在分子生物学实验中,碱裂解法是一种常用的提取质粒DNA的方法。然而,有时会出现碱裂解法提取的质粒溶液中不含DNA和RNA的情况,这涉及多个方面的因素.......
第一,我们需要了解碱裂解法的基本原理和正常操作流程。
碱裂解法主要依赖三种溶液的作用:
溶液I:用于重悬菌体,其成分包括葡萄糖、Tris-Cl和EDTA,葡萄糖增加粘稠度,减少摇晃时对DNA的机械剪切力,EDTA则螯合二价金属离子,抑制DNase的活性和微生物生长。
溶液II:含有NaOH和SDS,NaOH负责裂解菌体细胞壁、在细胞膜上穿孔,释放质粒,而SDS为下一步操作做铺垫。
溶液III:则用于沉淀杂质,其中KAc置换SDS中的钠离子形成不溶性的PDS,HAc中和NaOH,防止长时间的碱性条件打断DNA。、
正常情况下,经过这一系列操作以及后续的酚/氯仿/异戊醇抽提和酒精沉淀,应该能够获得含有质粒DNA的溶液。
第二,为什么会出现提取的质粒溶液中不含DNA和RNA的情况呢?
从操作过程来看,存在以下关键问题:
1,在溶液I的使用环节,如果菌体没有悬浮均匀,存在结块现象,就会导致后续的裂解不充分。部分菌体没有被完全裂解,其中的质粒DNA就无法释放出来,最终导致提取的溶液中没有DNA。
2,溶液II的操作也至关重要,NaOH必须使用新鲜的,因为如果NaOH吸收了空气中的CO2,碱性会减弱,无法有效溶解大肠杆菌,从而难以高效率抽提得到质粒。而且,裂解细胞过程中,碱处理的时间要短且不能激烈振荡。若碱处理时间过长或振荡过于剧烈,基因组DNA容易发生断裂,50 -100kb大小的片断就无法被PDS共沉淀,会混入最终的溶液中,同时也可能破坏质粒DNA的结构,导致无法有效提取到质粒DNA。
3,溶液III加入后,会出现大量沉淀,这与SDS的加入有关。如果在溶液II中未添加SDS,虽然也会有少量沉淀,但沉淀效果不佳,无法有效去除杂质,影响最终质粒的提取。而HAc若未能有效中和NaOH,长时间的碱性环境会打断DNA,使得DNA无法完整地存在于最终的质粒溶液中。
4,酚/氯仿/异戊醇抽提步骤也不容忽视,酚对蛋白质的变性作用强,但水饱和酚比重略比水重,在高浓度盐溶液中离心后酚相会跑到上层,不利于含质粒的水相回收,所以加入氯仿增加比重,使酚/氯仿始终在下层方便回收水相,而异戊醇让离心后上下层界面更清晰。如果在这个抽提过程中操作不当,例如分层不清晰导致水相回收失败,或者酚/氯仿比例不准确,都可能导致质粒DNA丢失。另外,若单独用酚抽提后未用氯仿去除水相中的酚,酚会抑制后续的酶反应,也可能影响质粒的提取和检测,给人溶液中不含DNA的假象。
5,酒精沉淀环节,回收后的水相含有足够多的盐,加入2倍体积的乙醇在室温放置几分钟后离心可沉淀出质粒DNA。但如果放置在-20℃时间过长,会导致大量盐的沉淀,干扰质粒DNA的沉淀,甚至可能误认为没有提取到质粒DNA。
此外,最终溶解质粒的TE缓冲液若存在问题,比如其中的RNase活性不足,无法有效降解RNA,或者TE缓冲液本身被污染,都可能导致RNA残留或质粒DNA被破坏,从而出现溶液中看似不含DNA和RNA的情况。