核酸分离纯化-经典版剖析优秀PPT.ppt
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1、核酸的分别纯化技术核酸的分别纯化技术核酸(核酸(nucleic acidnucleic acid)是遗传信息的携带者,是基)是遗传信息的携带者,是基因表达的物质基础。因表达的物质基础。无论是进行核酸结构还是功能探讨,首先须要对核无论是进行核酸结构还是功能探讨,首先须要对核酸进行分别和纯化。酸进行分别和纯化。核酸样品质量将干脆关系到试验的成败。核酸样品质量将干脆关系到试验的成败。概 述一、核酸分别、纯化原则一、核酸分别、纯化原则(一)保持核酸分子一级结构的完整性(一)保持核酸分子一级结构的完整性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,核核酸酸的的级级结结构
2、构还还确确定定其其高高级级结结构构的的形形式式以以及及和和其其他他生生物物大大分子结合的方式。分子结合的方式。2.2.试验过程中,应留意以下条件及要求:试验过程中,应留意以下条件及要求:1 1)削减化学因素对核酸的降解)削减化学因素对核酸的降解:pH4-10:pH4-102 2)削减物理因素对核酸的机械剪切力:)削减物理因素对核酸的机械剪切力:0-40-4C C 猛烈振荡、搅拌,细胞突置于低渗液中,细胞裂猛烈振荡、搅拌,细胞突置于低渗液中,细胞裂解,反复冻贮等造成的机械剪切力等条件都能明显破解,反复冻贮等造成的机械剪切力等条件都能明显破坏大分子量的线性坏大分子量的线性DNADNA分子,对于分子
3、量小的环状质粒分子,对于分子量小的环状质粒DNADNA及及RNARNA分子,威逼相对小一些;另外如高温加热,分子,威逼相对小一些;另外如高温加热,除高温本身对核酸分子中的化学键的破坏作用外,还除高温本身对核酸分子中的化学键的破坏作用外,还可能因煮沸带来液体剪切力,因此核酸提取常常在可能因煮沸带来液体剪切力,因此核酸提取常常在0 044的条件下进行。的条件下进行。(一)保持核酸分子一级结构的完整性(一)保持核酸分子一级结构的完整性3 3)抑制)抑制DNaseDNase或或RNaseRNase的活性:的活性:所用器械和一些试剂需高温灭菌,提取缓冲液中需加所用器械和一些试剂需高温灭菌,提取缓冲液中需
4、加核酸酶抑制剂。核酸酶抑制剂。4 4)简化步骤,缩短时间,削减破坏。)简化步骤,缩短时间,削减破坏。(一)保持核酸分子一级结构的完整性(一)保持核酸分子一级结构的完整性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:DNA DNA酶须要金属二价离子酶须要金属二价离子Mg2+Mg2+、Ca2+Ca2+的激活,因此运用的激活,因此运用金属二价离子螯合剂,可抑制金属二价离子螯合剂,可抑制DNADNA酶活性。如酶活性。如EDTAEDTA、柠、柠檬酸盐络合檬酸盐络合Mg2+Mg2+、Ca2+Ca2+等离子。等离子。(2(2)阴离于型表面活性剂:)阴离于型表面活性剂:如如S
5、DSSDS,该试剂除对核酸酶有抑制作用外,还能使蛋白,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的复合物,该复质变性,并与变性蛋白结合成带负电荷的复合物,该复合物在高盐溶液中沉淀。合物在高盐溶液中沉淀。(一)保持核酸分子一级结构的完整性(一)保持核酸分子一级结构的完整性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、耐碱,不易失活,所以生物降解是RNARNA提取过程中提取过程中的主要危害因素。的主要危害因
6、素。(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的完整性(一)保持核酸分子一级结构的完整性(2)DEPC(2)DEPC(二乙基焦碳酸盐二乙基焦碳酸盐)(C2H5OCOOCOOC2H5)粘性液体,很强的核酸酶抑制剂。粘性液体,很强的核酸酶抑制剂。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。运用留意:运用留意:DEPC DEPC也能破坏单链核酸中大部分腺嘌呤环。但浓度比也能破坏单链核酸中大部分腺嘌呤环。但浓度比
7、使蛋白质变性的浓度大使蛋白质变性的浓度大10010010001000倍。倍。简洁降解,保存在简洁降解,保存在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的完整性(一)保持核酸分子一级结构的完整性4.RNA4.RNA酶(酶(RNAase)RNAase)抑制剂抑制剂(3)3)肝素肝素(4 4)复合硅酸盐()复合硅酸盐(Macaloid)Macaloid)(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 (Va
8、nadyl-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的完整性(一)保持核酸分子一级结构的完整性一、核酸分别、纯化原则一、核酸分别、纯化原则(二二)尽量解除其它分子的污染,保证核酸样品的纯度尽量解除其它分子的污染,保证核酸样品的纯度纯纯化化的的核核酸酸样样品品不不应应存存在在对对酶酶有有抑抑制制作作用用的的有有机机溶溶剂剂或或过过高高浓浓度度的的金金属属离离子子,蛋蛋白白质质、脂脂类类、多多糖糖分分子子的的污污染染应应降
9、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的的污污染染,如如提提DNADNA分子时,应去除分子时,应去除RNARNA分子。分子。裂开组织细胞裂开组织细胞提取提取纯化纯化I.I.材料与方法的选择材料与方法的选择II.II.裂开细胞或包膜核酸的释放裂开细胞或包膜核酸的释放III.III.核酸分别、纯化核酸分别、纯化IV.IV.核酸的浓缩、沉淀、洗涤核酸的浓缩、沉淀、洗涤,并去除杂质并去除杂质 V.V.核酸的鉴定与保存核酸的鉴定与保存二、分别提取核酸的主要步骤二、分别提取核酸的主要步骤临床常见的标本有血液、尿液、唾液、组织及体外培育的细临床常见的标本有血液、尿液、唾液、组织及体外培育的
10、细胞等都可作为提取核酸的原料,具体试验材料的选择应依据胞等都可作为提取核酸的原料,具体试验材料的选择应依据试验的目的来确定。试验的目的来确定。不同的探讨目的对核酸的完整性、纯度、产量及浓度有不同的不同的探讨目的对核酸的完整性、纯度、产量及浓度有不同的要求。要求。需考虑制备核酸所需的时间与成本:简便快速、平安、经济;需考虑制备核酸所需的时间与成本:简便快速、平安、经济;应选择平安的试剂与制备方案:完整性、产量、纯度和浓度符应选择平安的试剂与制备方案:完整性、产量、纯度和浓度符合试验要求。合试验要求。(一)材料与方法的选择(一)材料与方法的选择临床常见的标本有血液、尿液、唾液、组织及体外培育的细临
11、床常见的标本有血液、尿液、唾液、组织及体外培育的细胞等都可作为提取核酸的原料,具体试验材料的选择应依据胞等都可作为提取核酸的原料,具体试验材料的选择应依据试验的目的来确定。试验的目的来确定。不同的探讨目的对核酸的完整性、纯度、产量及浓度有不同的不同的探讨目的对核酸的完整性、纯度、产量及浓度有不同的要求。要求。需考虑制备核酸所需的时间与成本:简便快速、平安、经济;需考虑制备核酸所需的时间与成本:简便快速、平安、经济;应选择平安的试剂与制备方案:完整性、产量、纯度和浓度符应选择平安的试剂与制备方案:完整性、产量、纯度和浓度符合试验要求。合试验要求。(一)材料与方法的选择(一)材料与方法的选择DNA
12、DNA和和RNARNA均均位位于于细细胞胞内内(病病毒毒除除外外),因因此此核核酸酸分分别别与与纯纯化化的第一步即是裂解细胞、释放核酸。的第一步即是裂解细胞、释放核酸。(二)细胞的裂开(二)细胞的裂开核酸的释放核酸的释放裂开细胞的方法有三种:裂开细胞的方法有三种: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;化化学学试试剂剂法法:用用SDSSDS处处理理细细胞胞,SDSSDS可可溶溶解解细细胞胞膜膜、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分别;分别;酶酶解解法法:加加入入溶溶菌菌酶酶或或蛋蛋白白酶酶,都都可可使
13、使细细胞胞膜膜裂裂开开,核核酸酸释释放放。蛋蛋白白酶酶还还能能降降解解与与核核酸酸结结合合的的蛋蛋白白质质,促促进核酸分别。进核酸分别。(二)细胞的裂开(二)细胞的裂开核酸的释放核酸的释放留意:留意:1.1.细胞裂开方法中机械剪切法不能用于基细胞裂开方法中机械剪切法不能用于基因组因组DNADNA的提取;的提取;2.2.非机械法常用化学试剂或酶细胞溶解法。非机械法常用化学试剂或酶细胞溶解法。(二)细胞的裂开(二)细胞的裂开核酸的释放核酸的释放细胞裂解物是含核酸分子的困难混合物,核酸分子细胞裂解物是含核酸分子的困难混合物,核酸分子本身可能仍与蛋白质结合在一起。本身可能仍与蛋白质结合在一起。核酸与蛋
14、白质的结合力主要是正负静电吸力核酸与蛋白质的结合力主要是正负静电吸力(核酸核酸与碱性蛋白的结合与碱性蛋白的结合)、氢键和非极性的范德华力。、氢键和非极性的范德华力。分别核酸最困难的是将与核酸紧密结合的蛋白质分分别核酸最困难的是将与核酸紧密结合的蛋白质分开,同时避开核酸降解。开,同时避开核酸降解。(三)核酸的分别纯化(三)核酸的分别纯化 应当清除的杂质主要包括:1.非核酸的大分子污染物 蛋白质、多糖及脂类物质等大分子物质 2.非目的的核酸分子 分别某一核酸分子时,其它核酸皆为杂质 3.加入的有机溶剂和某些金属离子(三)核酸的分别纯化(三)核酸的分别纯化1.1.加入浓盐溶液(如加入浓盐溶液(如Na
15、ClNaCl)RNARNA核蛋白和核蛋白和DNADNA核蛋白在不同浓度氯化钠溶液中的溶核蛋白在不同浓度氯化钠溶液中的溶解度有显著区分。解度有显著区分。DNADNA核蛋白在核蛋白在0.14mol/L 0.14mol/L 氯化钠中溶解度低,但在氯化钠中溶解度低,但在112mol/L2mol/L氯化钠中溶解度高;氯化钠中溶解度高;RNARNA核蛋白在核蛋白在0.14 mol/L0.14 mol/L氯化钠中溶解度仍有相当大的溶解度。调整氯化钠浓氯化钠中溶解度仍有相当大的溶解度。调整氯化钠浓度,可使度,可使RNARNA核蛋白和核蛋白和DNADNA核蛋白分步提取开来。核蛋白分步提取开来。核酸核酸-蛋白质加
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