕收集或离心获取沉淀
纯化:沉淀用70%乙醇洗涤去盐,干燥后溶解于TE缓冲液或无菌水
DNA质量检测
浓度与纯度:紫外分光光度法测量A260/A280比值(1.8–2.0为纯净DNA,低于1.8提示蛋白质污染)
完整性:琼脂糖凝胶电泳观察DNA条带是否完整(无降解)
关键提示:不同样本需调整方法例如植物含多酚,需添加PVP(聚乙烯吡咯烷酮)结合杂质;法医样本可能含PCR抑制剂(如血红蛋白),需特殊纯化
二、DNA鉴定的主要方法
鉴定目的是确认DNA的身份或序列特征,常用技术包括:
PCR扩增
原理:通过温度循环(变性-退火-延伸)扩增目标DNA片段,需引物、Taq酶、dNTP
应用:微量DNA(如犯罪现场样本)需扩增后鉴定
凝胶电泳分析
琼脂糖凝胶电泳:分离DNA片段,通过条带位置判断大小(如亲子鉴定中的STR片段)
结果观察:EB或SYBR染色后紫外灯下显影
测序与分型
Sanger测序:传统方法确定DNA序列
高通量测序(NGS):用于全基因组分析
STR分型:法医学中通过短串联重复序列判定个体身份(如DNA指纹)
化学显色法
二苯胺显色:DNA在酸性条件下与二苯胺反应呈蓝色,用于粗提物定性检测
三、技术选择与注意事项
方法对比
方法优点缺点
有机溶剂抽提成本低有毒、步骤繁琐
硅胶柱法快速、标准化试剂盒成本较高
Chelex树脂法适合微量样本DNA纯度较低
操作规范
防污染:使用无菌器材、戴手套/口罩,避免交叉污染
防降解:操作低温进行,避免DNA酶污染
质量控制:每次实验设阳性/阴性对照
四、应用领域
法医学:犯罪现场DNA鉴定、亲子关系确认
医学:遗传病诊断、病原体检测(如病毒DNA)
生物学研究:物种鉴定、基因克隆
未来发展:新型技术如微流控芯片可自动化提取,便携式PCR仪实现现场快速鉴定
结语
DNA提取与鉴定是分子生物学的基石技术,其步骤需根据样本类型、实验目的灵活调整严谨的操作和纯度的把控是结果可靠的关键,而持续的技术革新正推动其在精准医疗、公共安全等领域发挥更大作用