1.引言

質粒是細菌細胞中與主染色體共存、可自主復制的一段大多數呈環形的DNA。細菌質粒的相對分子質量大小從1kb至200kb以上不等。一些質粒永遠獨立于染色體之外，另外一些質粒在一定條件下會可逆地整合到寄主染色體上，隨著染色體的復制而復制，并通過細胞分裂傳遞到后代。質粒在基因工程中質粒常被用做基因的載體。目前，已發現有質粒的細菌有幾百種，已知的絕大多數的細菌質粒都是閉合環狀DNA分子（簡稱cccDNA）。

由于質粒分子小、便于分離和提取的特點，在DNA重組中，質粒或經過改造后的質粒可通過連接外源基因構成重組體，攜帶目的基因進入細菌、動物細胞或植物體內進行擴增與表達，因此質粒是基因工程中一種非常重要的載體。質粒特征的分析已被廣泛用于細菌種屬鑒定、耐藥性、毒力及同源性分析。近年來由于基因芯片技術的出現，質粒基因探針的開發和應用也得到了飛速的發展，所以這就要求我們從宿主細胞中提取高質量的質粒DNA。因此，質粒DNA的提取成為分子生物學實驗室一項最基本的工作。

提取和純化質粒DNA的方法很多，目前常用的有：堿裂解/堿變性法、煮沸法、羥基磷灰石柱層析法、EB-氯化銫密度梯度離心法和Wizard法等。其中，堿變性提取法最為經典和常用，是一種應用最為廣泛的制備質粒DNA的方法，是基于染色體DNA與質粒DNA的變性與復性的差異而達到分離目的，適用于不同量質粒DNA的提取。該方法操作簡單，易于操作，一般實驗室均可進行。提取的質粒DNA純度高，可直接用于酶切、序列測定及分析。

堿變性提取質粒DNA一般包括三個基本步驟：培養細菌細胞以擴增質粒；收集和裂解細胞；分離和純化質粒DNA。

在細菌細胞中，染色體DNA以雙螺旋結構存在，質粒DNA以共價閉合環狀形式存在。細胞破碎后，染色體DNA和質粒DNA均被釋放出來，但是兩者變性與復性所依賴的溶pH值不同。在pH12.6的堿性條件下，染色體DNA的氫鍵斷裂，雙螺旋結構解開而變性；質粒DNA的大部分氫鍵斷裂，但超螺旋共價閉合環狀的兩條互補鏈不會完全分離。當用pH值4.8的KAc（或NaAc）高鹽緩沖溶液調節堿性溶液至中性時，變性的質粒DNA可恢復原來的共價閉合環狀超螺旋結構而溶解于溶液中；但染色體DNA不能復性，而是與不穩定的大分子RNA、蛋白質-SDS復合物等一起形成纏連的、可見的白色絮狀沉淀。這種沉淀通過離心，與復性的溶于溶液的質粒DNA分離。溶于上清液的質粒DNA，可用無水乙醇和鹽溶液，使之凝聚而形成沉淀。由于DNA和RNA性質類似，乙醇沉淀DNA的同時，也伴隨著RNA沉淀，可利用RNaseA將RNA降解。質粒DNA溶液中的RNaseA以及一些可溶性蛋白，可通過酚/氯仿抽提除去，最后獲得純度較高的質粒DNA。

電泳是帶電物質在電場中向著與其電荷相反的電極移動的現象。各種生物大分子在一定pH條件下，可以解離成帶電荷的離子，在電場中會向相反的電極移動。凝膠是支持電泳介質，它具有分子篩效應。含有電解液的凝膠在電場中，其中的電離子會發生移動，移動的速度可因帶電離子的大小、形態及電荷量的不同而有差異。利用移動速度差異，就可以區別各種大小不同的分子。因而，凝膠電泳可用于分離、鑒定和純化DNA片段，是分子生物學的核心技術之一。

凝膠電泳技術操作簡單而迅速，分辨率高，分辨范圍極廣。此外，凝膠中DNA的位置可以用低濃度熒光插入染料如EB染色直接觀察到，甚至含量少至20pg的雙鏈DNA在紫外激發下也能直接檢測到。

溴化乙錠（EB）是一種具扁平分子的核酸染料，可以插入到DNA或RNA分子的堿基之間，并在300 nm波長的紫外光照射下放射出熒光，所以可用來顯現凝膠中的核酸分子。在適當的染色條件下，熒光的強度是同DNA片段的大小（或數量）成正比。