磁珠提取DNA原理.doc

精品文档磁珠纯化DNA原理1.DNA与磁珠作用原理分选磁珠的作用原理是基于一种固相载体可逆化固定（SPRI）的分离纯化方法。磁珠体系中一般包含：磁珠、DNA、聚乙二醇（PEG）、以及盐离子等，在一定浓度的PEG和盐离子环境中，DNA可吸附到羧基修饰的高分子磁珠表面（即固相载体），该过程是可逆的，在适当条件下，结合的DNA分子可以被洗脱回收。纳米级别的磁珠表面性质不同，分离原理也不尽相同，但基本上固态的球状材料组成并无太大差异，基础结构一般分为3层，最内层的核心是聚苯乙烯、第二层包裹磁性物质四氧化三铁（Fe3O4），最外层表面是羧基（-COOH）修饰的高分子材料所构成，其中羧基行使与核酸结合的工作。 在整个体系中，PEG是影响DNA回收的决定性因素（其他因素还包括DNA大小和浓度、盐离子浓度、孵育时间等等）。DNA在一定浓度的PEG存在条件下，NaCl或MgCl2促进条件下，使DNA发生脱水反应，分子构象会发生急剧变化，由线状被压缩形成卷曲球状，继而聚集沉淀，同时随PEG分子量、浓度以及盐浓度的不同，不同长度的DNA可以被选择性的沉淀出来。在磁珠体系中，特定分子量的PEG的功能主要是与盐离子共同作用，改变不同长度DNA的分子构象，同时增加体系的粘稠程度，使磁珠存在其中处于悬浮状态，不易沉降，增加磁珠在空间位置的碰撞与排斥，从而增加核酸与磁珠的聚集效率与效果，除此之外，PEG与蛋白质具有相容性，也可去除样品中的蛋白质。当处于PEG和盐离子环境中的DNA，因脱水作用而发生分子构象改变后，会暴露出磷酸骨架上大量的带负电荷的磷酸基团，与表面带负电荷的羧基磁珠结合，但如何解释负负电荷之间的作用，目前还不得而知。但普遍认为，这是由于带正电荷的盐离子的作用（如Na+）。带负电的磷酸基团借由解离的盐离子（如Na+）与羧基形成离子桥，使DNA被特异性吸附到羧基磁珠表面。当PEG和盐类被去除之后，加入水性分子，会快速充分水化DNA，解除其三者之间的离子相互作用，使得吸附到磁珠的DNA被纯化出来。磁珠的出现，使得核酸制备的实验可以实现自动化，同时相较于传统的回收方式，还具有3个明显的优势：1）效率更高，以DNA为例，1L磁珠的承载量可达7g；2）避免使用有机溶剂，如酚类、氯仿等等，更加安全；3）操作简单，无需离心，也更有利于保留核酸的完整性。2.蛋白酶K的作用 蛋白酶K具有降解蛋白的功能，而细胞膜主要是由蛋白质构成的富有弹性的半透性膜，因此蛋白酶K能够裂解细胞，从而DNA能够释放出来。3. 无水乙醇沉淀DNA 用无水乙醇沉淀DNA，这是实验中最常用的沉淀DNA的方法。乙醇的优点是可以任意比和水相混溶，乙醇与核酸不会起任何化学反应，对DNA很安全，因此是理想的沉淀剂。当加入乙醇时，乙醇会夺去DNA周围的水分子，使DNA失水而易于聚合。4.TE缓冲液溶解DNA 采用Tris-HCl（pKa=8.0）的缓冲系统，由于缓冲液是TrisH+/Tris，不存在金属离子的干扰作用，故在提取或保存DNA时，大都采用Tris-HCl系统，并且TE缓冲液中的EDTA更能稳定DNA的活性。5. 为什么用酚与氯仿抽提DNA时，还要加少量的异戊酵？ 在抽提DNA时，为了混合均匀，必须剧烈振荡容器数次，这时在混合液内易产生气泡，气泡会阻止相互间的充分作用。加入异戊醇能降低分子表面张力，所以能减少抽提过程中的泡沫产生。同时异戊醇有助于分相，使离心后的上层水相，中层变