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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