无水乙醇要加2.5倍,为什么异丙醇只要0.7倍就能把DNA拽下来?
1972 年 3月25日 · 无水乙醇 & 异丙醇 & 3M 醋酸钠 (pH 5.2)
你知道吗?
醇类负责扒光DNA身上的水分子防弹衣,钠离子负责扑上去中和负电荷——而70%乙醇里的那三成水,则是洗掉多余盐分的点睛之笔。
做过质粒大提、TRIzol提RNA或者胶回收的同学,对这两个铁律一定倒背如流:如果要用无水乙醇沉淀核酸,必须加入1/10体积的3M醋酸钠(pH 5.2),再加入2到2.5倍体积的冰无水乙醇(1.5 mL EP管往往根本装不下!
);而如果换用异丙醇(Isopropanol),只需要加入0.6到0.7倍体积,哪怕在室温下晃一晃,就能立刻看到一团白花花的DNA沉淀析出来!为什么同样是醇类,异丙醇的沉淀效率比乙醇猛这么多,却又让人不敢随便乱用?答案藏在物理化学的“介电常数(Dielectric Constant, ε)”里!
DNA之所以能溶解在水里,是因为水是极性极强的分子(20℃时介电常数高达80),水分子不仅在DNA外围裹了一层厚厚的水化层,还把带正电的钠离子(Na+)和带负电的DNA磷酸骨架隔开,防止它们结合沉淀。当你往水里倒进介电常数很低的乙醇(ε≈24)时,溶液整体的介电常数断崖式下跌,水分子也被乙醇抢走,这时醋酸钠里的Na+趁虚而入,死死吸在DNA磷酸负电荷上中和电荷,失去水化层又没了电荷斥力的DNA只好抱团沉淀。
而异丙醇比乙醇多了一个疏水甲基,介电常数更低(ε≈18),夺水和压低介电常数的能力强悍得多,所以0.7倍体积就够了!但硬币的反面是:异丙醇对无机盐的溶解度也极差,极易把高浓度的盐分和蔗糖跟DNA一起共沉淀下来,而且挥发极慢,所以不管你用谁沉淀,最后都必须用70%乙醇洗一遍把盐洗掉!