核酸分离和纯化课件.ppt
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- 核酸 分离 纯化 课件
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1、核酸分离和纯化1 核酸分离和纯化2找答案?找答案?核酸分离纯化的原则是什么?为防止核酸分离纯化的原则是什么?为防止核酸降解需要注意什么?核酸降解需要注意什么?核酸制备基本步骤?核酸制备基本步骤?如何鉴定核酸浓度和纯度?如何鉴定核酸浓度和纯度?核酸的保存方法有哪些?核酸的保存方法有哪些?核酸分离和纯化3前言前言 核酸核酸(nucleic acid)是以核苷酸为基本组成单位是以核苷酸为基本组成单位的生物信息大分子。是遗传信息的携带者,是基的生物信息大分子。是遗传信息的携带者,是基因表达的物质基础。因表达的物质基础。核酸分离和纯化4核酸的分类:核酸的分类:nDNA q核内染色体核内染色体 DNA。q
2、核外也有少量核外也有少量DNA,如线粒体,如线粒体DNA,叶绿体,叶绿体DNA。q质粒质粒DNA。n RNAq存在于细胞质中,如存在于细胞质中,如mRNA,rRNA,tRNA等。等。n除上述除上述DNA,RNA外,还有非细胞形式存在的病外,还有非细胞形式存在的病毒和噬菌体,其或只含毒和噬菌体,其或只含DNA,或只含有,或只含有RNA。核酸分离和纯化5主要内容主要内容2.核酸制备的基本步骤核酸制备的基本步骤3.核酸的鉴定和保存核酸的鉴定和保存4.核酸提取方法简介核酸提取方法简介核酸分离和纯化61.1.核酸分离与纯化的原则及要求核酸分离与纯化的原则及要求1.1 1.1 核酸分离与纯化的一般原则核酸
3、分离与纯化的一般原则(1)保持核酸分子一级结构的完整性,是核酸结保持核酸分子一级结构的完整性,是核酸结构和功能研究的最基本要求。构和功能研究的最基本要求。(2)排除其他分子的污染,保证核酸的纯度。排除其他分子的污染,保证核酸的纯度。核酸分离和纯化71.2 核酸分离与纯化的要求核酸分离与纯化的要求(1)为保证核酸的完整性,为保证核酸的完整性,(防止降解),在实验中应注意:(防止降解),在实验中应注意:n尽量简化步骤,缩短提取时间,减少各种尽量简化步骤,缩短提取时间,减少各种有害因素对核酸的破坏。有害因素对核酸的破坏。n减少化学因素对核酸的降解,减少化学因素对核酸的降解,pH5-9。化学因素?化学
4、因素?生物因素?生物因素?物理因素?物理因素?核酸分离和纯化8q防止核酸的生物降解(细胞内或外的防止核酸的生物降解(细胞内或外的各种核酸酶水解)。各种核酸酶水解)。所用器械和一些试剂需高压灭菌,提取缓冲所用器械和一些试剂需高压灭菌,提取缓冲液中需加核酸酶抑制剂。操作温度为液中需加核酸酶抑制剂。操作温度为04。lDNA酶需要金属离子酶需要金属离子Mg2+、Ca2+的激活,因此的激活,因此使用金属离子螯合剂,如使用金属离子螯合剂,如EDTA或柠檬酸盐等;或柠檬酸盐等;阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂SDS。lRNA酶分布广泛,极易污染样品,而且耐高温、酶分布广泛,极易污染样品,而且耐高温、耐酸碱、
5、不易失活,生物降解是耐酸碱、不易失活,生物降解是RNA提取过程中提取过程中的主要危害因素。的主要危害因素。0.1%DEPC(焦碳酸二乙酯)浸泡,器械浸泡,器械180干烤干烤8h。核酸分离和纯化9n减少物理因素对核酸的降解,主要减少物理因素对核酸的降解,主要是机械剪切力,其次是高温。是机械剪切力,其次是高温。l机械剪切力包括强力高速的振荡、突然暴机械剪切力包括强力高速的振荡、突然暴露于低渗液、样品反复冻融等。露于低渗液、样品反复冻融等。l高温,如长时间的煮沸。高温,如长时间的煮沸。核酸分离和纯化10(2)核酸纯度的要求:核酸纯度的要求:n非核酸生物大分子的污染降低到最低程非核酸生物大分子的污染降
6、低到最低程度,如蛋白质、多糖和脂类分子;度,如蛋白质、多糖和脂类分子;n排除其它核酸分子的污染,如制备排除其它核酸分子的污染,如制备RNA时,时,DNA分子是污染物;分子是污染物;去除对后续实验有影响的物质,如有机去除对后续实验有影响的物质,如有机溶剂和过高浓度的金属离子。溶剂和过高浓度的金属离子。核酸分离和纯化112.核酸制备的基本步骤核酸制备的基本步骤I.I.材料准备材料准备II.II.破碎细胞或包膜内容物释放破碎细胞或包膜内容物释放III.III.核酸分离核酸分离IV.IV.沉淀或吸附核酸,纯化并去除杂质沉淀或吸附核酸,纯化并去除杂质 V.V.核酸溶解在适量缓冲液或水中核酸溶解在适量缓冲
7、液或水中核酸分离和纯化122.1 破碎细胞 (1)(1)玻璃匀浆器匀浆玻璃匀浆器匀浆(2)(2)液氮研磨法液氮研磨法n多用于坚硬植物材料,研多用于坚硬植物材料,研磨时常加入少量石英砂,磨时常加入少量石英砂,玻璃粉或其他研磨剂,以玻璃粉或其他研磨剂,以提高研磨效果提高研磨效果肝、肾等肝、肾等 冰上冰上 少量少量核酸分离和纯化13(3)(3)高速组织捣碎机捣碎高速组织捣碎机捣碎(4)(4)超声波处理法超声波处理法(5)(5)化学处理法化学处理法(SDS(SDS、吐温、吐温8080(油酸酯)等)(油酸酯)等)(6)(6)生化法(溶菌酶、纤维素酶等)生化法(溶菌酶、纤维素酶等)核酸分离和纯化142.2
8、 2.2 核酸分离,去除蛋白核酸分离,去除蛋白 核酸与蛋白质的结合力主要是正负静电吸力核酸与蛋白质的结合力主要是正负静电吸力(核酸与碱性蛋白的结合核酸与碱性蛋白的结合)、氢键和非极性的范德、氢键和非极性的范德华力。华力。分离核酸最困难的是将与核酸紧密结合的蛋白分离核酸最困难的是将与核酸紧密结合的蛋白质分开,同时避免核酸降解。质分开,同时避免核酸降解。核酸分离和纯化15(1)加入)加入SDS SDS SDS除有破膜和抑制核酸酶的作用外,还具有除有破膜和抑制核酸酶的作用外,还具有使核酸从蛋白质上游离出来的功能;使核酸从蛋白质上游离出来的功能;(2)加入浓盐溶液(如加入浓盐溶液(如NaCl)核酸核酸
9、-蛋白质加入蛋白质加入NaClNaCl后,破坏静电吸力,使后,破坏静电吸力,使氢键破坏,核蛋白解聚;氢键破坏,核蛋白解聚;核酸分离和纯化16(3)酚)酚/氯仿抽提氯仿抽提p酚氯仿混合使用能增加去除蛋白的效果,并对核酸酶有抑酚氯仿混合使用能增加去除蛋白的效果,并对核酸酶有抑制作用。制作用。p氯仿比重大,能加速有机相与水相分层,减少残留在水相中氯仿比重大,能加速有机相与水相分层,减少残留在水相中的酚,同时氯仿具有去除植物色素和蔗糖的作用。的酚,同时氯仿具有去除植物色素和蔗糖的作用。p在酚在酚/氯仿抽提核酸提取液时,需要振摇,为防止起泡和促使氯仿抽提核酸提取液时,需要振摇,为防止起泡和促使水相与有机
10、相的分离,再加上一定量的异戊醇(酚:氯:异水相与有机相的分离,再加上一定量的异戊醇(酚:氯:异戊醇戊醇=25=25:2424:1 1)。)。核酸分离和纯化17 (1 (1)使用注意)使用注意 酚通常是透明无色的结晶,如果酚结晶呈酚通常是透明无色的结晶,如果酚结晶呈现粉红色或黄色,表明其中含有酚的氧化产物,现粉红色或黄色,表明其中含有酚的氧化产物,例如醌、二酸等。变色的酚不能用于核酸抽提例如醌、二酸等。变色的酚不能用于核酸抽提实验,因为氧化物可破坏核酸的磷酸二酯键。实验,因为氧化物可破坏核酸的磷酸二酯键。(2 (2)安全操作)安全操作 酚腐蚀性很强,并可引起严重的灼伤,操酚腐蚀性很强,并可引起严
11、重的灼伤,操作时应戴手套。作时应戴手套。使用酚时应注意使用酚时应注意核酸分离和纯化182.3 沉淀核酸沉淀核酸n重新调整核酸的浓度,起到浓缩核酸的作用;重新调整核酸的浓度,起到浓缩核酸的作用;n去除溶液中某些盐离子与杂质;去除溶液中某些盐离子与杂质;n改变核酸的溶解缓冲液。改变核酸的溶解缓冲液。DNA纯化柱纯化柱核酸提取(离心柱型)核酸提取(离心柱型)利用硅胶膜特异吸附核酸利用硅胶膜特异吸附核酸核酸分离和纯化19Na+Mg2+Li+2.3.1 核酸的有机溶液沉淀法核酸的有机溶液沉淀法 当核酸溶液的当核酸溶液的pH值值大于大于4时,核酸分子呈时,核酸分子呈多聚阴离子状态。多聚阴离子状态。钾、钠、
12、镁、锂及铵钾、钠、镁、锂及铵根等阳离子形成的盐,根等阳离子形成的盐,通过屏蔽带负电的磷酸通过屏蔽带负电的磷酸基团使基团使DNADNA分子聚结在分子聚结在一起而不溶于许多有机一起而不溶于许多有机溶剂溶剂。启示什么?启示什么?核酸分离和纯化20核酸沉淀的盐类及浓度核酸沉淀的盐类及浓度盐盐贮存液浓度(贮存液浓度(mol/L)终浓度终浓度(mol/L)MgCl210.01NaAc3(pH5.2)0.3KAc3(pH5.2)0.3NH4Ac102.5NaCl50.2LiCl80.8核酸分离和纯化21乙醇乙醇n优点:优点:对盐类沉淀少,沉淀中所含迹量乙醇易挥发除对盐类沉淀少,沉淀中所含迹量乙醇易挥发除去,
13、不影响以后实验。去,不影响以后实验。n缺点:缺点:需要量大,一般要求低温操作。需要量大,一般要求低温操作。常用的有机沉淀剂常用的有机沉淀剂核酸分离和纯化22异丙醇异丙醇n优点:优点:需体积小,速度快,适于浓度低、体积大的需体积小,速度快,适于浓度低、体积大的DNADNA样品沉淀。一般不需低温长时间放置。样品沉淀。一般不需低温长时间放置。n缺点:缺点:易使盐类、蔗糖与易使盐类、蔗糖与DNADNA共沉淀异丙醇难以挥共沉淀异丙醇难以挥发除去。所以,最后用发除去。所以,最后用7070乙醇漂洗数次。乙醇漂洗数次。核酸分离和纯化23聚乙二醇(聚乙二醇(PEGPEG)优点:优点:可用不同浓度的可用不同浓度的
14、PEGPEG选择沉淀不同相对分子质量选择沉淀不同相对分子质量的的DNADNA片段。应用片段。应用60006000相对分子质量的相对分子质量的PEGPEG进行进行DNADNA沉淀时,使用浓度与沉淀时,使用浓度与DNADNA片段的大小成反比。片段的大小成反比。注意:注意:PEG PEG沉淀一般需加沉淀一般需加0.5mol/L0.5mol/L的的NaClNaCl或或10 mmol/L10 mmol/L的的MgClMgCl2 2。核酸分离和纯化24精胺精胺 精胺不是有机溶剂,但可快速有效沉淀精胺不是有机溶剂,但可快速有效沉淀DNADNA。原理是:原理是:精胺与精胺与DNADNA结合后,使结合后,使DN
15、ADNA在溶液中结构凝缩在溶液中结构凝缩而发生沉淀,并可使单核苷酸和蛋白质杂质而发生沉淀,并可使单核苷酸和蛋白质杂质与与DNADNA分开,达到纯化分开,达到纯化DNADNA的目的。的目的。核酸分离和纯化25 2.3.2 2.3.2 核酸沉淀的温度和时间核酸沉淀的温度和时间 一般强调,核酸沉淀在低温长时间下进行。一般强调,核酸沉淀在低温长时间下进行。但时间过长,易导致盐与但时间过长,易导致盐与DNADNA共沉淀,影响以共沉淀,影响以后的实验。一般使用后的实验。一般使用00冰水,冰水,10-15min10-15min,DNADNA样品足可达到实验要求。样品足可达到实验要求。核酸分离和纯化263.3
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