DNA提取的基本步骤
DNA提取是从生物样本中分离纯化DNA的过程,广泛应用于医学诊断、法医学、遗传研究等领域其核心步骤可分为以下四步:
1.细胞裂解(破坏细胞结构)
目的:打破细胞膜/壁,释放DNA和细胞内容物
方法:
物理法:研磨(植物/骨骼)
超声破碎、冻融循环
化学法:添加裂解缓冲液(含SDS等去污剂溶解脂质膜)
酶解法:蛋白酶K消化蛋白质(尤其适用于含细胞壁的细菌/真菌)
关键点:不同样本需定制方案(如血液用温和裂解,植物需加强机械破碎)
2.去除杂质(分离DNA与细胞碎片)
目的:去除蛋白质、脂质、RNA等污染物
方法:
离心分离:高速离心沉淀细胞碎片,DNA留存上清液
有机溶剂萃取:酚-氯仿混合液使蛋白质变性,分层后DNA位于水相
吸附纯化:硅胶膜/磁珠特异性结合DNA,冲洗去除杂质(现代试剂盒常用)
酶处理:RNase降解RNA
关键点:酚-氯仿法效率高但有毒性,硅胶柱法更安全快捷
3.DNA沉淀(浓缩与收集)
目的:将DNA从溶液中析出
方法:
盐离子中和:添加醋酸钠(NaAc)或氯化钠,中和DNA负电荷
酒精沉淀:加入冰乙醇或异丙醇,DNA因不溶于醇类形成白色絮状沉淀
低温辅助:-20°C冷冻增强沉淀效果
关键点:高盐浓度和低温可提升沉淀效率
4.纯化与保存(获取纯净DNA)
目的:去除残留溶剂,获得高纯度DNA
方法:
洗涤:70%乙醇冲洗沉淀,去除盐分
溶解:将DNA重悬于TE缓冲液(保护DNA稳定性)或超纯水
验证:
凝胶电泳:琼脂糖凝胶电泳观察条带
光度计检测:A260/A280比值评估纯度(1.8-2.0为佳)
保存:-20°C或-80°C长期储存
不同样本的特殊处理
血液/体液:直接裂解,避免DNA酶降解
植物/真菌:需加强机械破碎及去除多糖
骨骼/牙齿:表面去污、研磨成粉,延长蛋白酶K消化时间
福尔马林样本:需特殊处理逆转交联
DNA提取的意义
DNA提取是分子生物学的基石,支撑以下应用:
医学:疾病基因检测、新生儿筛查
法医学:亲子鉴定、犯罪现场DNA分析
科研:基因工程、物种进化研究
技术演进小知识
自1869年米歇尔首次分离DNA后,技术历经革新:
19世纪:粗提物含大量杂质
1980s:酚-氯仿法成为金标准
21世纪:商用试剂盒(硅胶柱/磁珠法)实现高通量、自动化
通过上述步骤,科学家得以从微小样本中获取生命的“密码手册”,推动生命科学领域的飞速发展