質粒是攜帶外源基因進入細菌中擴增或表達的重要運載體,是重組 DNA 技術中必需的工具。而質粒的分離提取則是最常用、最基本的實驗技術。質粒分離重點考慮如何將之與性質相似的基因組DNA 相互分開,在常用的分離方法中,幾乎都利用了質粒分子量小和閉合環狀超螺旋結構性質。質粒DNA 分離方法有堿裂解法、煮沸法、去污劑 (Triton/SDS) 裂解法、CsCl-EB (氯化銫-溴乙啶)密度梯度平衡離心法、羥基磷灰石 柱層析法、質粒DNA 釋放法及商業化的試劑盒等。前兩種方法比較劇烈,適于小質粒,第三種方法比較溫和,一般用來分離大質粒(>15kb)。羥基磷灰石柱層析法利用核酸的帶電性,可用于純化。
堿裂解法是小量制備DNA 較好的方法。基本原理是利用質粒較小且為超螺旋共價閉合環狀分子的特點,它與染色體DNA 在拓撲學上有很大差異來分離。即在堿性 pH (12~12.5)下,DNA 分子均變性,恢復中性時,線性染色體 DNA 由于兩條鏈分開且 基因組分子量大,單鏈互相無規則纏繞,不能準確復性,就與其他成分共沉淀,而質 粒 DNA 分子小且兩條閉合環狀分子即使變性也較緊密的纏繞在一起,準確復性而留于上清溶液中。
堿裂解法獲得DNA 純度可達到基因工程操作的要求,提取率高,能快速獲得超螺旋 DNA, 常用于高拷貝數質粒的分離提取。質粒的大量制備可采用微量制備的方法提取后, 再采用聚乙二醇沉淀等方法純化。
堿裂解法質粒分離主要步驟:細菌的培養、細菌的收集和裂解、質粒DNA的分離和純化。
(1)細菌的培養 挑取活化的單菌落接種到含有適量抗生素的培養基中擴培,質粒DNA 隨 細菌生長自主復制。對松弛型質粒在對數生長后期可加入氯霉素抑制宿主蛋白質的合成和染色體 DNA的復制,使質粒大量擴增。
(2)細菌的收集和裂解 在對數生長后期收集菌體,離心收集的沉淀需用生理鹽水或 STE 懸浮,漂洗去殘留的培養基。加入 NaOH-SDS裂解,SDS 具有變性蛋白質的作用,促進細胞壁的裂解。
(3)質粒DNA的分離和純化 在恢復中性后使其在高鹽存在下,染色體DNA 交聯成不溶性網狀結構,與細胞碎片及蛋白質在SDS 作用下形成沉淀。通過離心去除。再用酚/氯仿法純化。