חומצת גרעין מחולקת לחומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) וחומצה ריבונוקלאית (RNA), ביניהן ניתן לחלק את ה-RNA ל-RNA ריבוזומלי (rRNA), RNA שליח (mRNA) ו-RNA העברה (tRNA) לפי פונקציות שונות.

ה-DNA מרוכז בעיקר בגרעין, במיטוכונדריה ובכלורופלסטים, בעוד שה-RNA מופץ בעיקר בציטופלזמה.

מכיוון שלבסיסי פורין ולבסיסי פירמידין יש קשרים כפולים מצומדים בחומצות גרעין, לחומצות גרעין יש את המאפיינים של ספיגה אולטרה סגולה. הספיגה האולטרה סגולה של מלחי נתרן DNA היא בסביבות 260 ננומטר, והספיגה שלו מתבטאת ב-A260, והיא נמצאת בשפל הקליטה ב-230 ננומטר, כך שניתן להשתמש בספקטרוסקופיה אולטרה סגולה. חומצות גרעין נקבעות כמותית ואיכותית על ידי luminometer.

חומצות גרעין הן אמפוליטים, המקבילים לפולי חומצות. ניתן לפרק חומצות גרעין לאניונים על ידי שימוש בחוצצים ניטרליים או אלקליים, ולהציב אותם בשדה חשמלי כדי לנוע לעבר האנודה. זהו העיקרון של אלקטרופורזה.

עקרונות ודרישות מיצוי וטיהור חומצות גרעין

1. להבטיח את שלמות המבנה הראשוני של חומצת גרעין

2. הסר את הזיהום של מולקולות אחרות (כגון לא כולל הפרעות RNA בעת מיצוי DNA)

3. לא צריכים להיות ממיסים אורגניים וריכוז גבוה של יוני מתכת המעכבים אנזימים בדגימות חומצות גרעין

4. הפחת ככל האפשר חומרים מקרומולקולריים כגון חלבונים, פוליסכרידים ושומנים.

שיטת מיצוי וטיהור חומצת גרעין

1. שיטת מיצוי פנול/כלורופורם

הוא הומצא בשנת 1956. לאחר טיפול בנוזל שבור התא או בהומוגנית רקמה עם פנול/כלורופורם, מרכיבי חומצת הגרעין, בעיקר DNA, מומסים בשלב המימי, השומנים נמצאים בעיקר בשלב האורגני, וחלבונים ממוקמים בין השניים שלבים.

2. משקעי אלכוהול

אתנול יכול לחסל את שכבת ההידרציה של חומצת גרעין ולחשוף את קבוצת הפוספטים הטעונים באופן שלילי, ויונים טעונים חיוביים כגון NA﹢ יכולים לשלב עם קבוצת הפוספט ליצירת משקעים.

3. שיטת עמודה כרומטוגרפית

באמצעות חומר הספיחה המיוחד המבוסס על סיליקה, ניתן לספוח DNA באופן ספציפי, בעוד ש-RNA וחלבון יכולים לעבור בצורה חלקה, ולאחר מכן להשתמש במלח גבוה ו-pH נמוך כדי לקשור חומצת גרעין, ולשחרר עם מלח נמוך ו-pH גבוה כדי להפריד ולטהר גרעין חוּמצָה.

4. שיטת פיצוח תרמי אלקלי

מיצוי אלקליין משתמש בעיקר בהבדלים הטופולוגיים בין פלסמידים מעגליים סגורים קוולנטית לבין כרומטין ליניארי כדי להפריד ביניהם. בתנאים אלקליים, חלבונים דנטורטים מסיסים.

5. שיטת פירוליזה רותחת

תמיסת ה-DNA עוברת טיפול בחום כדי לנצל את התכונות של מולקולות DNA ליניאריות כדי להפריד שברי DNA מהמשקע שנוצר על ידי חלבונים מפונפנים ופסולת תא על ידי צנטריפוגה.

6. שיטת חרוזים ננומגנטיים

באמצעות ננוטכנולוגיה כדי לשפר ולשנות את פני השטח של ננו-חלקיקים סופר-פארמגנטיים, מכינים חרוזים ננו-מגנטיים של תחמוצת סיליקון סופר-פארמגנטית. החרוזים המגנטיים יכולים לזהות באופן ספציפי ולהיקשר ביעילות למולקולות חומצת גרעין בממשק מיקרוסקופי. תוך שימוש בתכונות העל-פארמגנטיות של ננוספרות סיליקה, תחת פעולתם של מלחים כאוטרופיים (גואנידין הידרוכלוריד, גואנידין איזותיוציאנט וכו') ושדה מגנטי חיצוני, בודדו DNA ו-RNA מדם, רקמות בעלי חיים, מזון, מיקרואורגניזמים פתוגניים ודגימות אחרות.