第十章核酸的分离和纯化
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简述核酸分离纯化的主要步骤核酸分离纯化的主要步骤其实就是一场与基因的“亲密接触”。
我们就像是在进行一场精密的科学“约会”,只不过对象是DNA或RNA,而不是人。
好啦,咱们来看看这个过程如何进行的吧。
1. 材料准备
1.1 样品收集
首先,你得找点样品,可能是植物、动物,甚至是细菌。
想象一下,就像挑选食材一样,你需要挑选新鲜的“原料”。
1.2 细胞裂解
接下来,咱们要“破壳”了!通过加入一些裂解缓冲液,把细胞膜弄开,释放出里面的核酸。
这个过程就像是打开一个“宝箱”,哇,里面可真丰富!
2. 去除杂质
2.1 去除蛋白质
这一步,你得用一些蛋白酶,把细胞里的蛋白质都搞定。
想象一下,就像是把不需要的东西清理出去,只留下最闪亮的宝物。
2.2 沉淀核酸
然后,咱们需要加入酒精,通常是乙醇。
核酸会跟酒精“亲密接触”,沉淀下来。
这个时候你会发现,核酸就像是被请出舞池的主角,闪闪发光!
3. 洗涤与重溶
3.1 洗涤
在沉淀后的核酸上,加点洗涤液,就像给它洗个澡,把残留的杂质都冲走。
你得小心翼翼,别让它“滑了”!。
3.2 重溶
最后一步,是把洗净的核酸重新溶解在缓冲液中。
这个过程就像是给核酸穿上新衣服,焕然一新,准备出门见客!
完成这些步骤后,你的核酸就“出炉”啦!感觉就像是一场成功的约会,满载而归。
希望这个过程能让你对核酸分离纯化有个更轻松的了解。
就这样,你成功地和基因建立了“深厚的友谊”,为后续的实验打下了良好的基础!。
核酸分离与纯化的技术路线与原则核酸包括DNA 、RNA两类分子,在细胞内均与蛋白质结合成核蛋白。
真核生物基因组中,95%DNA 为双链线性分子,存在于细胞核中,5%为双链环状分子,存在于细胞器中;原核生物DNA 及质粒DNA 为双链或单链环状分子;RNA 为单链线性分子,主要存在于细胞质中。
DNA 与RNA 性质的不同导致对其分离与纯化的条件也不相同。
一、核酸分离与纯化的原则(1)保证核酸一级结构的完整性。
生物的遗传信息全部贮存在核酸一级结构中,而且核酸的一级结构还决定其高级结构的形式及和其他大分子结合的方式。
所以,所提取的核酸一级结构的完整性直接影响着后续实验中对其结构与功能研究的质量。
因此,在制备核酸的过程中,要做到:尽量简化操作程序,缩短提取过程;避免过酸、过碱等化学因素对核酸链中磷酸二酯键的破坏,在pH 值4~10条件下进行操作;操作时动作要轻缓,提取的样品小包装保存,以免诸多的物理因素对核酸的降解;避免细胞内及环境中核酶对核酸的生物性降解。
(2)排除其他生物大分子的污染,如蛋白质、多糖和脂类分子的污染应尽可能降低到最低程度,特别是提取DNA 分子时应除去RNA 分子,反之亦然。
(3)排除核酸样品中有机溶剂和过高浓度的金属离子。
二、分离与纯化的技术路线(一)核酸的释放通常情况下DNA 及RNA 均位于细胞内,因此核酸分离与纯化的第一步就是制备单个细胞,再破碎细胞,从而释放核酸。
破碎细胞的方法包括机械法与非机械法两大类。
机械法又可分为液体剪切法与固体剪切法;非机械法可分为干燥法与溶胞法。
由于溶胞法采用适宜的化学试剂与酶,能有效地裂解细胞,方法温和,能保证较高的核酸获得率,并能较好地保持核酸的完整性,从而得到广泛的应用。
(二)核酸的分离与纯化利用核酸与其他物质性质上的差异,可以分离与纯化核酸。
这种差异包括细胞定位与组织分布上的差异,物理、化学性质上的不同,以及各自独特的生物学特性。
操作过程中,既可以从复杂样品中抽提出核酸分子,也可以将样品中的非核酸成分(非核酸的生物大分子、非需要的核酸分子及在操作过程中加入的溶液与试剂)逐步清除。
简述核酸分离纯化的主要步骤。
在生物实验中,核酸分离纯化可谓是一个神奇的过程,像是把“混乱的书房”整理成一间“整洁的书房”,让我们能从一堆杂乱的物质中找出我们需要的那一部分。
要想搞清楚这个过程,我们得从头说起。
先别急,跟我来,我们一块儿来聊聊这些神奇的步骤。
1. 核酸提取的开篇首先,我们得“扒拉扒拉”样品。
也就是说,要从样本里提取出核酸。
这一步就像是把原料放到面粉筛里筛选一样,我们得把细胞破坏开,释放里面的核酸。
这里用的工具有点像“万用刀”,既可以是研磨机,也可以是液氮冷冻破碎机,总之就是要让细胞壁的“防线”彻底崩溃。
像打破冰层一样,把里面的核酸暴露出来。
1.1 细胞破碎:好比“猛兽入笼”细胞破碎的过程,听起来就像是猛兽入笼,猛烈而直接。
为了完成这个步骤,我们可以使用各种各样的试剂,比如说细胞裂解液。
这个液体就像是一把万能钥匙,能把细胞膜一举撬开,释放里面的核酸。
当然,有时候我们也可以用物理手段,比如说搅拌、超声波破碎等,像摇晃沙袋一样,把核酸搞出来。
1.2 去除杂质:清除“杂草”一旦细胞壁被破坏,里面的核酸和其他成分混杂在一起。
接下来,我们要做的就是清除那些“杂草”。
这时候我们会用到一些化学试剂,比如说酚/氯仿混合液。
这些试剂像是高效的“除草剂”,能够把蛋白质和其他杂质从核酸中分离出来。
我们会把样品离心分层,这样就能把核酸分离出来。
记得,离心就像洗衣机的脱水功能,快速旋转让东西分开。
2. 核酸纯化的妙招接下来是核酸纯化的部分了。
这个过程可以说是给核酸做一个“美容”,让它看起来干净又光鲜。
纯化的方式有很多,其中最常用的是柱子纯化。
我们把样品经过特制的柱子,就像是把泥土过滤掉,把精华留下来一样。
柱子的材料有一种特殊的性质,能吸附核酸,而把其他杂质排除在外。
2.1 柱子纯化:像“过滤咖啡”柱子纯化的过程其实就像是过滤咖啡。
你把咖啡粉放到过滤纸里,然后慢慢滴下清水,最终只剩下干净的咖啡液。
类似地,我们把核酸溶液通过柱子,里面的核酸会被柱子吸附,而其他的杂质会被洗掉。
核酸分离纯化方法
核酸分离纯化方法包括以下几种常用方法:
1. 酚酸法(Phenol-Chloroform Extraction):通过酚酸混合液溶解蛋白质,然后进行醚抽提,可分离出核酸。
该方法通常用于大量样品的纯化。
2. 高盐法(Salt Precipitation):通过加入高浓度盐溶液,如氯化钠,使核酸在低温下形成沉淀,然后离心分离。
3. 硅胶柱法(Silica Column):将核酸样品通过硅胶柱,利用硅胶对核酸的亲合性,使核酸固定在柱中,通过洗脱剂洗脱纯化的核酸。
4. 钠离子交换柱法(Sodium Ion Exchange Column):利用柱内载体对核酸的亲合性,在一定的钠离子浓度下,核酸与载体结合,通过洗脱缓冲液洗脱纯化的核酸。
5. 凝胶电泳法(Gel Electrophoresis):利用电场作用,将核酸样品在凝胶上进行分离和纯化。
根据核酸的大小,可选择琼脂糖凝胶电泳或聚丙烯酰胺凝胶电泳。
核酸分离纯化的技术原理核酸提取是核酸检测实验的第一步,也是最关键的一步。
核酸提取的纯度、产量和质量是影响下游实验的关键。
核酸提取主要有两个步骤,分别是裂解和纯化,其中,裂解的目的是通过各种方法裂解细胞,将核酸释放到溶液中,纯化的目的则是将核酸分子从裂解液中特异性地分离出,从而避免裂解液中原有的蛋白分子、脂类、糖类、多肽、其他有机或无机分子对后续核酸检测实验的干扰。
在核酸提取过程中还应遵循以下原则:保证核酸分子一级结构的完整性;去除其他污染分子。
一、液相核酸分离纯化技术(一)胍硫氰酸酚-氯仿提取法盐类通常是核酸样本中最常见的杂质成分,因此,在将核酸样本进行下游处理和分析前,通常需要去除盐类成分。
因此,通常需一或多个分离和(或)纯化步骤来使样本脱盐。
核酸纯化的常规步骤包括细胞裂解,该步骤通过破坏细胞结构而形成细胞裂解液,同时灭活包括DNA酶和RNA酶在内的细胞内源性核酶,并最终从细胞碎片中获得纯净的核酸样本。
有机溶剂-苯酚-氯仿提取法正是基于上述原理最常见的核酸经典提取方法之一。
苯酚-氯仿-异丙醇按照一定比例混合后(即:25∶24∶1)可抵制RNA酶活性,从而克服单用苯酚无法抑制RNA酶活性的不足。
蛋白、脂质、碳水化合物和细胞碎片可通过提取苯酚和氯仿有机试剂混合物的水相而去除。
含有DNA样本的水相可通过加入2∶1或1∶1比例的乙醇或异丙醇沉淀,最后,沉淀下来的DNA用70%乙醇洗涤并最后溶解于TE缓冲液或无菌去离子水中。
异硫氰酸胍(guanidinium isothiocyanate)用于RNA提取的方法最早见于1977年,但是,由于该方法比较繁琐,后来逐步被称之为胍硫氰酸酚-氯仿提取法(guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction)代替,该方法可一步完成RNA提取。
其基本原理是:硫氰酸胍是蛋白质强变性剂,能裂解组织细胞,释放RNA,抑制RNA酶的活性,同时与RNA形成可溶性复合物,经过酚-氯仿抽提,使RNA 与组织中的DNA和蛋白质分离开,达到分离提取总RNA的目的。