在分子生物学实验中,核酸DNA Marker是核酸凝胶电泳的一把“标尺”,本质是一系列已知大小DNA片段,用作估算目标片段大小的参照物。无论是PCR产物或酶切产物验证,还是质粒构建,DNA Marker都在其中扮演着至关重要的角色。然而,面对各种各样的DNA Marker,如何根据实验需求正确选择和使用,往往让许多人感到疑惑。本文将系统阐述核酸DNA Marker的分类、原理、选择及使用,帮助更多实验者轻松运用这一基础实验工具。
类型 | 分子量范围 | 主要用途 |
低分子量Marker | 50-1500 bp | PCR产物鉴定、小片段分析 |
中分子量Marker | 100-5000 bp | 常规PCR产物、酶切产物 |
高分子量Marker | 250-15000 bp | 大片段DNA、基因组DNA |
广谱Marker | 100-10000 bp | 宽范围片段分析 |
l 即用型Marker:已含1×Loading Buffer,可直接上样电泳[1]
l 浓缩型Marker:需添加Loading Buffer后使用
DNA Marker的核心原理基于核酸凝胶电泳。DNA骨架[2]携带磷酸基团呈负电性,电场作用下向正极移动;在琼脂糖凝胶或聚丙烯酰胺凝胶中,DNA片段的迁移率与其分子量的对数成反比[3]:分子量越小,迁移越快;分子量越大,迁移越慢。因此,当DNA Marker 与待测样品经电泳分离后,通过对比样DNA Marker条带与样品条带的迁移位置,即可推算样品DNA的片段大小。
4 核酸DNA Marker的选择
4.1 根据目标片段大小
选择DNA Marker时,首要原则是使目标片段落在Marker的线性范围内。例如[4],目标片段约为500 bp,可选择100 bp DNA Ladder;目标片段约为5 kb,则可选择1 kb DNA Ladder。
4.2 根据实验目的选择
PCR产物鉴定:通常选用100 bp或200 bp DNA Ladder。
酶切产物鉴定:可选用1 kb DNA Ladder或更宽范围的Marker。
定量:如需对DNA样品进行浓度估算,可选用含有已知浓度的DNA Marker。
4.3 根据凝胶类型
不同类型凝胶对Marker的分辨能力不同。琼脂糖凝胶电泳适用于100 bp以上的DNA片段分离,而聚丙烯酰胺凝胶电泳具有更高的分辨率,适用于100 bp以下的小片段DNA分析。
5 核酸DNA Marker的使用
5.1 核酸DNA Marker的操作流程
表5-1 核酸DNA Marker的操作步骤
1.解冻 | 从-20℃取出,室温或冰上解冻,勿加热 |
2.混匀 | 使用前轻轻震荡或离心充分混匀 |
3.制胶 | 称取琼脂糖,加入1×TAE/TBE缓冲液,微波炉加热至完全溶解;冷却至室温,加入EB,轻轻混匀(EB有毒,操作需防护);将其倒入插好梳子的模具中,室温静置至完全凝固,小心拔出梳子,把凝胶放入电泳槽,加入1×电泳缓冲液没过凝胶表面 |
4.上样 | DNA Marker的上样量通常为3–10 μL/孔,具体取决于点样孔大小和凝胶浓度 |
5.电泳 | 通常建议在5–10 V/cm胶长条件下运行,确保各条带充分分离[5] |
6.染色 | 预染法:在凝胶中加入核酸染料后制胶 后染法:电泳结束后将凝胶浸入染料溶液中染色15-30分钟[6] |
7.观察 | 紫外/蓝光下立即拍照记录 |
5.2 保存
DNA Marker应保存于–20℃环境,避免反复冻融。长期反复冻融可能导致DNA降解,建议使用时分装成小份,每次取用一管[7]。
6 常见问题与解决方案
表6-1 条带问题
常见问题 | 可能原因 | 解决方案 |
Marker条带弥散 | DNA降解、电压过高、凝胶浓度不当 | 更换新鲜Marker,降低电压,优化胶浓度 |
条带无法分离 | Marker选择不当、电泳时间不足 | 选用更窄范围的Marker,延长电泳时间 |
条带亮度不均 | 上样量不均、凝胶厚度不均 | 确保上样量一致,选用均匀厚度的凝胶 |
无条带 | 未加核酸染料、染料失效、紫外灯故障 | 确保上样量一致,选用均匀厚度的凝胶 |
[1] 上海西格生物技术有限公司. DNA Marker Ⅱ产品说明书[EB/OL]. 2025.
[2] 朱玉贤,李毅,郑晓峰,等.现代分子生物学(第5版)[M].北京:高等教育出版社,2019.
[3] Sambrook J, Russell D W. Molecular Cloning: A Laboratory Manual (4th ed)[M]. Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Laboratory Press,2012.
[4] Thermo Fisher Scientific. DNA Ladder Selection Guide[EB/OL]. (2023-01-15).
[5] 王艳,李明.核酸凝胶电泳中常用染料的应用与比较[J].生物技术通报,2020,36(5):245-250.
[6] 北京博迈德基因技术有限公司. DNA Marker使用常见问题及解决方案[EB/OL].
[7] Takara Bio Inc. DNA Marker Product Manual[Z]. Shiga: Takara Bio Inc, 2022.
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