一、DNA提取实验原理
DNA提取的核心是利用其物理化学特性与其他细胞成分分离:
溶解性差异:DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最低,而在2 mol/L NaCl溶液中溶解度最高
耐受力:DNA对高温、洗涤剂(如SDS)和蛋白酶有较强耐受性,而蛋白质和RNA易被破坏
沉淀特性:DNA不溶于冷乙醇(95%),可形成白色絮状沉淀,而杂质溶于乙醇
二、实验材料选择
生物样本:优先选择DNA含量高的材料,如鸡血(需加抗凝剂防凝固)、菜花、洋葱、香蕉或猪肝
关键试剂:
裂解剂:SDS(十二烷基磺酸钠)或洗涤剂(破坏细胞膜)
去蛋白剂:嫩肉粉(含蛋白酶K)或苯酚-氯仿
沉淀剂:冷乙醇(95%)或异丙醇
溶解液:2 mol/L NaCl溶液(溶解DNA)
抑制剂:EDTA(抑制DNA酶活性)
三、DNA提取步骤详解
1.细胞破碎与裂解
动物细胞(如鸡血):加蒸馏水低渗破裂细胞,纱布过滤去除大碎片
植物细胞(如菜花):液氮研磨后加裂解液(含SDS、EDTA)
关键操作:裂解时需60–65℃水浴30分钟,彻底释放DNA
2.杂质去除
蛋白质去除:
盐析法:调节NaCl浓度至0.14 mol/L,使蛋白质沉淀
酶解法:加嫩肉粉或蛋白酶K分解蛋白质
RNA及多糖去除:RNase处理或PVP(植物样本)结合多酚
离心分离:多次离心取上清液,弃沉淀杂质
3.DNA沉淀与纯化
冷乙醇沉淀:上清液中加入2倍体积冷乙醇(4℃),玻璃棒单向缓慢搅拌缠绕DNA絮状物
洗涤:用66%、80%、95%乙醇梯度洗涤去盐,丙酮脱水
溶解保存:TE缓冲液或2 mol/L NaCl溶液溶解DNA,避免高温震荡
四、DNA鉴定方法
1.二苯胺显色法(经典定性)
原理:DNA在酸性条件下与二苯胺反应生成蓝色化合物
步骤:
①DNA溶液+二苯胺试剂(含乙醛、冰乙酸)→混合均匀;
②沸水浴10分钟→溶液变蓝即为阳性
2.紫外分光光度法(定量与纯度分析)
原理:DNA在260 nm处有紫外吸收峰,OD260/OD280≈1.8表示高纯度(低于1.8提示蛋白质污染)
3.琼脂糖凝胶电泳(完整性验证)
原理:DNA带负电,在电场中移向正极,溴化乙锭染色后紫外灯下呈橙红色荧光条带
结果:单一明亮条带表明DNA完整;拖尾或弥散则提示降解
五、注意事项与常见问题
防降解:全程低温操作,避免DNA酶污染;轻柔搅拌防机械断裂
防污染:使用无菌器材,佩戴手套口罩,定期消毒操作台
试剂选择:
植物样本需加PVP去除多酚;
二苯胺试剂需避光保存
失败分析:
无DNA沉淀:裂解不充分或乙醇温度过高;
蓝色不明显:二苯胺试剂失效或水浴时间不足
六、应用场景
DNA提取与鉴定技术广泛应用于:
医学:基因诊断、病原体检测;
法医学:个体识别、亲子鉴定;
生物学研究:基因克隆、遗传分析
结语
DNA提取与鉴定是分子生物学的基础实验,其成功依赖于对原理的理解和操作的严谨性随着技术进步,离心柱法、Chelex树脂法等新方法提升了效率,但经典盐析法因成本低、操作直观,仍是教学实验的首选无论是探索生命奥秘还是服务社会应用,严谨规范的操作都是揭开DNA密码的关键