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換個視角認識“核酸”——核酸提取方法及原理

來源：廣州虹科電子科技有限公司   2025年06月20日 19:25   7

核酸，想必大家在3年多的疫情背景下，對這個詞已經十分熟悉了。我們總說測核酸、做核酸，那么核酸究竟是什么呢？其實，核酸是細胞內的一種生物大分子，負責著生物體遺傳信息的攜帶和傳遞。核酸有脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）兩大類，DNA主要集中在細胞核、線粒體和葉綠體中，而RNA則主要發布在細胞質中。

核酸是當代分子生物學研究的基礎和重點，許多生物學的秘密和疑難雜癥都可以在核酸上找到答案，而核酸的提取作為開啟研究大門的步，很大程度上也影響著實驗研究的成功與否。那么核酸的提取有何方法呢？本文就簡單介紹一下幾種常見的核酸提取方法及原理。

核酸提取純化的原則與要求：

  • 保證核酸一級結構的完整性；
  • 排除其他核酸分子的污染干擾（提取DNA時排除RNA干擾）；
  • 核酸樣品中不應有對酶有抑制作用的有機溶劑和高濃度金屬離子；
  • 盡量將樣品中其他生物大分子如蛋白質、多糖和脂類分子的污染降低到水平。

核酸提取的基本步驟：

核酸提取常見方法：

1. 氯仿抽提法

核酸提取的經典方法。通過氯仿處理細胞破碎液或者組織勻漿后，在水相中主要溶解的是以DNA為主的核酸成分，在有機相中主要是多糖和脂類物質，蛋白質則沉淀于兩相之間。離心分層后取出水層，多次重復操作，再合并含核酸的水相，利用核酸不溶于醇的性質，用乙醇沉淀核酸，之后再離心分離和純化溶解即可得到高純度核酸。

  • 是成本低，對實驗條件要求較低；提取的核酸保持天然狀態；獲得的核酸純度高、片段大、效果好；缺點是操作較為繁瑣。

2. 煮沸裂解法

適用于提取細菌質粒DNA。細菌染色體DNA多為線狀分子，而質粒DNA為共價閉合環狀分子，當加熱處理樣本溶液時，線粒體染色體DNA容易發生變性，而共價閉合的質粒DNA在冷卻時就可恢復其天然超螺旋結構；變性染色體DNA片段與變性蛋白質和細胞碎片會結合形成沉淀，而復性的超螺旋質粒DNA分子則以溶解狀態存在液相中，此時可通過離心將兩者分開，回收上清液中的質粒DNA。

  • 煮沸裂解法提取DNA，得量少，雜質多，DNA可能會出現斷裂，主要適用于一些粗略的實驗。

3. 堿裂解法

適應提取質粒DNA。這種方法是根據共價閉合環狀質粒DNA與線性染色體DNA在拓撲學上的差異來分離它們的。在強堿性條件下用SDS破壞和裂解細胞，使細胞蛋白質和DNA變性，釋放出質粒DNA，細胞碎片、蛋白質和線粒體DNA會形成復合物沉淀，而質粒DNA仍為可溶狀態，離心分離，去除雜質，DNA保持在上清液中，可用酚氯仿抽提進一步純化質粒DNA。

  • 對細菌的裂解、細菌染色體DNA及蛋白質變性充分，提取的質粒DNA產量高、純度好；但是質粒DNA如果長時間暴露在強堿性下容易發生不可逆轉的變性，導致酶切困難，也不適合大質粒的抽提。

4. 離心柱法

通過特殊硅基質吸附材料，能夠特定吸附DNA，而RNA和蛋白質順利通過，然后利用高鹽低PH結合核酸，低鹽高PH值洗脫，通過離心分離和純化核酸。

  • 離心柱法操作相對簡單，在市面上應用較為廣泛。但是其具有樣本需求量大，損失多，對于樣本無能為力，同時不便于高通量、自動化操作等劣勢。

5. 磁珠提取法

運用納米技術對超順磁性納米顆粒的表面進行改良和表面修飾后，該磁珠能在微觀界面上與核酸分子特異性地識別和高效結合。先使用細胞裂解液裂解細胞，帶有活性基團的磁性顆粒可特異性吸附從細胞中游離出來的核酸分子，而樣品中的其他干擾物則很好的移除了，在磁場作用下，磁性顆粒與液體分開完成，最后回收顆粒（即磁珠-DNA 混合物），再用洗脫液洗脫即可得到純凈的DNA，獲得質量較高的核酸模板。

  • 磁珠法不需要離心、無需加入多種試劑，操作簡單，符合核酸自動化提取要求。但是成本較高，科研端使用很難普及。

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