什麼是DNA提取？

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引言

DNA提取是一種透過物理或化學方法從給定生物樣本中提取DNA的技術。僅僅提取是不夠的，提取的DNA也必須具有良好的質量。

通常，可以從各種各樣的樣本中提取DNA，例如來自原核生物（包括細菌）和真核生物，例如來自人類樣本，如冷凍組織、血液、體液（如精液）、福爾馬林固定石蠟包埋組織、抽吸物（如卵子）等，都可以用於DNA提取。

DNA提取的原理

DNA首次由弗里德里希·米歇爾於1869年提取。DNA分離和提取的原理是破壞細胞壁，然後是細胞膜和核膜，從而導致完整的DNA釋放到溶液中。然後透過去除細胞碎片（如細胞器殘留物、蛋白質、脂質和其他大分子）來沉澱和純化這種DNA。

涉及的步驟

• 該方法包括細菌細胞的裂解以及隨後DNA的溶解。

• 此步驟之後是透過化學或酶促方法去除蛋白質、脂質或RNA等大分子。

• DNA分離的第一步是對細菌細胞進行有機化學處理，這會導致細胞破裂釋放出不純的DNA。

DNA的有機化學提取

• 用SDS（十二烷基硫酸鈉）或EDTA（乙二胺四乙酸）等有機去汙劑處理細菌細胞，這些化學物質會導致細胞膜破裂並釋放粗DNA。

• 除了DNA外，還會獲得細胞殘餘物，隨後透過離心去除。

• 粗DNA含有與其結合的蛋白質，這些蛋白質透過使用氯仿和苯酚的25:24混合物變性和沉澱。

• 同樣，變性的蛋白質透過離心與DNA分離。這樣獲得的DNA不含任何蛋白質，但含有少量RNA，然後透過用RNase酶處理去除。

• 酶處理後，使用冰凍苯酚濃縮和沉澱DNA。

• 獲得的沉澱物可以透過離心分離，然後將分離的DNA沉澱物溶解在雙蒸水中，並使用凝膠電泳或光譜法進行評估。

使用凝膠電泳進行DNA評估

• 凝膠電泳原理 - 此技術基於這樣一個原理：當施加電流時，DNA分子在凝膠孔中的速度取決於DNA和RNA分子的大小。

• 分子越大，分子的速度越慢。DNA和RNA分子帶負電荷，因此它們將被吸引到凝膠的正極。

提取方法的型別

基本上有三種DNA提取方法。

• 物理方法

• 化學方法

• 酶促方法

物理方法

為了從相對較硬的組織中提取DNA，可以使用物理方法，其中首先使用液氮冷凍細胞，然後在研缽和杵中研磨。研磨過程後，它們進行化學或酶促處理。其他物理方法包括自動研磨機、超聲處理和使用金屬或陶瓷珠。

化學方法

此方法用於非常柔軟和溫和的組織。使用一些有機化學物質，如十二烷基硫酸鈉 (SDS) 和乙二胺四乙酸。使用一些無機鹽，如胍鹽或如鹼性溶液的離液劑。

酶促方法

此方法與其他方法一起使用，即與物理和化學方法一起使用，使用脂肪酶、溶菌酶、溶菌酶、蛋白酶 K 等酶來分解堅硬的細胞壁和組織。使用的酶取決於所選擇的起始材料。

DNA提取的應用

• DNA提取用於確定孩子的親子關係。當孩子想知道其親生父母時，可以使用此方法。

• 這項技術廣泛用於法醫鑑定，以根據犯罪現場的證據（如頭髮、體液等）確定罪犯。

• DNA提取用於確定兩個密切相關的物種或一個新物種與已知物種之間的祖先關係。

• 它廣泛用於基因工程，以分離所需的基因並將其整合到其他生物體中以形成重組生物體。

• 它還被用於診斷一些遺傳疾病，如阿爾茨海默病、鐮狀細胞貧血症等。

• 透過DNA提取和基因工程，已經生產了幾種重要的激素，如胰島素。

侷限性

• 從一個試管轉移到另一個試管的過程中，始終存在汙染風險增加。

• 提取過程費時費力，並且需要使用一些有害的去汙劑，如SDS和苯酚（其具有腐蝕性）。

• 必須去除過程中使用的一些鹽，以免它們由於改變DNA遷移率而干擾RFLP程式。

結論

DNA是存在於細胞核中的雙鏈結構。提取過程有助於分離純淨的DNA，排出所有細胞碎片。此過程已發現廣泛的應用，並且正在進行更多的研究以使其更具成本效益且無汙染。