基因组DNA提取

一、提取目的

基因组DNA提取主要用于后续的分子生物学实验，如基因克隆、PCR扩增、基因测序、基因芯片分析、基因编辑等。高质量的基因组DNA是这些实验成功的关键。

二、提取方法

常见的基因组DNA提取方法有多种，适用于不同的样本类型（如动物组织、植物组织、微生物等）。以下是一些常用的方法：

1. 酚 - 氯仿抽提法

   • 原理：利用酚和氯仿的有机溶剂特性，将蛋白质和DNA分离。酚可以变性蛋白质，氯仿有助于蛋白质沉淀，而DNA则留在水相中。

   • 步骤：

     1. 细胞裂解：将样本加入裂解缓冲液（通常含有SDS、Tris - HCl、EDTA等），通过机械或化学方法裂解细胞，释放DNA。

     2. 酚 - 氯仿抽提：加入酚 - 氯仿混合液，振荡混合后离心，DNA留在上层水相中，蛋白质沉淀在有机相和界面。

     3. 重复抽提：多次重复酚 - 氯仿抽提，以去除残留的蛋白质。

     4. 乙醇沉淀：加入异丙醇或冷乙醇，使DNA沉淀，离心后用70%乙醇洗涤沉淀，干燥后溶于适量的TE缓冲液中。

   • 优点：提取的DNA纯度高，适合用于对DNA质量要求较高的实验（如基因克隆、测序等）。

   • 缺点：操作步骤繁琐，使用有毒的有机溶剂（酚、氯仿），需要严格防护。

2. 商业试剂盒法

   • 原理：利用硅胶膜的特性，通过离心或真空过滤的方式，将DNA从裂解液中分离并吸附在硅胶膜上，再通过洗涤和洗脱步骤纯化DNA。

   • 步骤：

     1. 细胞裂解：将样本加入裂解液，裂解细胞释放DNA。

     2. 离心吸附：将裂解液加入含有硅胶膜的离心柱中，离心使DNA吸附在膜上。

     3. 洗涤：用洗涤液去除杂质，离心去除废液。

     4. 洗脱：用洗脱缓冲液洗脱DNA，收集洗脱液。

   • 优点：操作简便，快速，适合高通量提取。试剂盒通常包含所有需要的试剂和耗材，减少了实验准备时间。

   • 缺点：成本较高，提取的DNA量可能不如酚 - 氯仿法多。

3. 碱裂解法（主要用于细菌基因组DNA提取）

   • 原理：利用碱性条件（如NaOH）使细菌细胞壁和细胞膜破裂，释放DNA。随后通过中和步骤使DNA重新沉淀，再通过离心和洗涤步骤纯化DNA。

   • 步骤：

     1. 细胞悬浮：将细菌培养物悬浮于缓冲液中。

     2. 碱裂解：加入NaOH溶液，使细胞裂解。

     3. 中和：加入中和液（如醋酸钾溶液），使DNA重新沉淀。

     4. 离心：去除沉淀的蛋白质和细胞碎片，上清液中含有DNA。

     5. 乙醇沉淀：加入乙醇，沉淀DNA，离心后用70%乙醇洗涤沉淀，干燥后溶于适量的TE缓冲液中。

   • 优点：操作简单，成本低，适合提取细菌基因组DNA。

   • 缺点：提取的DNA量较少，纯度可能不如酚 - 氯仿法。

4. CTAB法（主要用于植物基因组DNA提取）

   • 原理：CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）是一种阳离子去污剂，可以与核酸结合形成复合物，在高盐条件下沉淀DNA，同时去除多糖和蛋白质等杂质。

   • 步骤：

     1. 细胞裂解：将植物组织加入裂解液（含有CTAB、Tris - HCl、EDTA、β - 巯基乙醇等），研磨或匀浆处理，使细胞破裂。

     2. 离心：离心去除细胞碎片，上清液中含有DNA。

     3. 氯仿抽提：加入氯仿抽提，去除蛋白质。

     4. 乙醇沉淀：加入异丙醇或冷乙醇，沉淀DNA，离心后用70%乙醇洗涤沉淀，干燥后溶于适量的TE缓冲液中。

   • 优点：适合提取含有大量多糖和蛋白质的植物组织基因组DNA。

   • 缺点：操作步骤较多，需要使用氯仿等有机溶剂。

三、注意事项

1. 样本处理：确保样本新鲜，避免降解。对于动物组织，可以先用液氮冷冻研磨；对于植物组织，可以加入液氮研磨。

2. 避免RNA污染：在提取过程中，尽量避免RNA污染。可以使用RNase - free的试剂和耗材。

3. DNA纯度检测：提取后的DNA需要检测纯度（如A260/A280比值）和浓度（如NanoDrop分光光度计检测），以确保后续实验的可靠性。

4. 储存条件：提取的基因组DNA应保存在 - 20℃或 - 80℃，避免反复冻融。

基因组DNA提取是分子生物学实验的基础步骤，选择合适的方法和严格的操作流程是获得高质量DNA的关键。