DNA 提取试剂盒工作原理:硅胶自旋过滤法的核心逻辑
DNA提取是分子生物学实验的基础步骤,qPCR、分子克隆、下一代测序等实验均需以高质量的 DNA 或 RNA 为起始材料。如今商业 DNA 提取试剂盒凭借硅胶自旋过滤法成为实验室主流选择,其高效便捷的特性背后,是一套严谨的技术逻辑,了解这一原理对实验故障排查至关重要。
试剂盒的核心组件是含硅胶树脂的离心柱,该树脂能根据盐条件等因素选择性结合 DNA 和 RNA,这也是硅胶自旋过滤法的核心机制,整个提取过程可分为裂解、结合、洗涤、洗脱四个关键阶段。
裂解阶段是打破样本细胞结构、释放核酸的第一步。裂解缓冲液中高浓度的离液盐(如盐酸胍、硫氰酸胍)是核心成分,离液剂能破坏氢键及疏水相互作用,助力核酸释放;同时缓冲液中还会添加去污剂帮助蛋白质溶解,针对不同样本还可使用酶类辅助裂解 —— 蛋白酶 K 在变性缓冲液中活性会随蛋白质变性程度提升而增强,而溶菌酶需在添加变性盐前使用,因其在变性环境中无法发挥作用。
结合阶段实现了核酸与硅胶柱的特异性结合。离液盐不仅在裂解中发挥作用,也是核酸与色谱柱结合的关键,此外酒精(多为乙醇,少数情况用异丙醇)的添加能进一步增强核酸与二氧化硅的结合效果。需注意乙醇的百分比和体积需严格把控:过量会带入降解核酸和小分子杂质,影响检测读数与产量;不足则难以洗净膜上盐分。若裂解液中使用了含 SDS 的去污剂,可选用 NaCl 作为沉淀剂,避免去污剂污染核酸。
洗涤阶段的目的是去除硅胶膜上的杂质。当裂解物通过硅胶膜离心后,核酸已结合在膜上,但膜表面仍残留细胞蛋白、盐类,植物样品还会有多糖、色素,血液样品可能留下有色污染物。常规洗涤分两次:第一次用含少量离液盐的洗液去除蛋白质和有色污染物,第二次用乙醇洗液脱盐;若样品蛋白质含量低(如质粒制备、PCR 清理),仅需乙醇洗涤即可。脱盐是获取高纯度核酸的关键,残留盐分会导致核酸洗脱效果差,还会使 A230 读数偏高、260/230 比率降低。乙醇洗涤后需进行干法离心干燥色谱柱,否则残留的乙醇会阻碍核酸水合,造成洗脱产量低且乙醇污染的问题。
洗脱阶段是释放纯核酸的最后一步。对于 DNA,通常使用 pH8-9 的 10mM Tris 缓冲液,弱碱性环境能让 DNA 更稳定且溶解更快,若用水洗脱,低 pH 值可能导致高分子量 DNA 无法完全水合;将缓冲液在膜上静置几分钟后再离心,能最大化提升 DNA 洗脱效率。而 RNA 易溶于水,更适合在微酸性 pH 环境下洗脱。
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