一、DNA纯化
DNA纯化是指将DNA从细胞中提取出来并消除杂质的过程。
纯化DNA的第一步是破碎细胞。最简单的方法是在样本中加入像十二烷基硫酸钠(SDS)之类的去垢剂。破碎后通过两种方法能获得纯净的DNA。
第一种方法涉及降解和去除DNA之外的所有细胞成分,通过添加化学试剂,配合离心,便可获取。
第二种方法是选择性地将DNA从细胞抽提物中移除,主要通过离子交换层析(ion-exchange chromatography)技术实现。该方法的基本思想是不同物质(带负电)吸附在正电荷树脂上的强度不同,而添加不同浓度的盐溶液可打破物质与树脂间的结合,通过层析便能分离DNA、RNA与蛋白质。
二、DNA分离
分离得细胞总DNA后,往往根据需要打碎DNA大分子,形成长短不一的百余或数百碱基的小片段。要想进一步利用这些小片段,如测序、克隆、挑选目的片段等,通常是利用凝胶电泳的方法。
凝胶电泳是分离不同长度DNA分子的标准方法。电泳常用的凝胶有两种:琼脂糖(agarose)凝胶和聚丙烯酰胺(polyacrylamide)凝胶。
如果要对各小片段做克隆,利用质粒载体并需转化(transformation)回寄主,当要回收重组子时,必需去除杂质。此时,影响回收的主要干扰是寄主染色体DNA。为了得到重组子DNA,一种常用的方法利用了这样一个事实。即虽然质粒和染色体都是由超螺旋DNA构成,但在裂解细菌细胞时不可避免地引起一定量的细菌染色体被打断,从而引起超螺旋的丧失。因此细胞抽提物就包含了超螺旋的质粒DNA和非超螺旋的染色体DNA,然后通过一种利用不同构象区别DNA分子的方法就可以纯化出质粒。一种方法是向细胞抽提物中加入氢氧化钠直到抽提物的pH达到12.0-12.5,这会引起非超螺旋DNA上的碱基对断裂。所产生的单链DNA缠绕在一起形成不溶的网状物,通过离心可以去掉,使超螺旋质粒留在上清中。
有时需要逐条分离染色体,可以利用流式细胞计数仪(flow cytometry)实现这一目的。对获取的全DNA染色,由于结合于染色体的染料量依赖于染色体长度,所以较大的染色体结合的染料更多,其产生的荧光比短的染色体强。稀释染色体样品后,将其通过小孔以形成液滴流,其中的每个液滴只含单条染色体。当液滴通过可检测荧光量的检测仪时,就可以确定哪一滴含有所需的某一条染色体。将含有所需染色体的液滴带上电荷,使它们在电场中偏转并与其他的液滴分开。如果两个不同不同染色体长度相近时,此时若使用的染料不是非特异性结合DNA的,而是对AT或者GC丰富区有高亲和力的染料,如Hoechst33258和染色素A3,就可以将二者分开。这是因为两条大小相同的染色体很少具有相同的GC含量。
参考文献
T. A. 布朗. 基因组3[M]. 第一版. 北京: 科学出版社, 2009.
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