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核酸的分離和純化對于任何分子生物學實驗都非常重要。 它是所有類型的分子生物學實驗（如限制性消化、克隆、PCR、DNA 文庫和測序）的起始材料。 通過操縱這種提取的DNA或RNA，可以獲得具有不同特征的新DNA。 基因工程過程僅依賴于 DNA、RNA 和蛋白質。 提取 DNA 的基本過程包括從細胞中釋放 DNA，純化用于實驗的 DNA。 在整個提取過程中，所有溶液的 pH 值都保持在 pH-8.0。
DNA的分離純化主要包括四個步驟：
※ 細胞裂解;
※ 酶處理;
※ DNA/RNA的純化;
※ DNA或RNA的定量.

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1. 細胞裂解
為了從細胞中釋放成分，它是必需的。治療的性質將根據細胞類型而有很大差異。對于細胞裂解，我們需要培養細菌或酵母細胞來提取 DNA。細菌中存在的需要裂解以釋放細胞內容物的細胞壁是通過使用溶菌酶進行的。使用的其他化學品是 EDTA 和 SDS 清潔劑。 EDTA 充當螯合劑并螯合作為酶的輔助因子的二價陽離子。 SDS 是一種陰離子去污劑，可破壞膜蛋白的二硫鍵并幫助膜蛋白降解。在植物的情況下，細胞壁通過酶處理（如使用果膠酶、纖維素酶等）降解。破壞植物和真菌細胞壁的替代方法是使用液氮（液氮）并將細胞壓碎/均質化研缽杵。通過用溫和的陰離子去污劑 CTAB（十六烷基三甲基氨基溴）處理進行進一步的細胞裂解。 β-巰基乙醇可用于破壞硫鍵。

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2. 酶處理
用 RNase 處理很容易從核酸混合物中去除 RNA，RNase 是一種非常熱穩定的酶。 蛋白質污染可以通過用蛋白酶 K 等蛋白水解酶消化去除。

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3. 核酸純化：
※ 苯酚氯仿萃取
要獲得純 DNA 溶液，需要去除蛋白質和其他雜質。這是通過用苯酚或苯酚和氯仿的混合物萃取來實現的。苯酚和氯仿與水不混溶。當混合物被劇烈攪拌時，蛋白質會變性；當以高速（12,000 rpm）離心時，脂質和碳水化合物溶解在有機溶劑中并在相間沉淀。含有可溶性 DNA 的水相形成頂層，碎片形成底層。
※ 醇沉
苯酚萃取后，上述萃取得到的水相將不含蛋白質雜質，并且會被大量稀釋，因此濃縮樣品醇沉是通過使用冷凍乙醇或異丙醇沉淀核酸來完成的。在沉淀步驟之前加入少量 (1/10) 的 3M 乙酸鈉溶液。乙酸根離子有助于形成網絡，從而增強沉淀。加入酒精后，會出現沉淀，然后通過離心將其收集在試管底部。
※ 離心
如上段所述，在 DNA 純化中使用離心分離從溶液中分離細胞碎片和回收沉淀的核酸。可以使用的其他方法是氯化銫或 CsCl2 密度梯度離心，用于從細菌基因組 DNA 中分離質粒 DNA，或從 DNA 中分離 RNA。在構建基因組文庫時，蔗糖梯度還可用于大 DNA 片段的大小選擇。
※ 質粒提取
美國分子生物學家 Joshua Lederberg 介紹了“質粒”一詞。質粒是細菌的染色體外DNA，可以獨立復制。它體積小，雙股，圓形。由于其自我復制的特性；它用于重組 DNA 實驗，以克隆其他生物的基因并制造大量的 DNA。質粒可以在同一物種之間或不同物種之間轉移。質粒大小范圍為 1-1000 公斤堿基對。
質粒是可轉移的遺傳元件，也稱為“復制子”，是裸露的 DNA，是實驗室中的重要工具，通常用于繁殖或表達特定基因。
※ 堿性裂解
堿性裂解是一種在分子生物學中分離質粒 DNA 的方法，其中具有所需質粒的細菌細胞在堿性條件下被裂解。首先培養具有質粒 DNA（感興趣的）的細菌，然后用堿性裂解緩沖液進行裂解。裂解緩沖液由去污劑十二烷基硫酸鈉 (SDS) 和強堿 NaOH（氫氧化鈉）組成。去污劑裂解膜磷脂雙分子層，而堿有助于使參與維持細胞膜結構的蛋白質變性。通過一系列涉及攪拌、沉淀、離心和去除上清液的步驟，去除細胞碎片，分離純化質粒。
在任何類型的 DNA 分離中，蛋白質都是污染劑，在質粒 DNA 分離中也是如此。它們會干擾最終產品并導致產量低。 SDS 用于使蛋白質變性并促進 DNA 純化過程。瓊脂糖凝膠電泳是一種強大的分離方法，常用于分析質粒 DNA。
同一質粒 DNA 分子的不同形式具有以下遷移率（按降序排列）：
超級盤繞 > 線性 > 刻痕圓 > 二聚體 > 三聚體 > 等。
※ 柱純化
核酸純化主要有兩種色譜法：
1. 尺寸排阻色譜
2. 親和層析。

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排除色譜法中，樣品混合物通過小珠的基質傳遞。較小的分子（例如鹽和某些核苷酸）將進入珠子，而較大的分子（例如較長的核酸）將穿過柱。
在親和色譜法中，大分子將與柱樹脂結合。樹脂可以是陰離子樹脂或寡-DT序列，該序列特異性結合了真核mRNA分子的多A尾。在兩種色譜中，可以從色譜柱上洗滌不良的分子，并且可以通過改變pH條件或其他條件來洗脫與柱結合的核酸的洗脫。
分光光度計的定量：確定DNA產量和純度的最常見技術是測量吸光度。 DNA和RNA的純制劑的OD260/OD280值分別為1.8至2.0。如果該比率的值大于1.8的DNA樣品，則樣品中將有RNA污染。如果由于蛋白質或苯酚而引起的污染，與上述值相比，比率降低，并且無法找到準確的值。如果樣品是純凈的，則可以使用分光光度計來測量由堿吸收的紫外線輻射量。 （紫外線光譜法是蛋白質最敏感的不穩定的無不穩定定量方法）。

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