DNA主要在细胞核内,核外也有少量称为核外基因的线粒体DNA等。真核细胞的DNA分子比原核生物的DNA分子大得多,并且以核蛋白体形式存在于细胞中。真核细胞基因组DNA提取的主要步骤包括裂解和纯化两大步骤。裂解是使样品中的核酸游离在裂解体系中的过程,纯化则是去除体系中的其它成分,如蛋白质、多糖、脂类及其它不需要的核酸(RNA)等生物大分子的过程。
一、裂解
细胞破碎的手段常为超声波、组织匀浆、液氮破碎以及包埋组织的超薄切片等方法。为了获得大量完整的DNA,一般采用裂解液等温和的方法破碎细胞。
裂解液一般都含有去污剂 (如 SDS、Triton X-100、NP-40、Tween 20 等) 和盐 (如 Tris、EDTA、NaCl 等)。去污剂的作用是通过使蛋白质变性,破坏膜结构及去除与核酸相连接的蛋白质,从而实现核酸游离在裂解体系中。盐的作用,一方面提供一个合适的裂解环境 (如 Tris),另一方面可抑制核酸酶在裂解过程中对核酸的破坏 (如 EDTA)、维持核酸结构的稳定 (如 NaCl) 。裂解体系中还可以加入蛋白酶;利用蛋白酶将蛋白质消化成小的片段,促进核酸与蛋白质的分开,便于后面的纯化操作以及获得更纯的核酸。
二、纯化
根据DNA本身的特征使用不同方法进行核酸提纯。
三、DNA提取的实验步骤
(一)材料与设备
1.试剂 消化液(100mmol/L NaCl,10mmol/L Tris-HCl,pH8.0,25mmol/L EDTA,0.5%SDS,0.1mg/ml蛋白酶K);pH8.0,25mmol/L EDTA;PBS;TES饱和酚;氯仿;异戊醇; 95%乙醇溶液;70%乙醇溶液;TE;0.1%SDS;1μg/ml RNA酶;
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2.仪器 培养皿、培养瓶、微量离心管、滴管;刻度吸管;加样器;枪头;离心机、液氮罐、组织匀浆器、恒温培养箱
(二)主要步骤
1.如果材料为组织块,可将组织块(约200~1000mg)剪碎后,置入液氮中。随后用冰冷的组织捣碎器捣碎,每100mg组织加入1.2ml消化液(100mmol/L NaCl,10mmol/L Tris-HCl,pH8.0,25mmol/L EDTA,0.5%SDS,0.1mg/ml蛋白酶K)。
2.如果材料是悬浮细胞,收集细胞于微量离心管中,500g×5min离心;如果材料是贴壁细胞,弃上清后,胰酶消化收集细胞,500g×5min离心。随后用冰冷的PBS缓冲液洗涤细胞,500g×5min离心,弃上清,重复一次,并用一倍体积的消化液重悬细胞。
3.组织或细胞混悬液移入带盖的离心管中,50℃消化12~18h。
4.冷却至4℃,加等体积15 mo1/L TES饱和酚。
5.轻轻振摇,使水相和酚层充分混匀。
6. 4℃5000rpm~8000rpm离心15min~20min。此时DNA溶液在上层,酚位于下层,中间是变性蛋白层。
7.用吸管小心吸取上层粘稠溶液,移至另一离心管。注意尽量不要带出中间蛋白层。
8. DNA溶液再加等体积15 mo1/L TES饱和酚抽提一次,按6、7离心并吸至另一离心管。
9.加等体积氯仿/异戊醇按步骤(5、6)抽提,离心5min。
10.吸出DNA溶液后,再步骤(9)抽提一次。
11.用吸管将DNA溶液移至Eppendorf中,冰浴至0℃。
12.加2.5倍体积95%冷乙醇震摇,可见DNA白色沉淀析出。
13.用75%冷乙醇清洗3~4次。
14.室温干燥或冷冻干燥DNA。
15.加适量TE溶液溶解DNA。
四、结果鉴定
1.紫外分光光度计检测:可检测DNA的纯度和含量。一般而言核酸在260nm时吸光度最大,而蛋白质在280nm时吸光度最大。取2μl DNA溶解液,适量稀释,紫外分光光度计测定260nm、280nmOD值,计算OD260/OD280比值,比值在1.7~2.0:1之间,说明DNA纯度可。在260nm处,1OD双链DNA的浓度为50mg /ml,据此可计算DNA的浓度(mg /ml)=50×(OD260) × 稀释倍数。
2.电泳检测:可检测核酸的完整性和大小。取2μl DNA溶解液与适量上样缓冲液混合后,经1%琼脂糖凝胶电泳。电泳结束后紫外光下观察,拍照;如果观察到一条清晰的电泳带,无明显的拖尾,说明DNA完整性好。