核酸分离纯化专家讲座.pptx
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1、核酸分离纯化技术核酸分离纯化技术核酸分离纯化核酸分离纯化第第1页页v核酸核酸(nucleicacid)是遗传信息携带者,是基因表是遗传信息携带者,是基因表示物质基础。示物质基础。v不论是进行核酸结构还是功效研究,首先需要对核不论是进行核酸结构还是功效研究,首先需要对核酸进行分离和纯化。酸进行分离和纯化。v核酸样品质量将直接关系到试验成败。核酸样品质量将直接关系到试验成败。概 述核酸分离纯化核酸分离纯化第第2页页一、核酸分离、纯化标准一、核酸分离、纯化标准(一)保持核酸分子一级结构完整性(一)保持核酸分子一级结构完整性1.1.意意义义:遗遗传传信信息息全全部部储储存存在在一一级级结结构构之之中中
2、,核核酸酸级级结结构构还还决决定定其其高高级级结结构构形形式式以以及及和和其其它它生生物物大大分分子子结合方式。结合方式。核酸分离纯化核酸分离纯化第第3页页2.2.试验过程中,应注意以下条件及要求:试验过程中,应注意以下条件及要求:1 1)降低化学原因对核酸降解)降低化学原因对核酸降解:pH4-10:pH4-102 2)降低物理原因对核酸机械剪切力:)降低物理原因对核酸机械剪切力:0-40-4 C C 强烈振荡、搅拌,细胞突置于低渗液中,细胞裂解,重复冻强烈振荡、搅拌,细胞突置于低渗液中,细胞裂解,重复冻贮等造成机械剪切力等条件都能显著破坏大分子量线性贮等造成机械剪切力等条件都能显著破坏大分子
3、量线性DNADNA分子,分子,对于分子量小环状质粒对于分子量小环状质粒DNADNA及及RNARNA分子,威胁相对小一些;另外分子,威胁相对小一些;另外如高温加热,除高温本身对核酸分子中化学键破坏作用外,还如高温加热,除高温本身对核酸分子中化学键破坏作用外,还可能因煮沸带来液体剪切力,所以核酸提取经常在可能因煮沸带来液体剪切力,所以核酸提取经常在0 044条件条件下进行。下进行。(一)保持核酸分子一级结构完整性(一)保持核酸分子一级结构完整性核酸分离纯化核酸分离纯化第第4页页3 3)抑制)抑制DNaseDNase或或RNaseRNase活性:活性:所用器械和一些试剂需高温灭菌,提取缓冲液中需加核
4、酸酶抑所用器械和一些试剂需高温灭菌,提取缓冲液中需加核酸酶抑制剂。制剂。4 4)简化步骤,缩短时间,降低破坏。)简化步骤,缩短时间,降低破坏。(一)保持核酸分子一级结构完整性(一)保持核酸分子一级结构完整性核酸分离纯化核酸分离纯化第第5页页3.DNA3.DNA酶抑制剂酶抑制剂(1(1)金属离子螯合剂:)金属离子螯合剂:DNADNA酶需要金属二价离子酶需要金属二价离子MgMg2+2+、CaCa2+2+激活,所以使用金属二价离子激活,所以使用金属二价离子螯合剂,可抑制螯合剂,可抑制DNADNA酶活性。如酶活性。如EDTAEDTA、柠檬酸盐络合、柠檬酸盐络合MgMg2+2+、CaCa2+2+等等离子
5、。离子。(2(2)阴离于型表面活性剂:)阴离于型表面活性剂:如如SDSSDS,该试剂除对核酸酶有抑制作用外,还能使蛋白质变性,该试剂除对核酸酶有抑制作用外,还能使蛋白质变性,并与变性蛋白结合成带负电荷复合物,该复合物在高盐溶液中沉并与变性蛋白结合成带负电荷复合物,该复合物在高盐溶液中沉淀。淀。(一)保持核酸分子一级结构完整性(一)保持核酸分子一级结构完整性核酸分离纯化核酸分离纯化第第6页页4.RNA4.RNA酶(酶(RNAase)RNAase)抑制剂抑制剂RNAaseRNAase分布广泛,极易污染样品,而且耐高温、耐分布广泛,极易污染样品,而且耐高温、耐酸、耐碱,不易失活,所以生物降解是酸、耐
6、碱,不易失活,所以生物降解是RNARNA提取过程中提取过程中主要危害原因。主要危害原因。(1)(1)皂土(皂土(bentonite bentonite)作用机制:皂土带负电荷,能吸附作用机制:皂土带负电荷,能吸附RNaseRNase,使其失活。,使其失活。(一)保持核酸分子一级结构完整性(一)保持核酸分子一级结构完整性核酸分离纯化核酸分离纯化第第7页页(2)DEPC(2)DEPC(二乙基焦碳酸盐二乙基焦碳酸盐)(C2H5OCOOCOOC2H5)粘性液体,很强核酸酶抑制剂。粘性液体,很强核酸酶抑制剂。作用机制:作用机制:与蛋白质中与蛋白质中HisHis结合使蛋白变性。结合使蛋白变性。使用注意:使
7、用注意:DEPCDEPC也能破坏单链核酸中大部分腺嘌呤环。但浓度比使蛋白也能破坏单链核酸中大部分腺嘌呤环。但浓度比使蛋白质变性浓度大质变性浓度大10010010001000倍。倍。轻易降解,保留在轻易降解,保留在44或液氮中;或液氮中;提提RNARNA时,时,0.1%DEPC0.1%DEPC浸泡器皿浸泡器皿37 2 h37 2 h。剧毒。剧毒。(一)保持核酸分子一级结构完整性(一)保持核酸分子一级结构完整性4.RNA4.RNA酶(酶(RNAase)RNAase)抑制剂抑制剂核酸分离纯化核酸分离纯化第第8页页(3)3)肝素肝素(4 4)复合硅酸盐()复合硅酸盐(Macaloid)Macaloid
8、)(5 5)RNaseRNase阻抑蛋白(阻抑蛋白(RNasinRNasin)(6 6)氧钒核糖核苷复合物)氧钒核糖核苷复合物 (Vanadyl-Ribonucleoside(Vanadyl-Ribonucleoside Complex,VRC)Complex,VRC)4.RNA4.RNA酶(酶(RNAase)RNAase)抑制剂抑制剂(一)保持核酸分子一级结构完整性(一)保持核酸分子一级结构完整性核酸分离纯化核酸分离纯化第第9页页一、核酸分离、纯化标准一、核酸分离、纯化标准(二二)尽可能排除其它分子污染,确保核酸样品纯度尽可能排除其它分子污染,确保核酸样品纯度纯纯化化核核酸酸样样品品不不应应
9、存存在在对对酶酶有有抑抑制制作作用用有有机机溶溶剂剂或或过过高高浓浓度度金金属属离离子子,蛋蛋白白质质、脂脂类类、多多糖糖分分子子污污染染应应降降低低到到最最低低程程度度;无无其其它它核核酸酸分分子子污污染染,如如提提DNADNA分分子子时时,应去除应去除RNARNA分子。分子。核酸分离纯化核酸分离纯化第第10页页破碎组织细胞破碎组织细胞提取提取纯化纯化I.I.材料与方法选择材料与方法选择II.II.破碎细胞或包膜破碎细胞或包膜核酸释放核酸释放III.III.核酸分离、纯化核酸分离、纯化IV.IV.核酸浓缩、沉淀、洗涤核酸浓缩、沉淀、洗涤,并去除杂质并去除杂质V.V.核酸判定与保留核酸判定与保
10、留二、分离提取核酸主要步骤二、分离提取核酸主要步骤核酸分离纯化核酸分离纯化第第11页页临床常见标本有临床常见标本有血液血液、尿液尿液、唾液唾液、组织组织及及体外培养细胞体外培养细胞等等都可作为提取核酸原料,详细试验材料选择应依据试验目标都可作为提取核酸原料,详细试验材料选择应依据试验目标来确定。来确定。v不一样研究目标对核酸完整性、纯度、产量及浓度有不一样要不一样研究目标对核酸完整性、纯度、产量及浓度有不一样要求。求。v需考虑制备核酸所需时间与成本:简便快速、安全、经济;需考虑制备核酸所需时间与成本:简便快速、安全、经济;v应选择安全试剂与制备方案:完整性、产量、纯度和浓度符合应选择安全试剂与
11、制备方案:完整性、产量、纯度和浓度符合试验要求。试验要求。(一)材料与方法选择(一)材料与方法选择核酸分离纯化核酸分离纯化第第12页页临床常见标本有临床常见标本有血液血液、尿液尿液、唾液唾液、组织组织及及体外培养细胞体外培养细胞等等都可作为提取核酸原料,详细试验材料选择应依据试验目标都可作为提取核酸原料,详细试验材料选择应依据试验目标来确定。来确定。v不一样研究目标对核酸完整性、纯度、产量及浓度有不一样要不一样研究目标对核酸完整性、纯度、产量及浓度有不一样要求。求。v需考虑制备核酸所需时间与成本:简便快速、安全、经济;需考虑制备核酸所需时间与成本:简便快速、安全、经济;v应选择安全试剂与制备方
12、案:完整性、产量、纯度和浓度符合应选择安全试剂与制备方案:完整性、产量、纯度和浓度符合试验要求。试验要求。(一)材料与方法选择(一)材料与方法选择核酸分离纯化核酸分离纯化第第13页页vDNADNA和和RNARNA均均位位于于细细胞胞内内(病病毒毒除除外外),所所以以核核酸酸分分离离与与纯纯化化第一步即是裂解细胞、释放核酸。第一步即是裂解细胞、释放核酸。(二)细胞破碎(二)细胞破碎核酸释放核酸释放核酸分离纯化核酸分离纯化第第14页页v破碎细胞方法有三种:破碎细胞方法有三种:v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;v化学试剂法:化学试剂法:用用SDSSDS
13、处理细胞,处理细胞,SDSSDS可溶解细胞膜、可溶解细胞膜、核膜,去除脂质和蛋白质,并使组织蛋白与核膜,去除脂质和蛋白质,并使组织蛋白与DNADNA分离;分离;v酶解法:酶解法:加入溶菌酶或蛋白酶,都可使细胞膜破加入溶菌酶或蛋白酶,都可使细胞膜破裂,核酸释放。蛋白酶还能降解与核酸结合蛋白质,裂,核酸释放。蛋白酶还能降解与核酸结合蛋白质,促进核酸分离。促进核酸分离。(二)细胞破碎(二)细胞破碎核酸释放核酸释放核酸分离纯化核酸分离纯化第第15页页注意:注意:1.1.细胞破碎方法中机械剪切法不能用于基因组细胞破碎方法中机械剪切法不能用于基因组DNADNA提提取;取;2.2.非机械法惯用化学试剂或酶细
14、胞溶解法。非机械法惯用化学试剂或酶细胞溶解法。(二)细胞破碎(二)细胞破碎核酸释放核酸释放核酸分离纯化核酸分离纯化第第16页页细胞裂解物是含核酸分子复杂混合物,核酸分子本细胞裂解物是含核酸分子复杂混合物,核酸分子本身可能仍与蛋白质结合在一起。身可能仍与蛋白质结合在一起。核酸与蛋白质结协力主要是正负静电吸力核酸与蛋白质结协力主要是正负静电吸力(核酸与核酸与碱性蛋白结合碱性蛋白结合)、氢键和非极性范德华力。、氢键和非极性范德华力。分离核酸分离核酸最困难最困难是将与核酸紧密结合蛋白质分开,是将与核酸紧密结合蛋白质分开,同时防止核酸降解。同时防止核酸降解。(三)核酸分离纯化(三)核酸分离纯化核酸分离纯
15、化核酸分离纯化第第17页页 应该去除杂质主要包含应该去除杂质主要包含:1.1.非核酸大分子污染物非核酸大分子污染物 蛋白质、多糖及脂类物质等大分子物质蛋白质、多糖及脂类物质等大分子物质 2.2.非目标核酸分子非目标核酸分子 分离某一核酸分子时,其它核酸皆为杂质分离某一核酸分子时,其它核酸皆为杂质 3.3.加入有机溶剂和一些金属离子加入有机溶剂和一些金属离子(三)核酸分离纯化(三)核酸分离纯化核酸分离纯化核酸分离纯化第第18页页1.1.加入浓盐溶液(如加入浓盐溶液(如NaClNaCl)vRNARNA核蛋白和核蛋白和DNADNA核蛋白在不一样浓度氯化钠溶液中溶解度有核蛋白在不一样浓度氯化钠溶液中溶
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