http://www.hpcimedia.com/images/website/ProductProfiles/DIR_0/F_5042.jpg
Extraction of Human DNA
Experiment GoalsExperiment Goals
Isolation of genomic DNA from humanblood.
Analysis of isolated DNA using
Agarose gel electrophoresis
Spectrophotometry
What is DNA?What is DNA?
DNA, also known as deoxyribonucleicacid.
fundamental molecule found in all livingthings.
Carries the genetic information in the cell.
Capable of self-replication and synthesisof RNA.
Contains instructions for our body cells toperform their specific functions.
RNA. DNA consists of two long chains ofnucleotides twisted into double helix
Joined by hydrogen bonds between thecomplementary bases adenine and thymine orcytosine and guanine.
The sequence of nucleotides determinesindividual hereditary characteristics.
dnastructure
DNA plays an important role in two processes
The process of replication, DNA providesinformation to copy itself, so genetic informationcan be passed on from generation to generationof cells.
also provides instructions for making proteins,which are vital to the maintenance and functionof cells.
What is DNA?What is DNA?
Basic unit of information inDNA is the gene
Human beings have about30,000 gene
Size of organism’s genome isroughly a measure of itscomplexity
Viruses5-10 kb
E. coli4,640 kb
Human2,900,000 kb
 (about 2.9 billion base pairs)
doublehelix
Only about 5% code for protein. Interveningsequences and other noncoding sequences makeup the remainder.
In addition to genomic DNA, mitochondria, whichare cellular organelles, contain their own DNA(mitochondrial DNA) which replicateindependently from cell chromosomal DNA.
DNA ExtractionDNA Extraction
DNA extraction is routine procedure to isolate collectDNA.
DNA extraction is the first step for subsequent molecularor forensic analysis.
DNA can be extracted from almost any intact cellulartissue
Skin,
blood,
saliva,
semen,
mucus,
muscle tissue,
bone marrow, etc.
Nucleic Acid Preparation ApplicationsNucleic Acid Preparation Applications
Medical studies
Understanding genetic disorders at molecularlevel.
Rapid detection of genetic disorders in apatient.
Agricultural studies
Plant and animal breeding
Criminology/Paternity testing
DNA fingerprinting to identify individuals.
Basic steps in DNA extractionBasic steps in DNA extraction
There are three basic steps in a DNA extraction,the details of which may vary depending on thetype of sample and any substances that mayinterfere with the extraction and subsequentanalysis.
Break open cells and remove membrane lipids
Remove cellular and histone proteins bound to theDNA, by adding a protease, by precipitation withsodium or ammonium acetate, or by using aphenol/chloroform extraction step.
Precipitate DNA in cold ethanol or isopropanol, DNA isinsoluble in alcohol and clings together, this step alsoremoves salts.
1- Lyse RBCs & WBCs
2- Lyse WBCs nuclei & Denature/digest proteins
3- Separate contaminants (e.g., proteins, heme)
4- Precipitate DNA
5- Resuspend DNA in final buffer
Overview of ProcedureOverview of Procedure
Blood CollectionBlood Collection
Blood collected in disodium EDTA tube.
Samples can be stored at -20oor -70oC.
Fresh samples are kept in freezer for fewhours to facilitate RBCs hemolysis.
Allow samples to thaw before starting theextraction.
1- RBCs Lysis1- RBCs Lysis
Pipette mL of whole blood in conicalcentrifuge tube.
Add mL of 1X erythrocyte lysing buffer.
Leave 10 min. at RT, mix occasionally.
Centrifuge at 4000 rpm for min.
Discard supernatant.
White pellet is observed at bottom of tube.
Wash pellet times by adding mL of buffer,incubate 10 min at RT, centrifuge
2- WBCs nuclei Lysis proteins digestion2- WBCs nuclei Lysis proteins digestion
Add 1.5 mL of SE buffer to the pellet
Incubate at 37-55oC overnight in a waterbath or incubator
WBCs nuclei denatured & DNA goes outin solution
3- Separate contaminants from DNA3- Separate contaminants from DNA
After incubation add 1.5 mL of SE buffer, 750 µlof 6M NaCL 3.75 mL chloroform.
Mix vigorously on vortex for 20 sec.
Mix for 30 min (on rotator).
Centrifuge for 10 min at 2000 rpm.
phases are observed.
DNA is extracted in supernatant proteins in thelower phase.
Transfer upper aqueous phase (containing DNA)to clean tube.
4- Precipitate DNA4- Precipitate DNA
Add an equal volume of isopropanol.
DNA will be precipitated by gentle swirling &observed as white thread like strand.
Using sterile spatula or loop transfer the DNAstrand into sterile micro centrifuge tubecontaining mL of 75% ethanol.
Wash by inversion to remove any remaining salts.
Centrifuge at 11000 for minutes and thendiscard supernatant.
Repeat the washing step, then centrifuge.
Remove supernatant, and dry the pellet.
http://www.roche-applied-science.com/wcsstore/RASCatalogAssetStore/Products/3.6.8.49.1.1/Images/DNAKitMamBlood.jpg
5- Resuspend DNA in final buffer5- Resuspend DNA in final buffer
Dried pellet is resuspended in TE bufferand left overnight on a rotator
DNA AnalysisDNA Analysis
Different methods for assessing quantity & qualityof extracted DNA
  Agarose gel electrophoresis
  UV spectrophotometry
Checking the Quality of DNAChecking the Quality of DNA
The product of DNA extracted will be usedin subsequent experiments
Poor quality DNA will not perform well inPCR
 
Quality from Agarose Gel ElectrophoresisQuality from Agarose Gel Electrophoresis
Quality of DNA extracted is assessedusing the following simple protocol:
Mix 5 µL of DNA with 5 µL of loading Dye
Load this mixture into a 1% agarose gel
Stain with ethidium bromide
Electrophoreses at 70–80 volts, 45–90minutes.
view on UV transilluminator.
DNA Quality fromAgarose Gel ElectrophoresisDNA Quality fromAgarose Gel Electrophoresis
High molecularweight band
Smearing indicatesDNA degradation
4760f3
DNA
Nucleic Acid Characterization
Absorption Spectra
Absorb light in ultraviolet range, most stronglyin the 254-260 nm range
Useful for quantification of samples
thermo-fisher-scientific-launches-new-nanodrop-2000-series-spectrophotometers-P36110
m550
Multiply the concentration of the
DNA sample by the
volume of hydrating solution added.
Example for DNA:  150 µg/mL X 0.1 mL = 15 µg
Concentration from UVSpec. (µg DNA per mlof hydrating solution)
Volume ofhydrationsolution
  DNA yield
Quantity from UV SpectrophotometryCalculating YieldQuantity from UV SpectrophotometryCalculating Yield
Spectrophotometric analysis of DNASpectrophotometric analysis of DNA
dnaspec
Quality from UV SpectrophotometryQuality from UV Spectrophotometry
DNA absorb maximally at 260 nm.
Proteins absorb at 280 nm.
Background scatter absorbs at 320 nm.
A260/A280 = measure of purity
(A260 – A320)/(A280 – A320)
1.7 – 2.0 = good DNA or RNA
<1.7 = too much protein or
other contaminant
Quality from UV SpectrophotometryQuality from UV Spectrophotometry
Storage ConditionsStorage Conditions
Store DNA in TE buffer at 4 °C for weeks or at –20 °C to –80 °C for long term.
2–25 °C
2–8 °C
–20 °C
–70 °C
Recommended
for long-term
storage in ethanol
<4 Months
1–3 Years
<7 Years
>7 Years