八种核酸提取纯化方法及原理简介

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八种核酸提取纯化方法及原理简介

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核酸提取纯化是现代生物科学研究中的重要环节，广泛应用于基因检测、疾病诊断等领域。本文将详细介绍八种常见的核酸提取纯化方法及其原理，帮助读者更好地理解这一关键技术。

核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物，为生命的最基本物质之一，分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
核酸广泛存在于所有动植物细胞、微生物内、生物体内的核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。不同的核酸，其化学组成、核苷酸排列顺序等不同。
DNA主要集中在细胞核内，线粒体和叶绿体中，而RNA主要分布在细胞质当中。

图源：百度百科

为什么要进行核酸提取?

核酸分子的获取（核酸提取）是核酸分子检测必不可少的前处理步骤，而且从复杂的生物样本中分离出高纯度的核酸是确保高灵敏、高精确度检测的关键。现今并非所有的核酸检测方法都需要从原始样品中提取核酸，但如果不对核酸进行提取和纯化而采取直接检测，样品中的杂质可能会影响检测结果的准确性。例如，如果某病毒样品中存在过多的RNA酶等杂质，可能会使得病毒RNA发生降解，而导致检测失败，此外，杂质还可能与检测试剂发生非特异性反应，干扰检测过程，降低检测敏感度等问题，甚至可能造成假阳性或假阴性结果。因此，为了实现目标物的精准检测，核酸提取是至关重要的实验步骤。

核酸提取纯化方法及原理

核酸提取包括裂解和分离纯化两个过程。核酸是复杂的生物大分子，通常位于细胞核内，并与各种蛋白质结合在一起。为了获得高质量的核酸分子，需要将细胞进行裂解以释放核酸分子（裂解），并需要利用核酸与蛋白质等其他分子理化性质的差异，从混杂的溶液中将核酸分子分离出来（分离纯化）。同时，为了便于后续的研究，需尽可能保证核酸分子一级结构的完整性，并避免蛋白质、脂类物质和多糖等生物大分子的污染。

图源：健康守望角

3种裂解方法

核酸提取的第一步是样品裂解，释放核酸，该过程目的主要是将细胞或病毒中的核酸分子与其它生物大分子，如蛋白质,脂质，多糖链等，从细胞中释放。主要通过机械破坏、化学作用、酶催化反应三种方法的一种或组合实现，这三种方法的对比如下表所示。
图源：健康守望角

基因组DNA常用裂解方法:

CTAB:CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)是一种阳离子去污剂，高离子浓度与蛋白质和多聚糖形成复合物，而不沉淀核酸。
SDS法:SDS(十二烷基硫酸钠)是一种阴离子去垢剂，高温(55-60℃)裂解细胞，蛋白变性，染色体离析，在高盐环境下或降低温度后蛋白等结合形成的复合物沉淀，释放核酸。
图源：健康守望角

质粒DNA常用裂解方法

碱裂解-SDS法:在氢氧化钠(pH12.0-12.6碱性环境)和去污剂SDS的作用下细胞破裂，细菌蛋白质和染色体DNA变性，双链DNA氢键断裂，DNA变性。加入酸性高盐缓冲液后H恢复中性，共价闭合环状质粒DNA复性速度快于线性的染色体DNA。细菌蛋白质、破裂的细胞壁和变性的染色体DNA会相互缠绕成大型复合物被SDS包盖。之后复合物沉淀下来，质粒DNA留在上清中。
图源：健康守望角
煮沸法:含有Triton X-100和溶菌酶的缓冲液中加热至100℃使细菌裂解。通过加热破坏细菌外壁的同时有助于解开DNA链的碱基配对，并使蛋白质和染色体DNA变性。温度下降后，闭环DNA形成超螺旋分子，离心时留在上清中
图源：健康守望角