DNA和RNA提取方法及原理.ppt
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- DNA RNA 提取 方法 原理
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1、DNA和RNA提取方法及原理第二部分:第二部分:DNA提取常见问题分析及对策提取常见问题分析及对策第一部分:第一部分:DNA提取方法简介提取方法简介DNA是遗传信息的载体,是最重要的生物是遗传信息的载体,是最重要的生物信息分子,是分子生物学研究的主要对象。为信息分子,是分子生物学研究的主要对象。为了进行测序、杂交和基因的表达,获得高分子了进行测序、杂交和基因的表达,获得高分子量和高纯度的量和高纯度的DNA是非常重要的前提。是非常重要的前提。q 保证DNA结构的完整性q 纯化后不应存在对酶有抑制作用的物质q 排除有机溶剂和金属离子的污染q 蛋白质、多糖、脂类等降低到最低程度q 排除其他核酸分子的
2、污染q 染色体染色体DNADNA的提取的提取CTAB法法SDS法法其它其它q 非染色体非染色体DNA的提取的提取质粒质粒DNA的提取的提取 碱裂解法碱裂解法 煮沸法煮沸法线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体DNA的提取的提取 差速离心结合差速离心结合SDS裂解法裂解法qCTAB法原理法原理(植物(植物DNA提取经典方法)提取经典方法)CTAB(hexadecyltrimethylammonium bromide,十六烷基三甲基,十六烷基三甲基溴化铵),是一种阳离子去污剂,可溶解细胞膜,并与核酸形成复合溴化铵),是一种阳离子去污剂,可溶解细胞膜,并与核酸形成复合物。物。该复合物在高盐溶液中(该复合物在高
3、盐溶液中(0.7mol/L NaCl)是可溶的,通过有机溶剂)是可溶的,通过有机溶剂抽提,去除蛋白、多糖、酚类等杂质后加入乙醇沉淀即可使核酸分离抽提,去除蛋白、多糖、酚类等杂质后加入乙醇沉淀即可使核酸分离出来。出来。注:注:CTAB溶液在低于溶液在低于15 时会形成沉淀析出,因此在将其加入冰冷的时会形成沉淀析出,因此在将其加入冰冷的 植物材料之前必须预热,且离心时温度不要低于植物材料之前必须预热,且离心时温度不要低于15。qCTAB提取缓冲液的经典配方提取缓冲液的经典配方Tris-HCl(pH8.0)提供一个缓冲环境,防止核酸被破坏;提供一个缓冲环境,防止核酸被破坏;EDTA螯合螯合Mg2+或
4、或Mn2+离子,抑制离子,抑制DNase活性;活性;NaCl 提供一个高盐环境,使提供一个高盐环境,使DNP充分溶解,存在于液相中;充分溶解,存在于液相中;CTAB溶解细胞膜,并结合核酸,使核酸便于分离;溶解细胞膜,并结合核酸,使核酸便于分离;-巯基乙醇是抗氧化剂,有效地防止酚氧化成醌,避免褐变,使酚容易去除巯基乙醇是抗氧化剂,有效地防止酚氧化成醌,避免褐变,使酚容易去除qCTAB提取缓冲液的改进配方提取缓冲液的改进配方PVP(聚乙烯吡咯烷酮)是酚的络合物,能与多酚形成一种不溶的络合(聚乙烯吡咯烷酮)是酚的络合物,能与多酚形成一种不溶的络合物质,有效去除多酚,减少物质,有效去除多酚,减少DNA
5、中酚的污染;同时它也能和多糖结合,中酚的污染;同时它也能和多糖结合,有效去除多糖。有效去除多糖。qCTAB法流程图法流程图植物材料植物材料裂解液裂解液上层溶液上层溶液液氮研磨液氮研磨抽提抽提细胞裂解细胞裂解干燥溶解干燥溶解离心洗涤离心洗涤酒精沉淀酒精沉淀DNA溶液溶液q SDS法原理法原理SDS是一种阴离子去垢剂,在高温(是一种阴离子去垢剂,在高温(5565)条件下能裂解细)条件下能裂解细胞,使染色体离析,蛋白变性,释放出核酸;胞,使染色体离析,蛋白变性,释放出核酸;提高盐提高盐(KAc或或NH4Ac)浓度并降低温度(冰浴),使蛋白质及多糖浓度并降低温度(冰浴),使蛋白质及多糖杂质沉淀,离心后
6、除去沉淀;杂质沉淀,离心后除去沉淀;上清液中的上清液中的DNA用酚用酚/氯仿抽提,反复抽提后用乙醇沉淀水相中的氯仿抽提,反复抽提后用乙醇沉淀水相中的DNA。q SDS SDS法流程图法流程图 (以动物组织为例)(以动物组织为例)动物组织动物组织细胞裂解细胞裂解上层溶液上层溶液组织匀浆组织匀浆抽提抽提干燥溶解干燥溶解离心洗涤离心洗涤酒精沉淀酒精沉淀DNA溶液溶液 物理方式物理方式:玻璃珠法、:玻璃珠法、超声波法、研磨法、冻融法超声波法、研磨法、冻融法 化学方式化学方式:异硫氰酸胍法、碱裂解法:异硫氰酸胍法、碱裂解法 生物方式生物方式:酶法:酶法q根据细胞裂解方式的不同有:根据细胞裂解方式的不同有
7、:吸附材料结合法:吸附材料结合法:q根据核酸分离纯化方式的不同有:根据核酸分离纯化方式的不同有:硅质材料硅质材料阴离子交换树脂阴离子交换树脂磁珠磁珠高盐低高盐低pHpH值结合核酸,低盐高值结合核酸,低盐高pHpH值洗脱。值洗脱。快捷高效。快捷高效。低盐高低盐高pHpH值结合核酸,高盐低值结合核酸,高盐低pHpH值洗脱。值洗脱。适用于纯度要求高的实验。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。物,从而达到分离目的。浓盐法浓盐法:有机溶剂抽提法:有机溶剂抽提法:密度梯度离心法:密度梯度离心法:利用利用RNP和和DNP在盐溶
8、液中溶解度不同,将二者分离在盐溶液中溶解度不同,将二者分离有机溶剂作为蛋白变性剂,同时抑制核酸酶的降解作用有机溶剂作为蛋白变性剂,同时抑制核酸酶的降解作用利用不同内容物密度不同的原理分离各种内容物利用不同内容物密度不同的原理分离各种内容物q碱裂解法原理碱裂解法原理 染色体染色体DNADNA比质粒比质粒DNADNA分子大得多,且染色体分子大得多,且染色体DNADNA为为线状分线状分子,而质粒子,而质粒DNADNA为共价闭合环状分子;为共价闭合环状分子;当用碱处理当用碱处理DNADNA溶液时,线状染色体溶液时,线状染色体DNADNA容易发生变性,共容易发生变性,共价闭环的质粒价闭环的质粒DNADN
9、A在回到中性在回到中性pHpH时即恢复其天然构象;时即恢复其天然构象;变性染色体变性染色体DNADNA片段与变性蛋白质和细胞碎片结合形成沉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淀,而复性的超螺旋质粒DNADNA分子则以溶解状态存在液相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。中,从而可通过离心将两者分开。q碱裂解法流程图碱裂解法流程图对数期菌体对数期菌体溶液溶液III中和中和溶液溶液I充分重悬充分重悬溶液溶液II裂解裂解上清液上清液抽提抽提离心洗涤离心洗涤酒精沉淀酒精沉淀干燥溶解干燥溶解沉淀沉淀质粒质粒DNA溶液溶液q煮沸法原理煮沸法原理 染色体染色体DNADN
10、A比质粒比质粒DNADNA分子大得多,且染色体分子大得多,且染色体DNADNA为为线状分线状分子,而质粒子,而质粒DNADNA为共价闭合环状分子;为共价闭合环状分子;当加热处理当加热处理DNADNA溶液时,线状染色体溶液时,线状染色体DNADNA容易发生变性,共容易发生变性,共价闭环的质粒价闭环的质粒DNADNA在冷却时即恢复其天然构象;在冷却时即恢复其天然构象;变性染色体变性染色体DNADNA片段与变性蛋白质和细胞碎片结合形成沉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淀,而复性的超螺旋质粒DNADNA分子则以溶解状态存在液相分子则以溶解状态存在液相中,从而可通过离心将两者分
11、开。中,从而可通过离心将两者分开。q差速离心法原理差速离心法原理 是利用物质比重的不同分离混合物的一种方法。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,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。从而得以分离。线粒体和叶绿体是生物体内半自主性细胞器,自身可编码蛋线粒体和叶绿体是生物体内半自主性细胞器,自身可编码蛋白,它们的白,它们的比重和大小一定,因而在同一离心场内的沉降速度比重和大小一定,因而在同一离心场内的沉降速度也一定,根
12、据这一原理,常用不同转速的离心法,将细胞内各也一定,根据这一原理,常用不同转速的离心法,将细胞内各种组分分级分离出来。种组分分级分离出来。第一部分:第一部分:DNA提取方法简介提取方法简介内容内容第二部分:第二部分:DNA提取及常见问题分析提取及常见问题分析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、纯化核酸分离、纯化IV.IV.沉淀或吸附核酸,并去除杂质沉淀或吸附核酸,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液或水中最好使用新鲜材料,最好使用新鲜材料,低温保低温保存的样品材料不要反复冻融存的样品材料不要
13、反复冻融提取血液基因组提取血液基因组DNA时,要时,要选择有核细胞(白细胞)选择有核细胞(白细胞)组培细胞培养时间不能过长,组培细胞培养时间不能过长,否则会造成否则会造成DNA降解降解含病毒的液体材料含病毒的液体材料DNADNA含量较含量较少,提取前先富集少,提取前先富集基因组基因组DNADNA的提取的提取质粒质粒DNADNA的提取的提取使用处于对数期的新鲜菌体使用处于对数期的新鲜菌体(老化菌体导致开环质粒增加)(老化菌体导致开环质粒增加)培养时应加入筛选压力,否则培养时应加入筛选压力,否则菌体易污染,质粒易丢失菌体易污染,质粒易丢失尽量选择高拷贝的质粒,如为尽量选择高拷贝的质粒,如为低拷贝或
14、大质粒,则应加大菌低拷贝或大质粒,则应加大菌体用量体用量菌株不要频繁转接(质粒丢失)菌株不要频繁转接(质粒丢失)材料应适量,过多会影响裂解,材料应适量,过多会影响裂解,导致导致DNA量少,纯度低量少,纯度低针对不同材料,选择适当的裂针对不同材料,选择适当的裂解预处理方式:解预处理方式:植物材料液氮研磨植物材料液氮研磨动物组织匀浆或液氮研磨动物组织匀浆或液氮研磨组培细胞蛋白酶组培细胞蛋白酶K细菌溶菌酶破壁细菌溶菌酶破壁酵母破壁酶或玻璃珠酵母破壁酶或玻璃珠高温温浴时,定时轻柔振荡高温温浴时,定时轻柔振荡基因组基因组DNADNA的提取的提取质粒质粒DNADNA的提取的提取菌体量适当菌体量适当培养基去
15、除干净,同时保证菌培养基去除干净,同时保证菌体在悬浮液中充分悬浮体在悬浮液中充分悬浮变性的时间不要过长(变性的时间不要过长(5分钟),分钟),否则质粒易被打断否则质粒易被打断复性时间也不宜过长,否则会复性时间也不宜过长,否则会有基因组有基因组DNA的污染的污染G菌、酵母质粒的提取,应先菌、酵母质粒的提取,应先用酶法或机械法处理,以破壁用酶法或机械法处理,以破壁采用吸附材料吸附的方式分离采用吸附材料吸附的方式分离DNA时,应提时,应提供相应的缓冲体系供相应的缓冲体系采用有机(酚采用有机(酚/氯仿)抽提时应充分混匀,但氯仿)抽提时应充分混匀,但动作要轻柔动作要轻柔离心分离两相时,应保证一定的转速和
16、时间离心分离两相时,应保证一定的转速和时间针对不同材料的特点,在提取过程中辅以相针对不同材料的特点,在提取过程中辅以相应的去杂质的方法应的去杂质的方法基因组基因组DNADNA的提取的提取质粒质粒DNADNA的提取的提取q 蛋白质的去除:蛋白质的去除:酚酚/氯仿抽提氯仿抽提 使用变性剂变性(使用变性剂变性(SDSSDS、异硫氰酸胍等)、异硫氰酸胍等)高盐洗涤高盐洗涤 蛋白酶处理蛋白酶处理q 多糖的去除:多糖的去除:高盐法:用乙醇沉淀时,在待沉淀溶液中加入高盐法:用乙醇沉淀时,在待沉淀溶液中加入1/21/2体体积的积的5M NaCl5M NaCl,高盐可溶解多糖。,高盐可溶解多糖。用多糖水解酶将多
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