4.1.1 概述
核酸包括DNA、RNA两类分子。真核生物中约95％的DNA分子存在于细胞核内，约5％为细胞器DNA。真核生物中的RNA分子约75％在细胞质中，约10％在细胞核内，约15％在细胞器中。总RNA中80％～85％为rRNA，tRNA及核内小分子RNA占10％～15％，而mRNA分子大小不一，序列各异。总的来说，DNA分子的总长度随着生物的进化程度而增大，而RNA的相对分子质量与生物进化无明显关系。
1.核酸分离提取的基本流程
核酸的分离提取就是采用各种方法从组织或细胞中得到想要的DNA分子或RNA分子而除去其他杂质的过程。无论采用何种方法，核酸的分离提取一般包括细胞破碎，去除与核酸结合的蛋白质、多糖、脂类等生物大分子，以及去除其他不需要的核酸分子三个主要步骤，每一步骤又可由多种不同的方法单独或联合实现。具体流程如图4-1所示。
图4-1 核酸分离提取基本流程
（1）细胞破碎：核酸必须从细胞中释放出来才能进行分离提取，常用的细胞裂解方法有机械法、化学法、酶法等。常见的机械法有低渗裂解、超声裂解、微波裂解、冻融裂解等，常见的化学法有加表面活性剂（SDS、Triton X-100、Tween 20与CTAB等）或强离子剂（异硫氰酸胍、盐酸胍与肌酸胍等），常见的酶法有加入溶菌酶或蛋白酶使细胞破裂。在实际工作中，酶法、机械法、化学法经常联合使用。具体选择哪种或哪几种方法可根据细胞类型、待分离的核酸类型及后续实验目的来确定。
（2）蛋白质、多糖及脂类等的去除：核酸的高电荷磷酸骨架使其比蛋白质、多糖、脂肪等其他生物大分子物质更具亲水性。根据DNA与蛋白质、多糖等理化性质的差异，加入离子变性剂、去污剂等使蛋白质或多糖类变性，核蛋白解聚。用选择性沉淀、层析、离心等方法可将蛋白质、多糖及脂类等杂质去除。
（3）其他核酸分子的去除：其他核酸分子即不需要的核酸分子，制备某一特定核酸分子时，其他核酸分子均为污染物。如制备DNA时RNA为污染物，制备RNA时DNA为污染物。可用RNase或DNase去除不需要的核酸。
对于某特定细胞器中的核酸分子，先提取该细胞器，然后按照提取目的核酸分子的方案，可获得完整性好、纯度高的核酸分子。
2.核酸提取分离的原则
核酸提取分离时无论采取何种方法，一是要保证核酸一级结构的完整性，因为完整的一级结构是核酸结构和功能研究的最基本的要求；二是尽量排除其他分子的污染，保证核酸样品的纯度。
3.核酸分离提取的注意事项
为了保证分离核酸的完整性和纯度，在实验过程中，应注意以下事项：
（1）尽量简化操作步骤，缩短提取过程，以减少各种有害因素对核酸的破坏。
（2）减少化学因素对核酸的降解，为避免酸性或碱性过强对核酸链中磷酸二酯键的破坏，操作多在pH值为4～10的条件下进行。
（3）减少物理因素对核酸的降解，物理降解因素主要是机械剪切力，其次是高温。机械剪切作用的主要对象是大相对分子质量的线状DNA分子，如真核细胞的染色体DNA。高温时除水沸腾带来的剪切力外，高温本身对核酸分子中的有些化学键也有破坏作用，提取时尽量避免高温。
（4）防止核酸的生物降解，细胞内外的各种核酸酶直接破坏核酸的结构，其中DNA酶，需要二价金属离子Mg2+、Ca2+的激活，使用EDTA、柠檬酸盐螯合二价金属离子，基本可以抑制DNA酶活性。而RNA酶不但分布广泛，极易污染样品，而且耐高温、耐酸、耐碱、不易失活，所以是生物降解RNA提取过程的主要危害因素。