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核酸的分离和纯化对于任何分子生物学实验都非常重要。 它是所有类型的分子生物学实验（如限制性消化、克隆、PCR、DNA 文库和测序）的起始材料。 通过操纵这种提取的DNA或RNA，可以获得具有不同特征的新DNA。 基因工程过程仅依赖于 DNA、RNA 和蛋白质。 提取 DNA 的基本过程包括从细胞中释放 DNA，纯化用于实验的 DNA。 在整个提取过程中，所有溶液的 pH 值都保持在 pH-8.0。
DNA的分离纯化主要包括四个步骤：
※ 细胞裂解;
※ 酶处理;
※ DNA/RNA的纯化;
※ DNA或RNA的定量.

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1. 细胞裂解
为了从细胞中释放成分，它是必需的。治疗的性质将根据细胞类型而有很大差异。对于细胞裂解，我们需要培养细菌或酵母细胞来提取 DNA。细菌中存在的需要裂解以释放细胞内容物的细胞壁是通过使用溶菌酶进行的。使用的其他化学品是 EDTA 和 SDS 清洁剂。 EDTA 充当螯合剂并螯合作为酶的辅助因子的二价阳离子。 SDS 是一种阴离子去污剂，可破坏膜蛋白的二硫键并帮助膜蛋白降解。在植物的情况下，细胞壁通过酶处理（如使用果胶酶、纤维素酶等）降解。破坏植物和真菌细胞壁的替代方法是使用液氮（液氮）并将细胞压碎/均质化研钵杵。通过用温和的阴离子去污剂 CTAB（十六烷基三甲基氨基溴）处理进行进一步的细胞裂解。 β-巯基乙醇可用于破坏硫键。

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2. 酶处理
用 RNase 处理很容易从核酸混合物中去除 RNA，RNase 是一种非常热稳定的酶。 蛋白质污染可以通过用蛋白酶 K 等蛋白水解酶消化去除。

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3. 核酸纯化：
※ 苯酚氯仿萃取
要获得纯 DNA 溶液，需要去除蛋白质和其他杂质。这是通过用苯酚或苯酚和氯仿的混合物萃取来实现的。苯酚和氯仿与水不混溶。当混合物被剧烈搅拌时，蛋白质会变性；当以高速（12,000 rpm）离心时，脂质和碳水化合物溶解在有机溶剂中并在相间沉淀。含有可溶性 DNA 的水相形成顶层，碎片形成底层。
※ 醇沉
苯酚萃取后，上述萃取得到的水相将不含蛋白质杂质，并且会被大量稀释，因此浓缩样品醇沉是通过使用冷冻乙醇或异丙醇沉淀核酸来完成的。在沉淀步骤之前加入少量 (1/10) 的 3M 乙酸钠溶液。乙酸根离子有助于形成网络，从而增强沉淀。加入酒精后，会出现沉淀，然后通过离心将其收集在试管底部。
※ 离心
如上段所述，在 DNA 纯化中使用离心分离从溶液中分离细胞碎片和回收沉淀的核酸。可以使用的其他方法是氯化铯或 CsCl2 密度梯度离心，用于从细菌基因组 DNA 中分离质粒 DNA，或从 DNA 中分离 RNA。在构建基因组文库时，蔗糖梯度还可用于大 DNA 片段的大小选择。
※ 质粒提取
美国分子生物学家 Joshua Lederberg 介绍了“质粒”一词。质粒是细菌的染色体外DNA，可以独立复制。它体积小，双股，圆形。由于其自我复制的特性；它用于重组 DNA 实验，以克隆其他生物的基因并制造大量的 DNA。质粒可以在同一物种之间或不同物种之间转移。质粒大小范围为 1-1000 公斤碱基对。
质粒是可转移的遗传元件，也称为“复制子”，是裸露的 DNA，是实验室中的重要工具，通常用于繁殖或表达特定基因。
※ 碱性裂解
碱性裂解是一种在分子生物学中分离质粒 DNA 的方法，其中具有所需质粒的细菌细胞在碱性条件下被裂解。首先培养具有质粒 DNA（感兴趣的）的细菌，然后用碱性裂解缓冲液进行裂解。裂解缓冲液由去污剂十二烷基硫酸钠 (SDS) 和强碱 NaOH（氢氧化钠）组成。去污剂裂解膜磷脂双分子层，而碱有助于使参与维持细胞膜结构的蛋白质变性。通过一系列涉及搅拌、沉淀、离心和去除上清液的步骤，去除细胞碎片，分离纯化质粒。
在任何类型的 DNA 分离中，蛋白质都是污染剂，在质粒 DNA 分离中也是如此。它们会干扰最终产品并导致产量低。 SDS 用于使蛋白质变性并促进 DNA 纯化过程。琼脂糖凝胶电泳是一种强大的分离方法，常用于分析质粒 DNA。
同一质粒 DNA 分子的不同形式具有以下迁移率（按降序排列）：
超级盘绕 > 线性 > 刻痕圆 > 二聚体 > 三聚体 > 等。
※ 柱纯化
核酸纯化主要有两种色谱法：
1. 尺寸排阻色谱
2. 亲和层析。

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排除色谱法中，样品混合物通过小珠的基质传递。较小的分子（例如盐和某些核苷酸）将进入珠子，而较大的分子（例如较长的核酸）将穿过柱。
在亲和色谱法中，大分子将与柱树脂结合。树脂可以是阴离子树脂或寡-DT序列，该序列特异性结合了真核mRNA分子的多A尾。在两种色谱中，可以从色谱柱上洗涤不良的分子，并且可以通过改变pH条件或其他条件来洗脱与柱结合的核酸的洗脱。
分光光度计的定量：确定DNA产量和纯度的最常见技术是测量吸光度。 DNA和RNA的纯制剂的OD260/OD280值分别为1.8至2.0。如果该比率的值大于1.8的DNA样品，则样品中将有RNA污染。如果由于蛋白质或苯酚而引起的污染，与上述值相比，比率降低，并且无法找到准确的值。如果样品是纯净的，则可以使用分光光度计来测量由碱吸收的紫外线辐射量。 （紫外线光谱法是蛋白质最敏感的不稳定的无不稳定定量方法）。

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