核酸实验原理：理化性质、纯化原则要求、提取方法介绍
核酸是分子生物学的基础，而核酸提取是整个分子行业绕不过去的门槛，很多时候一份样本的核酸提取的好坏直接决定了检测结果的有效性。核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)，其中RNA又可以根据功能的不同分为核糖体RNA(rRNA)，信使RNA(mRNA)和转移RNA(tRNA)。DNA主要集中在细胞核内，线粒体和叶绿体中，而RNA主要分布在细胞质当中。
核酸中因为嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键，所以核酸具有紫外吸收的特性，DNA钠盐的紫外吸收在260nm附近，其吸光率以A260表示，在230nm处于吸收低谷，因此可以使用紫外分光光度计对核酸进行定量及定性测定。核酸为两性电解质，相当于多元酸，可以使用中性或偏碱性的缓冲液使核酸解离成阴离子，置于电场中向阳极运动，这就是电泳的原理。
核酸的化学性质
①酸效应：在强酸和高温，核酸完全水解为碱基，核糖或脱氧核糖和磷酸。在浓度略稀的的无机酸中，最易水解的化学键被选择性的断裂，一般为连接嘌呤和核糖的糖苷键，从而产生脱嘌呤核酸。
②碱效应
1. DNA：当PH值超出生理范围(pH7~8)时，对DNA结构将产生更为微妙的影响。碱效应使碱基的互变异构态发生变化。这种变化影响到特定碱基间的氢键作用，结果导至DNA双链的解离，称为DNA的变性
2.RNA：PH较高时，同样的变性发生在RNA的螺旋区域中，但通常被RNA的碱性水解所掩盖。这是因为RNA存在的2`-OH参与到对磷酸脂键中磷酸分子的分子内攻击，从而导至RNA的断裂。
③化学变性：一些化学物质能够使DNA/RNA在中性PH下变性。由堆积的疏水剪辑形成的核酸二级结构在能量上的稳定性被削弱，则核酸变性。
核酸的物理性质
①黏性：DNA的高轴比等性质使得其水溶液具有高黏性，很长的DNA分子又易于被机械力或超声波损伤，同时黏度下降。
② 浮力密度：可根据DNA的密度对其进行纯化和分析。在高浓度分子质量的盐溶液(CsCl)中，DNA具有与溶液大致相同的密度，将溶液高速离心，则CsCl趋于沉降于底部，从而建立密度梯度，而DNA最终沉降于其浮力密度相应的位置，形成狭带，这种技术成为平衡密度梯度离心或等密度梯度离心。
③稳定性：核酸的结构相当稳定，其主要原因有1、碱基对间的氢键2、碱基的堆积作用3、环境中的阳离子。
核酸提取纯化原则和要求
1、保证核酸一级结构的完整性
2、排除其它分子的污染(如提取DNA时排除RNA的干扰)
3、核酸样品中不应存在对酶有抑制作用的有机溶剂和高浓度的金属离子
4、尽可能降低蛋白质、多糖和脂类等大分子物质
核酸提取应注意的问题
1.简化步骤，缩短提取时间
2.减少化学因素对核酸的降解
3.减少物理因素对核酸的降解：机械剪切力和高温
4.防止核酸的生物降解
提取类型
1、总RNA提取
总RNA中，75-85%为rRNA(主要是28S-26S/23S和18S/16S rRNA)，其余的由分子量大小和核苷酸序列各不相同的mRNA和小分子RNA如tRNA、5S rRNA、5.8S rRNA、miRNA、siRNA、小核RNA(small nuclear RNA，snRNA)及核仁小分子RNA(small nuceolar RNA，snoRNA)等组成。
2、miRNA提取
MicroRNAs (miRNAs)是小型的、高度保守的RNA分子，如小干扰RNAs (siRNAs)，通过与他们的碱基配对调节其同源mRNA的分子表达，以预防通过各种机制的表达。他们已成为进行发育、细胞增殖、分化和细胞周期的重点监管机构。
3、基因组DNA提取
进行基因结构和功能研究以及基因诊断，通常要求得到的片段长度不小于100～200kb。在DNA提取过程中应尽量避免使DNA断裂和降解的各种因素，以保证DNA的完整性，为后续的实验打下基础。
4、质粒抽提
质粒抽提方法即去除RNA，将质粒与细菌基因组 DNA分开，去除蛋白质及其它杂质，以得到相对纯净的质粒。
核酸提取的主要步骤
1、裂解细胞
去除与核酸结合的蛋白质以及多糖、脂类等生物大分子，去除其他不需要的核酸分子，如提取DNA分子时，应去除RNA，反之亦然。
2、沉淀核酸
纯化核酸，去除盐类，有机剂等杂质
核酸提取纯化方法
1、酚/氯仿抽提法
1956年发明，通过酚/氯仿处理细胞破碎液或者组织匀浆后，在水相中主要溶解以DNA为主的核酸成分，在有机相中主要是脂类物质，蛋白质位于两相之间。
DNA提取的经典方法，即所谓的酚-氯仿提取法。因为使用两种不同的有机溶剂交替抽提更容易将蛋白除去，提取次序为酚、酚/氯仿(1：1)、氯仿，这种方法提取的DNA纯度高、片段大、效果好，缺点是较为繁琐。
说明：
回收上层水相时，一定不要接触两相的界面，以免将蛋白质等物质吸入新离心管。沉淀DNA，无水乙醇是首选的有机溶剂。另：异丙醇、醋酸钠等。70%乙醇漂洗DNA，是为了去除残余的盐类，去除过量SDS和酚等杂物，因为SDS在70%的乙醇中保持溶解状态，不与DNA共沉淀，从而通过弃上清液去除这种去污剂,避免对以后PCR反应的影响。TE缓冲液：10mmol/L Tris-Hcl 1mmol/L EDTA pH 8.5或 8
2、醇沉淀法
乙醇能够消除核酸的水化层，使带负电荷的磷酸基团暴露出来，NA﹢等带正电荷离子能与磷酸基团结合，形成沉淀。
3、层析柱法
旋转离心柱技术是用于微量核酸分离纯化的较为简单的方法，属于硅吸附方法的一种，市场上的离心柱虽各有特色，但在原理上通常可分为三个部分：
(1)利用裂解液促使细胞破碎，使细胞中的核酸释放出来。
(2)把释放出的核酸特异地吸附在特定的硅载体上，这种载体只对核酸有较强的亲和力和吸附力，对其他生化成分如蛋白质、多糖、脂类则基本不吸附，因而在离心时被甩出柱子。
(3)把吸附在特异载体上的核酸用洗脱液洗脱下来，分离得到纯化的核酸。
4、热裂解碱法
碱法提取主要是利用共价闭合环状质粒与线性染色质在拓扑学上的差异来分离他们，在碱性下，变性蛋白是可溶的。
5、煮沸裂解法
加热处理DNA溶液，利用线性DNA分子的特性，通过离心将DNA片段与变性蛋白质和细胞碎片形成的沉淀分离。
6、纳米磁珠法
运用纳米技术对超顺磁性纳米颗粒的表面进行改良和表面修饰后，制备成超顺磁性氧化硅纳米磁珠。依据与硅胶膜离心柱相同的原理，运用纳米技术对超顺磁性纳米颗粒的表面进行改良和表面修饰后，制备成超顺磁性氧化硅纳米磁珠。该磁珠能在微观界面上与核酸分子特异性地识别和高效结合。利用氧化硅纳米微球的超顺磁性，在Chaotropic盐(盐酸胍、异硫氰酸胍等)和外加磁场的作用下，能从血液、动物组织、食品、病原微生物等样本中的DNA和RNA分离出来，可应用在临床疾病诊断、输血安全、法医学鉴定、环境微生物检测、食品安全检测、分子生物学研究等多种领域。
7、其他方法
除了上述常用的方法之外，还有超声法、反复冻融法、酶解法及低渗裂解等等多种方法。
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