根据生物样本的DNA含量,更科学的选择DNA提取方法
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根据生物样本的DNA含量，更科学的选择DNA提取方法
获得不同物种1µg DNA需要多少个细胞/病毒数
生物样本的每个最小的单元（细胞，细菌或病毒）含有多少DNA
当我们可以预判样本中的DNA含量时，就可以更科学选择合适的DNA提取方法了。那我们又如何计算（预判）样本中的DNA含量呢？也就是我们的“生物样本中含有多少DNA”，即构成生物样本的每个最小的单元（细胞，细菌或病毒）含有多少DNA？
我们先以人类为例来计算一个人类细胞中含有多少DNA，通过公开学术资料可知以下数据：
1. 人类基因组DNA约为3×109 bp，且为二倍体基因组，故一个人类细胞中含有6×109 bp的基因组DNA。
2. 已知1.5pmol，1000bp的DNA分子质量为1µg。
3. 1g=1000mg=106µg=109ng=1012pg
4. 1mol=1000mmol=106µmol=109nmol=1012pmol，则1.5pmol=1.5×10-12mol，
那么可计算得
1.5pmol=1.5×10-12×6.02×1023=9.03×1011
1000bp×9.03×1011=1bp×9.03×1014=1µg
即1个人类细胞所含的DNA质量为：
6×109bp/9.03×1014=6.64×10-6µg
至此，计算公式可以简化为：
某物种单个细胞（或结构单元）的DNA含量=（某物种基因组DNA碱基数×倍体数/9.03×1014）µg
反过来：
提取1µg 某物种的DNA所需要的细胞数量= 9.03×1014/（某物种基因组DNA碱基数×倍体数），那么要从人类培养细胞中提取到1µg DNA，至少需要1.51×105个细胞。
注意：
1. 真核生物实际所需的细胞数可能会比算出来的少一些，因为真核细胞中的线粒体、叶绿体也能贡献DNA。当然，由于提取效率不可能达到100%，算出来所需的细胞数还是差不多的。
2. 有的生物只有一套基因组，为一倍体，如细菌等；有的含两套多套基因组，为二倍体，如人类；还有的含有多套基因组，为多倍体，如四倍体水稻、三倍体水稻等。
算到这儿，隆重推出simgen常数：simgen=9.03×1014，同学们只要牢记simgen常数9.03×1014，算起来非常简单轻松。
让我们一起看下用simgen常数算出来的，获得不同物种1µg DNA需要多少个细胞/病毒数吧：
物种名称 基因组大小（bp） 倍体数 个细胞（病毒数）/µg DNA
人 3,000,000,000 2 1.51×105
小鼠 2,716,965,481 2 1.66×105
大鼠 2,800,000,000 2 1.62×105
猪 2,389,078,169 2 1.89×105
大肠杆菌 4,000,000 1 2.25×108
酵母 20,000,000 1 4.52×107
λ 噬菌体 50,000 1 1.81×1010
乙肝病毒 3,200 1 2.82×1011
水稻 466,000,000 2 9.7×105
N 1.94×106/N
玉米 2,500,000,000 2 1.81×105
N 3.61×105/N
斑马鱼 1,700,000,000 2 2.66×105
河豚 500,000,000 2 9.10×105
当我们可以预判样本中的DNA含量时，就可以更科学选择合适的DNA提取方法了,不同的DNA含量选择方法如下：
1. 当样本中的DNA含量大于50 µg 以上时，通常小量制备的核酸纯化柱已经超载了（比如产生堵柱子的现象），应选用中大量DNA提取试剂盒，或者是选用经典的酚氯仿抽提，异丙醇沉淀DNA；
2. 当样本中的DNA含量介于1-30 µg时，推荐选用试剂盒提取DNA。用酚氯仿抽提，异丙醇沉淀法可能会观察不到DNA沉淀；
3. 当样本中的DNA含量小于1 µg时，酚氯仿抽提，异丙醇沉淀法几乎失效，挽救的方法是添加Carrier RNA（Simgen，Cat.4003101）或是糖元协助DNA共同沉淀；更简单的方案是使用 Simgen微量DNA提取试剂盒（Simgen ，Cat.3102050）；
4. 当样本中的DNA含量小于1ng时，请先按方案3尝试；如果还不行，向我们获取帮助。
杭州新景生物试剂开发有限公司新景生物实验室
2017年5月15日
