什么是DNA提取？

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引言

DNA提取是一种通过物理或化学方法从给定生物样本中提取DNA的技术。仅仅提取是不够的，提取的DNA也必须具有良好的质量。

通常，可以从各种各样的样本中提取DNA，例如来自原核生物（包括细菌）和真核生物，例如来自人类样本，如冷冻组织、血液、体液（如精液）、福尔马林固定石蜡包埋组织、抽吸物（如卵子）等，都可以用于DNA提取。

DNA提取的原理

DNA首次由弗里德里希·米歇尔于1869年提取。DNA分离和提取的原理是破坏细胞壁，然后是细胞膜和核膜，从而导致完整的DNA释放到溶液中。然后通过去除细胞碎片（如细胞器残留物、蛋白质、脂质和其他大分子）来沉淀和纯化这种DNA。

涉及的步骤

• 该方法包括细菌细胞的裂解以及随后DNA的溶解。

• 此步骤之后是通过化学或酶促方法去除蛋白质、脂质或RNA等大分子。

• DNA分离的第一步是对细菌细胞进行有机化学处理，这会导致细胞破裂释放出不纯的DNA。

DNA的有机化学提取

• 用SDS（十二烷基硫酸钠）或EDTA（乙二胺四乙酸）等有机去污剂处理细菌细胞，这些化学物质会导致细胞膜破裂并释放粗DNA。

• 除了DNA外，还会获得细胞残余物，随后通过离心去除。

• 粗DNA含有与其结合的蛋白质，这些蛋白质通过使用氯仿和苯酚的25:24混合物变性和沉淀。

• 同样，变性的蛋白质通过离心与DNA分离。这样获得的DNA不含任何蛋白质，但含有少量RNA，然后通过用RNase酶处理去除。

• 酶处理后，使用冰冻苯酚浓缩和沉淀DNA。

• 获得的沉淀物可以通过离心分离，然后将分离的DNA沉淀物溶解在双蒸水中，并使用凝胶电泳或光谱法进行评估。

使用凝胶电泳进行DNA评估

• 凝胶电泳原理 - 此技术基于这样一个原理：当施加电流时，DNA分子在凝胶孔中的速度取决于DNA和RNA分子的大小。

• 分子越大，分子的速度越慢。DNA和RNA分子带负电荷，因此它们将被吸引到凝胶的正极。

提取方法的类型

基本上有三种DNA提取方法。

• 物理方法

• 化学方法

• 酶促方法

物理方法

为了从相对较硬的组织中提取DNA，可以使用物理方法，其中首先使用液氮冷冻细胞，然后在研钵和杵中研磨。研磨过程后，它们进行化学或酶促处理。其他物理方法包括自动研磨机、超声处理和使用金属或陶瓷珠。

化学方法

此方法用于非常柔软和温和的组织。使用一些有机化学物质，如十二烷基硫酸钠 (SDS) 和乙二胺四乙酸。使用一些无机盐，如胍盐或如碱性溶液的离液剂。

酶促方法

此方法与其他方法一起使用，即与物理和化学方法一起使用，使用脂肪酶、溶菌酶、溶菌酶、蛋白酶 K 等酶来分解坚硬的细胞壁和组织。使用的酶取决于所选择的起始材料。

DNA提取的应用

• DNA提取用于确定孩子的亲子关系。当孩子想知道其亲生父母时，可以使用此方法。

• 这项技术广泛用于法医鉴定，以根据犯罪现场的证据（如头发、体液等）确定罪犯。

• DNA提取用于确定两个密切相关的物种或一个新物种与已知物种之间的祖先关系。

• 它广泛用于基因工程，以分离所需的基因并将其整合到其他生物体中以形成重组生物体。

• 它还被用于诊断一些遗传疾病，如阿尔茨海默病、镰状细胞贫血症等。

• 通过DNA提取和基因工程，已经生产了几种重要的激素，如胰岛素。

局限性

• 从一个试管转移到另一个试管的过程中，始终存在污染风险增加。

• 提取过程费时费力，并且需要使用一些有害的去污剂，如SDS和苯酚（其具有腐蚀性）。

• 必须去除过程中使用的一些盐，以免它们由于改变DNA迁移率而干扰RFLP程序。

结论

DNA是存在于细胞核中的双链结构。提取过程有助于分离纯净的DNA，排出所有细胞碎片。此过程已发现广泛的应用，并且正在进行更多的研究以使其更具成本效益且无污染。