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实验外包——10种DNA提取方法对比&选择
时间:2025-09-29 07:45:50点击量:371次



一、苯酚-氯仿提取法(有机溶剂法)

【原理】

使用SDS(十二烷基硫酸钠)或蛋白酶K破坏细胞膜/核膜,释放DNA和蛋白质;加入苯酚-氯仿-异戊醇混合液使蛋白质变性(酚溶解蛋白质,氯仿增强相分离,异戊醇减少气泡);离心后DNA保留在水相中,吸取水相,加入冷乙醇或异丙醇沉淀DNA,离心后获得DNA沉淀。

【优点】

l 成本低,适用性广

l 提取的DNA纯度高(适合PCR、Southern blot)

【缺点】

l 步骤繁琐,需多次离心和液相转移,易有人为误差

l 试剂有毒性(苯酚/氯仿)

l 易造成DNA断裂(长片段不适用)

【适用样本】

l 动物组织、血液(肝脏、肌肉、白细胞等)

l 细胞、细菌、真菌

 

二、盐析法(高盐沉淀法)

【原理】

使用裂解液(含SDS或TritonX-100)破坏细胞膜,释放DNA和蛋白质;加入高浓度盐溶液(如NaCl或醋酸钠)使蛋白质沉淀;离心后蛋白质沉淀,DNA和RNA保留在上清液中;再用冷乙醇或异丙醇沉淀DNA,离心后获得DNA沉淀。 

【优点】

l 操作简单,无需有机溶剂

l 成本低廉,适用性广

l 对DNA剪切力小,适合提取较长片段 

【缺点】

l 纯度较低(含多糖/盐残留),需后续纯化 

【适用样本】

l 植物组织(多糖多酚含量高)

l 细菌、真菌

l 动物组织、血液(白细胞、肝脏等)

l 法医样本(唾液、毛发等微量样本)

 

三、硅胶模柱法(离心柱法) 

【原理】

使用含蛋白酶K和离液盐(如盐酸胍、异硫氰酸胍)的裂解液破坏细胞结构,释放DNA;在高盐条件下,DNA的磷酸骨架与硅胶膜表面的硅羟基(Si-OH)通过氢键和疏水作用结合;用含乙醇的洗涤去除残留的盐、蛋白质和其他杂质;低盐缓冲液破坏DNA与硅胶膜的结合,洗脱纯净DNA。

【优点】

快速(30分钟内),高通量

纯度高,适合高灵敏度实验(如测序、qPCR)

操作简单,片段适用范围广

【缺点】

成本较高,样本量要求高(微量样本可得率低)

片段长度受限(通常<50kb)<> 

【适用样本】

动物组织、血液(肝脏、肌肉、全血)

细胞

细菌、真菌


四、磁珠法(磁珠吸附法) 

【原理】

使用含离液盐(如盐酸胍)和蛋白酶K的裂解液破坏细胞,释放DNA;加入表面修饰的磁珠(如硅羟基、羧基包被),在高盐条件下,DNA酸骨架与磁珠通过静电作用结合;外加磁场使磁珠吸附至管壁,弃去含杂质的液体;用乙醇洗涤液去除蛋白质、盐等残留物;低盐缓冲液(TE或水)解离DNA,获得高纯度DNA。

【优点】

l 超快速,高通量兼容96孔板大规模筛查

l 无需离心,可减少样本损失

l 高灵敏度,可提取微量DNA 

【缺点】

l 成本高,磁珠易残留

l 不适合长片段研究 

【适用样本】

l 临床检测(血液、血清、唾液、鼻咽拭子等)

l 流行病学筛查、基因分型

l 法医样本(毛发、指纹)、循环肿瘤DNA 


五、CTAB萃取法 

【原理】

CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)缓冲液在高温(65℃)下破坏细胞膜,同时CTAB与DNA结合形成复合物;β-基乙醇(β-ME)还原二硫键,抑制多酚氧化酶活性;加入氯仿-异戊醇离心,CTAB-多糖/蛋白复合物沉淀至有机相,DNA留在水相;水相中加入异丙醇或乙醇,高盐条件下沉淀DNA。 

【优点】

l 高效率去多糖多酚

l 复杂样本DNA得率高,成本低,适合大规模样本处理 

【缺点】

l 操作繁琐,需多次离心和液相转移,易损失

l 试剂具有毒性 

【适用样本】

l 植物组织

l 真菌、酵母

l 古生物样本 


六、酶解法 

【原理】

使用蛋白酶K消化蛋白质,溶菌酶破壁(细菌);再结合柱纯化或盐析法去除残余蛋白质。 

【优点】

l 条件温和、最大程度保持DNA完整性(适合古DNA提取)

l 高特异性,酶靶向分解特定结构,减少机械剪切风险

【缺点】

l 耗时长(需数小时至过夜消化)

l 成本高,酶试剂价格高

l 酶活性对环境要求高(pH、温度、离子浓度严格控制) 

【适用样本】

l 动物组织、血液

l 真菌、酵母

l 革兰氏阳性菌

l 法医陈旧样本

 

七、CsCl密度梯度离心法 

【原理】

基于浮力密度差异的超速离心分离技术;穿刺离心管侧壁或底部收集DNA条带,透析去除CSCl。 

【优点】

l 超高纯度,可分离质粒DNA、基因组DNA、RNA及不同构型DNA(闭环/开环/线性),纯度接近100%

l 保留完整性,无化学修饰

l 唯一可分离cccDNA(共价闭合环状DNA)的方法(如质粒、病毒基因组) 

【缺点】

l 极端耗时,超速离心需16~72小时

l 成本昂贵

l 设备要求高 

【适用样本】

l 质粒、病毒

l 基因组

l 线粒体

 

八、超声波破碎法 

【原理】

超声波破碎细胞释放DNA;需结合其他方法(如柱纯化或磁珠法)去除蛋白质和碎片。 

【优点】

l 适合坚硬细胞壁样本(如革兰氏阳性菌、真菌)

l 可通过调整超声时间、功率控制DNA片段大小

l 避免蛋白酶K或有机溶剂残留,兼容下游敏感实验 

【缺点】

l 过度超声有DNA断裂风险,不适合长片段研究

l 成本高,需要专用超声设备 

【适用样本】

l 革兰氏阳性菌

l 放线菌

l 酵母

 

九、冻融循环法 

【原理】

温度剧烈变化破坏细胞膜的物理裂解,反复循环可累积破坏效果,最终释放DNA;裂解后的DNA溶于缓冲液(如TriS-EDTA),需结合蛋白酶K或去污剂(如SDS)去除蛋白质。 

【优点】

l 极度温和,可保留超长DNA片段,适合古DNA或基因组研究

l 兼容性强,可与其他方法联用 

【缺点】

l 效率低,对顽固样本需多次循环

l 耗时长,单次循环1~2小时

【适用样本】

l 革兰氏阴性菌

l 细胞

l 藻类、原生动物

l 古生物样本

 

十、研磨法 

【原理】

样本在液氮(-196°C)中迅速冷冻,使细胞脆化,便于研磨;利用研钵或研磨珠的摩擦、撞击作用,彻底粉碎细胞结构;裂解后的细胞内容物(包括DNA)溶于提取缓冲液(如CTAB或SDS)。 

【优点】

l 裂解顽固样本(植物细胞壁、真菌孢子、革兰氏阳性菌等)

l 无酶、无试剂依赖

l 适用性广,成本低 

【缺点】

l DNA易断裂,不适合长片段研究

l 操作要求高,样本易损失 

【适用样本】

l 植物组织

l 微生物

l 动物组织



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