核酸提取技术CDC培训.ppt
《核酸提取技术CDC培训.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《核酸提取技术CDC培训.ppt(49页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、核核 酸酸 提提 取取 技技 术术四川大学华西公共卫生学院王国庆前 言核酸是遗传信息的携带者,是基因表达的物质核酸是遗传信息的携带者,是基因表达的物质基础。在生物的生长、发育和繁殖等生命活动基础。在生物的生长、发育和繁殖等生命活动中起着十分重要的作用。中起着十分重要的作用。因此无论是进行核酸结构与功能的研究,还是因此无论是进行核酸结构与功能的研究,还是进行基因工程、蛋白质工程,首先需要对核酸进行基因工程、蛋白质工程,首先需要对核酸进行分离和纯化,核酸样品的质量将直接关系进行分离和纯化,核酸样品的质量将直接关系到实验的成败。到实验的成败。核酸的提取是分子生物学实验核酸的提取是分子生物学实验技术中
2、最重要、最基本的操作技术中最重要、最基本的操作 。DNADNA和和RNARNA都是极性化合物,溶于水,不溶于乙都是极性化合物,溶于水,不溶于乙醇、氯仿等有机溶剂,它们的钠盐比游离酸易醇、氯仿等有机溶剂,它们的钠盐比游离酸易溶于水。在酸性溶液中,溶于水。在酸性溶液中,DNADNA、RNARNA易水解,在易水解,在中性或弱碱性溶液中较稳定。中性或弱碱性溶液中较稳定。真核生物中,真核生物中,DNADNA主要存在于细胞核的染色体主要存在于细胞核的染色体中,中,RNARNA则主要存在于细胞质中;原核生物中,则主要存在于细胞质中;原核生物中,DNADNA主要存在于核质区,主要存在于核质区,RNARNA则主
3、要存在于细胞则主要存在于细胞质中;而非细胞形式存在的病毒和噬菌体,往质中;而非细胞形式存在的病毒和噬菌体,往往只含往只含DANDAN或只含或只含RNARNA。主要内容核酸提取的目的意义核酸提取的一般程序微生物核酸提取的方法原理核酸提取质量的鉴定核酸提取的注意事项 核酸提取的意义核酸提取的意义从生物材料中分离制备核酸,研究其结构与从生物材料中分离制备核酸,研究其结构与功能,对于了解生命活动的规律,揭示生命现功能,对于了解生命活动的规律,揭示生命现象的本质有重大意义。象的本质有重大意义。医学检验需要:是分析标本中包含的分子医学检验需要:是分析标本中包含的分子信息的前提条件,对于精确诊断疾病具有重信
4、息的前提条件,对于精确诊断疾病具有重要意义。要意义。基因工程的需要:基因工程疫苗和药物。基因工程的需要:基因工程疫苗和药物。核酸提取的一般程序核酸提取的一般程序v 核酸的提取一般分为两个阶段:核酸的提取一般分为两个阶段:分离纯化:分离纯化:使核酸与裂解体系中的其使核酸与裂解体系中的其它成分,如蛋白质、盐及其它杂质彻它成分,如蛋白质、盐及其它杂质彻底分离。底分离。裂解细胞:裂解细胞:使样品中的核酸游离在裂使样品中的核酸游离在裂解体系中解体系中。细胞的裂解 分离提取核酸,首先要求核分离提取核酸,首先要求核酸酸从原来的从原来的组织或细胞中以溶解的状态释放出来,并保组织或细胞中以溶解的状态释放出来,并
5、保持原来的天然状态,不丢生物活性。因此应持原来的天然状态,不丢生物活性。因此应选择适当的方法将组织和细胞破碎。但若材选择适当的方法将组织和细胞破碎。但若材料是体液(如血)或生物体分泌到体外的分料是体液(如血)或生物体分泌到体外的分泌物,则不必进行组织细胞的破碎泌物,则不必进行组织细胞的破碎一般动物组织和细胞可用电动捣碎机或匀浆器破一般动物组织和细胞可用电动捣碎机或匀浆器破碎或用超声波处理破碎。碎或用超声波处理破碎。植物组织和细胞由于具有纤维素、半纤维素和果植物组织和细胞由于具有纤维素、半纤维素和果胶等物质组成的细胞壁,一般常用与石英砂和适胶等物质组成的细胞壁,一般常用与石英砂和适当的提取液一起
6、研磨的方法破碎或用纤维素酶处当的提取液一起研磨的方法破碎或用纤维素酶处理也能达到目的。理也能达到目的。细菌细胞的破碎比较困难,因为整个细菌细胞壁细菌细胞的破碎比较困难,因为整个细菌细胞壁的骨架实际上是一借共价键连接而成的肽聚糖囊的骨架实际上是一借共价键连接而成的肽聚糖囊状大分子,非常坚韧。状大分子,非常坚韧。细胞的裂解方法:细菌有坚硬的细胞壁,裂解细胞有三种方法:细菌有坚硬的细胞壁,裂解细胞有三种方法:机械方法:超声波处理法、研磨法、匀浆法;机械方法:超声波处理法、研磨法、匀浆法;化学试剂法:用化学试剂法:用SDS处理细胞;处理细胞;酶解法:加入溶菌酶或蜗牛酶,可使细胞壁破碎。酶解法:加入溶菌
7、酶或蜗牛酶,可使细胞壁破碎。细胞裂解后,核酸与大量细胞裂解后,核酸与大量杂质杂质在一起,必须在一起,必须进行分离纯化。进行分离纯化。关键:蛋白质的去除关键:蛋白质的去除 核酸的分离纯化l蛋白质的去除可以选择蛋白质的去除可以选择酶法酶法、去污剂去污剂法法或或有机溶剂法有机溶剂法或或联合运用联合运用上述方法。上述方法。蛋白质蛋白质多糖多糖微生物核酸提取的方法原理微生物核酸提取的方法原理1.阴离子表面活性剂法阴离子表面活性剂法原理:利用原理:利用SDSSDS等等阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂与蛋与蛋白质带正电荷的侧链结合,从而使核酸与白质带正电荷的侧链结合,从而使核酸与蛋白质分开蛋白质分开。然后加
8、入浓醋酸钾溶液,使。然后加入浓醋酸钾溶液,使SDS-SDS-蛋白质复合物沉淀,并使多余的蛋白质复合物沉淀,并使多余的SDSSDS转化为溶解度小的钾盐而同时沉淀转化为溶解度小的钾盐而同时沉淀微生物核酸提取的方法原理微生物核酸提取的方法原理2.有机溶剂法有机溶剂法原理:原理:利用酚、氯仿的混合液与含核酸和利用酚、氯仿的混合液与含核酸和蛋白质的水溶液一起振摇时形成乳状液,蛋白质的水溶液一起振摇时形成乳状液,蛋白质因充分接触酚和氯仿而变性,与核蛋白质因充分接触酚和氯仿而变性,与核酸分开。离心后可分为两相,一般上层为酸分开。离心后可分为两相,一般上层为含核酸的水相,下层为有机相,交界处是含核酸的水相,下
9、层为有机相,交界处是变性凝聚的蛋白质层。变性凝聚的蛋白质层。原理:利用蛋白酶消化降解蛋白质,达到去除原理:利用蛋白酶消化降解蛋白质,达到去除蛋白质的目的。蛋白质的目的。微生物核酸提取的方法原理微生物核酸提取的方法原理3.酶法酶法核酸提取质量的鉴定核酸提取质量的鉴定 纯度 浓度 完整性OD260/OD280=1.8(1.61.9)1.9,RNA污染1.6,蛋白、酚污染uDNA电泳观察条带情况OD260=1 时,DNA=50g/ml1cm核酸提取质量的鉴定核酸提取质量的鉴定 纯度 浓度 完整性OD260/OD280=2.0(1.72.0)2.0,异硫氰酸残留1.7,蛋白、酚污染uRNA电泳观察条带
10、情况OD260=1 时,RNA=40g/ml1cm核酸提取的注意事项核酸提取的注意事项为了确保核酸的完整性,实验应注意:温度不宜过高;温度不宜过高;控制一定的控制一定的pHpH值范围(值范围(pH5pH59 9),),过酸或过酸或过碱均能破坏核酸链中磷酸二酯键;过碱均能破坏核酸链中磷酸二酯键;保持一定的离子强度,有助于维持核酸的保持一定的离子强度,有助于维持核酸的空间构型;空间构型;减少物理因素对核酸的降解机械剪切力,减少物理因素对核酸的降解机械剪切力,如强力高速振荡、搅拌、样品反复冻贮等。如强力高速振荡、搅拌、样品反复冻贮等。DNA提取的方法q基因组基因组DNADNA的提取的提取CTABCT
11、AB法法SDSSDS法法其它其它q非基因组非基因组DNADNA的提取的提取质粒质粒DNADNA 碱裂解法碱裂解法 煮沸法煮沸法基因组DNA CTAB法q原理原理CTAB(hexadecyltrimethylammonium bromide,十六烷基三甲基溴化铵),是一种阳离子去污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,并与核酸形成复合物。该复剂,可溶解细胞膜,并与核酸形成复合物。该复合物在高盐溶液中(合物在高盐溶液中(0.7mol/L NaCl)是可溶是可溶的,通过有机溶剂抽提,去除蛋白、多糖、酚类的,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出
12、来。等杂质后加入乙醇沉淀即可使核酸分离出来。q原理原理基因组DNASDS法SDSSDS在在高高温温(55556565)条条件件下下能能裂裂解解细细胞胞,使染色体离析,蛋白变性,释放出核酸;使染色体离析,蛋白变性,释放出核酸;提提高高盐盐(KAcKAc或或NHNH4 4Ac)Ac)浓浓度度并并降降低低温温度度(冰冰浴浴),使蛋白质及多糖杂质沉淀,离心后除去沉淀;使蛋白质及多糖杂质沉淀,离心后除去沉淀;上上清清液液中中的的DNADNA用用酚酚/氯氯仿仿抽抽提提,反反复复抽抽提提后后用乙醇沉淀水相中的用乙醇沉淀水相中的DNADNA。q SDSSDS法流程图法流程图基因组DNASDS法标标 本、本、细
13、菌培养物细菌培养物上层溶液上层溶液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溶液溶液裂解抽提裂解抽提基因组DNA其它方法物理方式物理方式: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:基因组DNA其它方法吸附材料结合法: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:硅质材料硅质材料高盐低高盐低pHpH值结合核酸,低盐值结合核酸,低盐高高pHpH值洗脱。值洗脱。快捷高效。快捷高效。低盐
14、高低盐高pHpH值结合核酸,高盐值结合核酸,高盐低低pHpH值洗脱。值洗脱。适用于纯度适用于纯度要求高的实验。要求高的实验。阴离子交阴离子交 换树脂换树脂基因组DNA其它方法浓盐法浓盐法: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质粒DNA碱裂解法q 原理原理在在pH 12.012.6环境中,线性的大分子量细菌
15、染色体环境中,线性的大分子量细菌染色体DNA变性,而共价闭环质粒变性,而共价闭环质粒DNA仍为自然状态。仍为自然状态。将将pH调至中性并在高盐浓度的条件下,染色体调至中性并在高盐浓度的条件下,染色体DNA之间交联形成不溶性网状结构,大部分之间交联形成不溶性网状结构,大部分DNA和蛋白质和蛋白质在去污剂在去污剂SDS的作用下形成沉淀,而质粒的作用下形成沉淀,而质粒DNA仍为可仍为可溶状态,通过离心可除去大部分细胞碎片、染色体溶状态,通过离心可除去大部分细胞碎片、染色体DNA、RNA及蛋白质,质粒及蛋白质,质粒DNA尚在上清中,再用尚在上清中,再用酚氯仿抽提进一步纯化质粒酚氯仿抽提进一步纯化质粒D
16、NA。质粒DNA碱裂解法流程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溶液溶液质粒DNA煮沸法q煮沸法原理煮沸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为为线状分子,而质粒线状分子,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容易发生容易发生变性,共价闭环的质粒变性,共价闭环的质粒DNADNA在冷却时即恢
17、复其天然在冷却时即恢复其天然构象;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形成沉淀,而复性的超螺旋质粒DNADNA分子则以溶解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。状态存在液相中,从而可通过离心将两者分开。DNA提取的基本步骤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、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材料准备最好使用新鲜
18、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(老使用处于对数期的新鲜菌体(老化菌体导致开环质粒增加)化菌体导致开环质粒增加)培养时应加入筛选压力,否则菌培养时应加入筛选压力,否则菌体易污染,质粒易丢失体易
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 核酸 提取 技术 CDC 培训
