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DNA提取原理和方法docx
DNAextraction
ZJL
2014.05.09
DNAextraction
•细胞内的核酸包括DNA与RNA两种分子,均与蛋白质结合成核蛋白。
•真核生物的DNA又有染色体DNA与细胞器DNA之分。
前者为双链线性分子;后者为双链环状分子。
•除此之外,在原核生物中还有双链环状的质粒DNA;在非细胞型病毒颗粒内,DNA的存在形式多种多样。
核酸的理化性质
•极性化合物,溶于水,不溶于乙醇、氯仿等有机溶剂,钠盐比游离核酸易溶于水。
•在酸性溶液中,DNA、RNA易水解,在中性或弱碱性溶液中较稳定。
•天然状态的DNA是以脱氧核糖核蛋白(DNP)形式存在于细胞核中。
提取DNA总的原则:
1保证核酸一级结构的完整性;
2其他生物大分子的污染应降低到最低程度;
3核酸样品中不应存在对酶有抑制作用的有机溶剂和过高浓度的金属离子;
4其他核酸分子,如RNA,也应尽量去除。
>断裂成为线状
>共价闭合环状结构
DNA提取的几种方法
□基因组DNA的提取-
□非基因组DNA的提取
>质粒DNA的提取-
□基因组DNA的提取
根据裂解方式的不同有:
细胞破碎方法
应用
I机械法
1匀浆法
机体软组织
2捣碎法
动物韧性组织
3研磨法
细菌、酵母
n物理法
1超声法
细胞混悬液
2反复冻融法
培养细胞
3冷热交替法
细菌.病毒
4低渗裂解
红细胞
hi化学法
1有机溶剂
细菌、酵母
2去垢剂
组织、培养细胞
3酶解法
细菌、酵母
基因组DNA的提取
根据核酸分离纯化方式的不同有:
>吸附材料结合法:
•硅质材料
高盐低pH值结合核酸,低盐高pH值洗脱。
阴离子交换树脂
•磁珠
快捷高效。
低盐高pH值结合核酸,高盐低pH值洗脱。
适用于纯度要求高的实验。
磁性微粒挂上不同基团可吸附不同的目的物,从而达到分离目的。
基因组DNA的提取浓盐法:
利用RNP和DNP在盐溶液中溶解度不同,将二者分离
有机溶剂抽提法:
有机溶剂作为蛋白变性剂,同时抑制核酸酶的降解作用
密度梯度离心法:
利用不同内容物密度不同的原理分离各种内容物
基因组DNA-SDS法
□SDS法流程图(以动物组织为例)
Phenol-chloroformextractionofmousetailDNA
Approximatelycmoftailiscutandputintoanmicrofugetube;
Add0.5mltailsolutionand25mlProteinaseK,mixwellandincubateat55°Covernightoruntiltissueisdissolved;
MoreProteinaseKmaybeaddedifdigestionisnotcompleteafter24hr;
Add0.5mlPhenol/Chloroformandvortexattopspeedfor15minatRT;
Spinat13,000rpmfor30minatRT;
Transferthetopaqueousphasetoafreshmicrofugetube;
Add0.5mlChloroformandvortexattopspeedfor5minatRT;
Spinat13,000rpmfor5minatRT;
Transferthetopaqueousphasetoafreshmicrofugetube,add50ml3MNaOAc(pH=6.0)and0.5ml100%ethanol,invertseveraltimes;
ANaOAcsolutionwithpHlowerthan6.0willcausetheEDTAtoprecipitate;
Spinat13,000rpmfor5minatRT;
Ifthereisnopellet,placesamplesin-80°Cfor10minandspinat13,000rpmfor25minat4°C;
Washpelletoncewith70%ethanol,airdry;
ResuspendDNAinddH2O.
Use-100-200mlddH2Otogetfinalconcentrationas100ng/mlforPCR.
2.Add0.5mltailsolutionand25mlProteinaseK,mixwellandincubateat55°Covernightoruntiltissueisdissolved;
Tailsolution:
1SDS:
十二烷基硫酸钠
作用:
a.溶解细胞膜、核膜上脂质成分
b.使蛋白质变性
2.Tris:
缓冲液
作用:
细胞裂解时PH值也能稳定
3.EDTA
作用:
是二价金属螯合剂,抑制核酸酶;降低细胞膜的稳定性。
3・MoreProteinaseKmaybeaddedifdigestionisnotcompleteafter24hr;
ProteinaseK:
作用:
广谱蛋白酶,能在SDS和EDTA的存在下保持很高的活性,降解蛋白质,将DNA游离。
4.Add0.5mlPhenol/Chloroformandvortexattopspeedfor
15minatRT;
5.Spinat13,000rpmfor30minatRT;
Phenol:
优点:
1•有效变性蛋白质;
2.抑制了DNase的降解作用。
缺点:
能溶解10-15%的水,从而溶解一部分DNA
Chloroform:
1•加速有机相与液相分层。
2•去除DNA水溶液中残留的微量酚。
Isoamylalcohol:
1.减少蛋白质变性操作过程中产生的气泡。
2.有助于分相,使离心后的上层含DNA的水相、中间的变性蛋白相及下层有机溶剂相维持稳定。
7>Transferthetopaqueousphasetoafreshmicrofugetube;
8.Add0.5mlChloroformandvortexattopspeedformin
atRT;
9>Spinat13,000rpmfor5minatRT;
Chloroform:
经酚第一次抽提后的水相中有残留的酚,由于酚与氯仿是互溶的,可用氯仿第二次变性蛋白质,此时一起将酚带走。
也可以在第二次抽提时,将酚与氯仿混合(1订)使用。
lO.Transferthetopaqueousphasetoafreshmicrofugetube,add50ml3MNaOAc(pH=6.0)and0.5ml100%ethanol,invertseveraltimes;
11.Spinat13,000rpmfor5minatRT;
NaOAc(pH=6.0):
1•沉淀核酸,缩短乙醇沉淀的时间
2.提供单价阳离子。
减少DNA分子之间的同性电荷相斥力,易于互相聚合而形成DNA钠盐沉淀,
100%ethanol
1.任意比和水相混溶,夺去DNA周围的水分子,使DNA失水而易于聚合。
2.但是加其他比例的乙醇使总体积增大,而DNA在溶液中有一定程度的溶解,因而DNA损失也增大,尤其用多次乙醇沉淀时,就会影响收得率。
12.Ifthereisnopellet,placesamplesin-80°Cfor10minandspinat13,000rpmfor25minat4°C;
13.Washpelletoncewith70%ethanol,airdry;
14.ResuspendDNAinddH2O・
DNA的保存:
1.DNA则多以弱碱性的Tris或者TE溶解。
2.基本上,核酸在保存中的稳定性,与温度成反比,与浓度成正比。
□非基因组DNA的提取
>质粒DNA的提取
碱裂解法
密度梯度离心法煮沸法
质粒DNA的提取-碱裂解法
1、培养细菌使质粒扩增一对数生长后期
2、收集和裂解细菌
3、质粒DNA的纯化
质粒DNA的提取-■碱裂解法
、培养细菌使质粒扩增™对数生长后期
在含有相应抗性的液体培养基中培养已转化质粒的细菌(单克隆),使细菌快速增殖的同时质粒DNA得到大量扩增。
质粒DNA的提取■■碱裂解法
2、收集和裂解细菌
「非离子型/离子型去污剂裂解4有机溶剂/碱
「加热
质粒DNA的提取一碱裂解法
3、质粒DNA的纯化
—CsCI-漠化乙锭梯度密度离心
取决于线状DNA与闭环DNA与漠化乙锭结合的量
质粒DNA的提取■■碱裂解法
原理
染色体DNA比质粒DNA分子大得多,且染色体DNA为线状分子,而质粒DNA为共价闭合环状分子;
当用碱处理DNA溶液时,线状染色体DNA容易发生变性,共价闭环的质粒DNA在回到中性pH时即恢复其天然构象;
变性染色体DNA片段与变性蛋白质和细胞碎片结合形成沉淀,而复性的超螺旋质粒DNA分子则以溶解状态存在液相中,从而可通过离心将两者分开。
质粒DNA的提取■■碱裂解法
对数期菌体
K>
—►
上清液
► 沉淀 ) SDS碱裂解法提取质粒DNA中溶液的成分及作用 溶液IResuspensionBuffer 成分: 50mM葡萄糖/10mMEDTA/25mMTris-HCI,pH=8.0葡萄糖: 增稠。 维持渗透压,防止DNA受机械切力作用降解。 EDTA: 二价金属离子的螯合剂,抑制DNase的活性。 有利于溶菌酶的作用。 这一步溶液中还可以加入RNase溶菌酶: 糖昔水解酶。 当溶液中PH小于8时,溶菌酶作用受到抑制。 SDS碱裂解法提取质粒DNA中溶液的成分及作用 溶液口LysisBuffer 成分: 0.2MNaOH/1%SDS NaOH: 溶解细胞,DNA变性 SDS: (1)溶解细胞膜上的脂质与蛋白,因而溶解膜蛋白而破坏细胞膜。 (2)解聚细胞中的核蛋白。 (3)SDS能与蛋白质结合成为复合物,使蛋白质变性而沉淀下来。 SDS与NaOH联用: 增强NaOH的强碱性 SDS碱裂解法提取质粒DNA中溶液的成分及作用 溶液IQNeutralizationBuffer 成分: 3MKAc/2MHAc KAc: K+置换了SDS中的Na+,得到PDS沉淀 HAc: 中和NaOH,使DNA复性 吸附柱SpinColumnwithCollectionTubes •结构: 特殊硅基质吸附材料,特异性吸附DNA,而RNA与蛋白质穿过。 高盐低pH值结合核酸,低盐高pH值洗脱。 大提&小提 区别: 1•大提可以用于大量菌液的提取,100ml-500ml均可,而小提用的菌液量很少,一般1.5-5mlo 2•—般试剂盒中大提比小提多了溶菌酶、异丙醇(回收沉淀核酸)、LiCI(特异性去除RNA)、含一定量PEG的氯化物(回收质粒DNA)及乙酸鞍等,其作用及目的都是有利于细菌的裂解和质粒的纯化,所以大提的产物比小提的量多很多,而且纯度很高。 3•小提一般用于质粒鉴定和对纯度要求不是很高的实验,大提用于质粒的大量提取和转染等纯度要求很高的实验。 >煮沸法 原理 >染色体DNA比质粒DNA分子大得多,且染色体DNA为线状分子,而质粒DNA为共价闭合环状分子; >当加热处理DNA溶液时,线状染色体DNA容易发生变性,共价闭环的质粒DNA在冷却时即恢复其天然构象; >变性染色体DNA片段与变性蛋白质和细胞碎片结合形成沉淀,而复性的超螺旋质粒DNA分子则以溶解状态存在液相中,从而可通过离心将两者分开。 》差速离心法 >是利用物质比重的不同分离混合物的一种方法。 >将待分离物质置于均匀介质(蔗糖)中,以一定的转速进行离心,比重大的物质优先沉降,比重小的却处于上层,从而得以分离。 Thankyou!
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