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2023/10/28 10:47:56DNA提取是一种使用物理和/或化学过程从样品中分离出细胞膜,蛋白质和其他生物成分的技术。
获得DNA的过程对生物技术至关重要。它是广泛应用的基础,从基础研究到定期诊断和治疗决策。确定DNA的*特性质,如其大小、形状和功能,也需要提取和纯化。
1869年,在科学家Felix Hoppe-Seyler实验室工作的瑞士医生Friedrich Miescher首Chi分离出DNA。他这样做是为了确定细胞的化学组成,他认为这是解开细胞生命基础的关键。白细胞或白细胞是从新鲜手术绷带上发现的脓液中获得的,并从附近的外科诊所收集。
最初,他使用从淋巴结中提取的淋巴细胞开始这项研究,但无法获得足够的量进行检查。在研究白细胞的过程中,他发现一种物质在加入酸时会沉淀,在加入碱时会消散。因为它是在细胞核中发现的,所以Mierscher为这种新物质选择了“核蛋白”这个名字。
经过进一步的检查,Miescher发现该物质的化学组成与蛋白质等已知化合物的化学组成不同。他假设它对细胞至关重要,并且参与细胞分裂。Miescher随后创造了一种从鲑鱼精子中分离核蛋白的技术。自Miescher时代以来,对提取和纯化DNA的技术进行了许多改进。
从 1950 年代开始,日常实验室 DNA 提取需要密度梯度离心机。直到最近,大多数DNA提取技术都是复杂,劳动密集型和耗时的。此外,他们只贡献了少量的DNA。今天有各种专门的提取技术。通常,这些是基于列或基于解决方案的。随着商业试剂盒的引入和程序的自动化,DNA提取得到了显着改善。这些修饰加速了制造并提高了DNA产量
DNA是许多刑事调查的关键组成部分。可以从头发、皮肤或血液等样本中提取DNA。法医团队经常使用DNA来决定是将一个人作为嫌*人还是将其排除在外。有时DNA可以确定一个人的清白或有罪,或者至少可以确定一个人与谋杀现场的接近程度。
孩子的亲子关系也可以在DNA提取的帮助下确定。来自可能的父亲和孩子的DNA证据可以支持或反驳一个人的亲子关系主张,这取决于他们是否想确定他们的亲子关系。
DNA提取有助于一个人识别他们的直系祖先。在当代DNA试剂盒的帮助下,一个人可以找到他们祖先起源的所有地方,以及任何可能还活着的幸存亲戚,甚至他们容易遇到的任何医疗或饮食问题。
为了正确诊断医学疾病,特别是那些遗传性疾病,必须提取DNA。常用的例子有唐氏综合症、亨廷顿病和囊性纤维化。通过DNA提取鉴定疾病携带者是另一个好处。
DNA提取可用于植物和动物的遗传改造。为了定位、分离和提取所需的基因以便在后代植物中复制,DNA对植物有帮助。物种DNA提取可用于多种目的,包括克隆和将遗传物质从一种动物转移到另一种动物。
疫苗在帮助预防和控制疾病方面发挥着至关重要的作用。其中一些疫苗可以在DNA的帮助下开发。DNA疫苗经常用于生产许多动物疫苗和一些人类疫苗,尽管它们尚未完*被批准用于人类。例如,DNA提取有助于乙型肝炎疫苗,特别是通过重组DNA。
人类的生长发育依赖于激素。重组DNA技术通过DNA提取帮助人工激素的开发。使用DNA提取的激素的两个主要例子包括:
人类生长激素: 大量患有多种疾病的人受益于这些激素.人类生长激素, 例如, 有助于治疗姜黄综合征, 肾癌, 和生长相关疾病.
胰岛素:糖尿病患者,尤其是I型糖尿病患者,经常需要胰岛素。重组DNA有助于胰岛素的合成。
如果没有准确可靠的DNA提取方法,这些激素的生产是不可能的。研究人员能够确定可以帮助患有上述各种疾病的人的最佳蛋白质。
DNA分离还用于农业,以鉴定作物,农艺性状基因和育种中使用的标记。它在植物选择和生产具有所需性状的转基因物种方面发挥着重要作用。生产“黄金大米”背后的主要概念是使用DNA作为性状修饰的基础,以增加维生素A(视黄醇)含量。
DNA提取的方法非常详尽且耗时;因此,为了方便起见,市场上有现成的试剂盒供科学家使用。
随着分子生物学程序变得更加精细,DNA提取试剂盒提供高质量的DNA至关重要。高纯度DNA和少量杂质,尤其是抑制性化学物质,对于自动测序等方法来说是必要的。
DNA结合培养基对于成功的DNA提取试剂盒至关重要。为了提供高产量,培养基必须在相当大的表面积上牢固地结合DNA。为了在洗脱DNA之前,在低盐缓冲液条件下从结合培养基中洗脱蛋白质、RNA和低分子量分子,DNA结合培养基还应表现出与蛋白质和其他分子的弱结合。
快速纯化高质量DNA
DNA 已准备好用于 PCR、测序、克隆和其他下游应用
去除细菌DNA和蛋白质等污染物
从高蛋白培养基(如*好的肉汤 (TB))中有效纯化
具有成本效益的方案
不含苯酚或氯仿等危险化学品
无需乙醇沉淀
台式离心或简单的真空歧管——无需超速离心
使用DNA提取试剂盒获取基因组DNA需要特定的程序,该过程因来源而异。每种DNA提取试剂盒通常提供针对常用细胞和组织类型量身定制的替代细胞裂解和洗涤方法。环境样品通常含有各种污染物,必须消除这些污染物,因为它们会干扰后续使用。例如,Taq聚合酶和其他酶受到土壤中高浓度腐植酸的抑制。
为了有效地去除细菌DNA中的腐植酸,需要一种用于从土壤样品中分离细菌DNA的DNA提取试剂盒。除基因组DNA外,法医检测还经常检查线粒体DNA(mtDNA)。因此,通过优化为法医应用创建的DNA提取试剂盒,可以提高微小的环状mtDNA的产量。法医可以通过多种方式从mtDNA中受益。大多数细胞只有两个核DNA拷贝和数百个线粒体基因组拷贝。这意味着在非常小的样本或经历过变质的样本中获得具有法医价值的数据的机会更高。
循环游离DNA(cfDNA)在非侵入性疾病检测、诊断和监测中的临床价值具有重要意义。在170个碱基对(bp)处,cfDNA的大小分布峰,通常是短DNA片段,有可能用作癌症和肿瘤以及胎儿DNA研究的筛选工具。由于循环DNA通常少量存在,因此很难提取它。需要准确、可靠的技术来以更高的灵敏度回收不太常见的cfDNA。
DNA在几个学科中具有广泛的用途。它的广泛应用是详尽的,说明并证明了它在现代生物学中的重要性。DNA的发现对科学产生了积极影响,帮助研究人员更多地了解几种生物体的遗传学。从DNA中收集的信息有助于理解流行病学,最终改善我们的生活质量。
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