质粒广泛存在于生物界,从细菌、放线菌、丝状真菌、大型真菌、酵母到植物,甚至人类机体中都含有。从分子组成看,有DNA 质粒,也有RNA 质粒; 从分子构型看,有线型质粒、也有环状质粒: 其表型也多种多样。细菌质粒是基因工程中最常用的载体。
质粒是细菌、酵母菌和放线菌等生物中染色体(或拟核)以外的DNA分子,存在于细胞质中(但酵母除外,酵母的2 μm质粒存在于细胞核中),具有自主复制能力,使其在子代细胞中也能保持恒定的拷贝数,并表达所携带的遗传信息,是闭合环状的双链DNA分子。
质粒不是细菌生长繁殖所必需的物质,可自行丢失或人工处理而消除,如高温、紫外线等。质粒携带的遗传信息能赋予宿主菌某些生物学性状,有利于细菌在特定的环境条件下生存。DNA分离纯化是分子生物学实验中重要的操作,核酸的质量直接关系到后续操作能否顺利进行。
近日,上海市计量测试技术研究院承担的“毛细管电泳DNA试剂纯度检测方法研究”通过验收,本次通过验收的科研项目,建立了针对化学合成的寡核苷酸和质粒样品的高灵敏度纯度定量检测方法,可有效促进国产DNA试剂的质量提升和产业的有序发展,为核酸引物探针、基因治疗和细胞治疗等领域产品的原料检测、生产过程的质量控制提供参考依据。
毛细管电泳又称高效毛细管电泳(简称HPCE),是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。毛细管电泳实际上包含电泳、色谱及其交叉内容,它使分析化学得以从微升水平进入纳升水平,并使单细胞分析,乃至单分子分析成为可能。长期困扰我们的生物大分子如蛋白质的分离分析也因此有了新的转机。
毛细管电泳通常使用内径为25-100 μm 的弹性(聚酰亚胺)涂层熔融石英管。标准毛细管的外径为375 μm,有些管的外径为160 μm。毛细管的特点是:容积小(一根100 cm×75 μm 管子的容积仅4.4 μL);侧面/截面积比大,因而散热快、可承受高电场(100-1000 V/cm);可使用自由溶液、凝胶等为支持介质;在溶液介质下能产生平面形状的电渗流。
毛细管电泳系统的基本结构包括进样系统、两个缓冲液槽、高压电源、检测器、控制系统和数据处理系统。
由于毛细管内径的限制,检测信号是CE系统最突出的问题。紫外可见法(UV)是CE常用的检测方法,但是受到仪器、单波长等因素的限制。目前应用最广泛的是二极管阵列(PDA)检测器。常规的检测器还有灵敏度很高的激光光热(LIP)和荧光(FL)检测器。
近些年,在实际应用中还产生了激光诱导荧光(LIF)、有良好选择性的安培(EC)、通用性很好的电导(CD)助以及可以获得结构信息的质谱(MS)等多种检测器。迄今为止,除了电感耦合等离子体(ICP)和红外(IR)技术没有和CE联用,其他的检测方法均和CE联用并且大部分实现商品化。使用CE时应该根据所分析物质的特点,选择相应分离模式和检测器,以扬长避短,得到最佳分析效果。
毛细管电泳仪的主要部件和其性能要求如下:
(1)毛细管用弹性石英毛细管,内径50μm和75μm两种使用较多(毛细管电色谱有时用内径再大些的毛细管)。细内径分离效果好,且焦耳热小,允许施加较高电压,但若采用柱上检测因光程较短检测限比较粗内径管要差。毛细管长度称为总长度,根据分离度的要求,可选用20~100cm长度,进样端至检测器间的长度称为有效长度。毛细管常盘放在管架上控制在一定温度下操作,以控制焦耳热,操作缓冲液的黏度和电导度,对测定的重复性很重要。
(2)直流高压电源采用0~30kV(或相近)可调节直流电源,可供应约300μA电流,具有稳压和稳流两种方式可供选择。
(3)电极和电极槽两个电极槽里放入操作缓冲液,分别插入毛细管的进口端与出口端以及铂电极,铂电极接至直流高压电源,正负极可切换。多种型号的仪器将样品瓶同时用做电极槽。
(4)冲洗进样系统每次进样之前毛细管要用不同溶液冲洗,选用自动冲洗进样仪器较为方便。进样方法有压力(加压)进样、负压(减压)进样、虹吸进样和电动(电迁移)进样等。进样时通过控制压力或电压及时间来控制进样量。
(5)检测系统紫外-可见光分光检测、激光诱导荧光检测、电化学检测和质谱检测均可用作毛细管电泳的检测器。其中以紫外-可见光分光光度检测器应用最广,包括单波长、程序波长和二极管阵列检测器。将毛细管接近出口端的外层聚合物剥去约2mm一段,使石英管壁裸露,毛细管两侧各放置一个石英聚光球,使光源聚焦在毛细管上,透过毛细管到达光电池。对无光吸收(或荧光)的溶质的检测,还可采用间接测定法,即在操作缓冲液中加入对光有吸收(或荧光)的添加剂,在溶质到达检测窗口时出现反方向的峰。
(6)数据处理系统与一般色谱数据处理系统基本相同。