細(xì)胞基因組的提取

關(guān)于細(xì)胞基因組的提取實(shí)驗(yàn)一細(xì)胞基因組DNA的提取一、實(shí)驗(yàn)原理1、核酸的分類DNA

主要存在于細(xì)胞核的染色體中。核外也有少量DNA，如線粒體DNA（mtDNA），葉綠體DNA（cpDNA），質(zhì)粒DNA。

RNA

存在于細(xì)胞質(zhì)中，如mRNA,rRNA,tRNA等。除上述DNA，RNA外，還有非細(xì)胞形式存在的病毒和噬菌體，其或只含DNA，或只含有RNA。第2頁,共28頁，2024年2月25日，星期天分離純化核酸總的原則：

①應(yīng)保證核酸一級結(jié)構(gòu)的完整性；②排除其它分子的污染。核酸純化應(yīng)達(dá)到的要求：

①核酸樣品中不應(yīng)存在對酶有抑制作用的有機(jī)溶劑和過高濃度的金屬離子；②其它生物大分子的污染應(yīng)降低到最低程度；③排除其它核酸分子的污染。2、核酸制備的一般原則一、實(shí)驗(yàn)原理第3頁,共28頁，2024年2月25日，星期天核酸制備時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng):①盡量簡化操作步驟，縮短提取過程。②減少化學(xué)因素對核酸的降解。③減少物理因素對核酸的降解：機(jī)械剪切力和高溫④防止核酸的生物降解。

3、核酸制備的一般原則一、實(shí)驗(yàn)原理第4頁,共28頁，2024年2月25日，星期天核酸制備的步驟：破碎細(xì)胞提取純化I.材料準(zhǔn)備II.破碎細(xì)胞或包膜－內(nèi)容物釋放III.核酸分離、純化IV.沉淀或吸附核酸，并去除雜質(zhì)

V.核酸溶解在適量緩沖液或水中第5頁,共28頁，2024年2月25日，星期天核酸酶的抑制和抑制劑降低溫度，改變pH及鹽的濃度，都利于對核酸酶活性的抑制，但均不如利用核酸酶抑制劑更有利，當(dāng)然，幾個(gè)條件并用更好。對于DNA，抑制DNase活力很容易，但防止機(jī)械張力拉斷則更重要。對于RNA，因分子較小，不易被機(jī)械張力拉斷，但抑制RNase活力較難，故在RNA提取中設(shè)法抑制RNase更重要。4、核酸制備的一般方法和原理一、實(shí)驗(yàn)原理第6頁,共28頁，2024年2月25日，星期天核酸酶的抑制和抑制劑

DNase抑制

①加入少量金屬離子螯合劑，如0.01mol/LEDTA或檸檬酸鈉，DNase基本可以全部失活。②去垢劑、蛋白變性劑及DNase抑制劑也可使DNase失活。第7頁,共28頁，2024年2月25日，星期天核酸酶的抑制和抑制劑

RNase抑制①操作要帶手套。②所有器皿要嚴(yán)格消毒，③試劑處理④低溫操作⑤在分離過程中要加入一定的RNase抑制劑。

第8頁,共28頁，2024年2月25日，星期天核酸制備中常用的去垢劑核酸本身帶負(fù)電荷，結(jié)合帶正電荷的蛋白質(zhì)。用于核酸提取的去垢劑，一般都是陰離子去垢劑，去垢劑的作用：

1．溶解膜蛋白及脂肪，使細(xì)胞膜破裂；

2．溶解核糖體上面的蛋白質(zhì)，使其解聚，將核酸釋放出來；

3．對RNase、DNase有一定的抑制作用。如：SDS、脫氧膽酸鈉、4-氨基水楊酸鈉、萘-1.5-二磺酸鈉、三異丙基萘磺酸鈉第9頁,共28頁，2024年2月25日，星期天核酸制備中常用的蛋白質(zhì)變性劑

蛋白質(zhì)變性劑的作用：

1.使蛋白質(zhì)變性、沉淀，從核酸提取液中分離除去，以防造成蛋白污染。

2.使蛋白質(zhì)變性，故可使核糖體解聚釋放出核酸。

3.某些蛋白質(zhì)變性劑也有抑制RNase活性和破裂細(xì)胞的作用。

如：苯酚、氯仿、鹽酸胍、DEPC第10頁,共28頁，2024年2月25日，星期天核酸制備中常用的酶

DNaseRNase

蛋白酶K

溶菌酶

第11頁,共28頁，2024年2月25日，星期天核酸提取的一般過程1）破碎細(xì)胞（防止核酸酶的作用）

微生物：溶菌酶、SDS裂解。

高等植物：搗碎器破碎、液氮研磨。酶法：蛋白酶，如胰蛋白酶，冰凍法：反復(fù)凍融或液氮凍后組織搗碎。

動(dòng)物：液氮處理后用勻漿器破碎。

細(xì)胞器DNA：首先純化細(xì)胞器。

以上處理時(shí)均要同時(shí)加入核酸酶抑制劑第12頁,共28頁，2024年2月25日，星期天核酸提取的一般過程2）破碎抽提核酸除去雜質(zhì)

1．首先使脫氧核糖核蛋白、核糖體、病毒的核蛋白與其它成分分離

2．使核酸與蛋白質(zhì)分離

3．除去脂類

4．多糖的除去第13頁,共28頁，2024年2月25日，星期天核酸提取的一般過程

3）核酸的純化根據(jù)所需核酸的性質(zhì)和特點(diǎn)除去其它核酸污染,并除去提取過程中的系列試劑(鹽、有機(jī)溶劑等）雜質(zhì)，最后得到均一的核酸樣品。

第14頁,共28頁，2024年2月25日，星期天4）核酸樣品的保存核酸保存的主要條件是溫度和介質(zhì)

溫度：

4℃（5℃）最佳和最簡單

-70℃是長期保存的良好溫度，為一次性保存

-20℃保存

保存介質(zhì)：

TE緩沖溶液(最常用)10mmol/LTris-ClpH8.01mmol/LEDTApH8.0第15頁,共28頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡?6頁,共28頁，2024年2月25日，星期天材料與試劑第17頁,共28頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)操作與注意事項(xiàng),1000rpm,5min離心第18頁,共28頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共28頁，2024年2月25日，星期天第20頁,共28頁，2024年2月25日，星期天四、注意事項(xiàng)——材料準(zhǔn)備最好使用新鮮材料，低溫保存的樣品材料不要反復(fù)凍融提取血液基因組DNA時(shí)，要選擇有核細(xì)胞（白細(xì)胞）組培細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間不能過長，否則會造成DNA降解含病毒的液體材料DNA含量較少，提取前先富集第21頁,共28頁，2024年2月25日，星期天四、注意事項(xiàng)——細(xì)胞裂解材料應(yīng)適量，過多會影響裂解，導(dǎo)致DNA量少，純度低針對不同材料，選擇適當(dāng)?shù)牧呀忸A(yù)處理方式：植物材料－－液氮研磨動(dòng)物組織－－勻漿或液氮研磨組培細(xì)胞－－蛋白酶K細(xì)菌－－溶菌酶破壁酵母－－破壁酶或玻璃珠高溫溫浴時(shí)，定時(shí)輕柔振蕩第22頁,共28頁，2024年2月25日，星期天四、注意事項(xiàng)——核酸分離、純化采用吸附材料吸附的方式分離DNA時(shí)，應(yīng)提供相應(yīng)的緩沖體系采用有機(jī)（酚/氯仿）抽提時(shí)應(yīng)充分混勻，但動(dòng)作要輕柔離心分離兩相時(shí)，應(yīng)保證一定的轉(zhuǎn)速和時(shí)間針對不同材料的特點(diǎn)，在提取過程中輔以相應(yīng)的去雜質(zhì)的方法第23頁,共28頁，2024年2月25日，星期天四、注意事項(xiàng)——核酸沉淀、溶解當(dāng)沉淀時(shí)間有限時(shí)，用預(yù)冷的乙醇或異丙醇沉淀，沉淀會更充分沉淀時(shí)加入1/10體積的NaAc（pH5.2，3M），有利于充分沉淀沉淀后應(yīng)用70％的乙醇洗滌，以除去鹽離子等晾干DNA，讓乙醇充分揮發(fā)（不要過分干燥）若長期儲存建議使用TE緩沖液溶解TE中的EDTA能螯和Mg2+或Mn2+離子，抑制DNasepH值為8.0，可防止DNA發(fā)生酸解

第24頁,共28頁，2024年2月25日，星期天DNA中含有蛋白、多糖、多酚類雜質(zhì)DNA在溶解前，有酒精殘留，酒精抑制后續(xù)酶解反應(yīng)DNA中殘留有金屬離子重新純化DNA，去除蛋白、多糖、多酚等雜質(zhì)重新沉淀DNA，讓酒精充分揮發(fā)增加70％乙醇洗滌的次數(shù)（2-3次）五、DNA提取常見問題問題一：DNA樣品不純，抑制后續(xù)酶解和PCR反應(yīng)。

原因?qū)Σ叩?5頁,共28頁，2024年2月25日，星期天材料不新鮮或反復(fù)凍融未很好抑制內(nèi)源核酸酶的活性提取過程操作過于劇烈，DNA被機(jī)械打斷外源核酸酶污染反復(fù)凍融盡量取新鮮材料，低溫保存材料避免反復(fù)凍融液氮研磨或勻漿組織后，應(yīng)在解凍前加入裂解緩沖液在提取內(nèi)源核酸酶含量豐富的材料的DNA時(shí)，可增加裂解液中螯合劑的含量細(xì)胞裂解后的后續(xù)操作應(yīng)盡量輕柔所有試劑用無菌水配制，耗材經(jīng)高溫滅菌將DNA分裝保存于緩沖液中，避免反復(fù)凍融問題二：DNA降解對策

原因五、DNA提取常見問題第26頁,共28頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)材料不佳或量少破壁或裂解不充分沉淀不完全洗滌時(shí)DNA丟失盡量選用新鮮（幼嫩）的