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選用“一個(gè)細(xì)胞含有多少DNA”作為題目時(shí)，小編糾結(jié)了好久，因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題問(wèn)得實(shí)在不夠?qū)I(yè)，不同生物細(xì)胞中的DNA含量是由其基因組DNA的長(zhǎng)度決定的--更糟糕的是，病毒沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，還不能作為“細(xì)胞”囊括進(jìn)去。因此最精確的問(wèn)題應(yīng)當(dāng)是：“構(gòu)成一個(gè)生物樣本的最小單元含有多少核酸”，但是這個(gè)題目的吸引力肯定會(huì)大打折扣。退而求次，畢竟選擇提問(wèn)“一個(gè)細(xì)胞含有多少DNA”的同學(xué)，更可能會(huì)問(wèn)“試劑盒一次能提多少DNA”。
針對(duì)“試劑盒一次能提多少DNA”這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)進(jìn)一步的需要思考的是“生物樣本中含有多少DNA”，然后我們自然開(kāi)始追問(wèn)，構(gòu)成樣本的每個(gè)最小的單元（細(xì)胞，細(xì)菌或病毒）含有多少DNA。
我們先以人類為例來(lái)計(jì)算一個(gè)人類細(xì)胞中含有多少DNA：
從百度搜索可知以下數(shù)據(jù)：
1. 人類基因組DNA約為3×109 bp，且為二倍體基因組，故一個(gè)人類細(xì)胞中含有6×109 bp的基因組DNA。
2. 已知1.5pmol，1000bp的DNA分子質(zhì)量為1μg。
3. 1g=1000mg=106μg=109ng=1012pg
4. 1mol=1000mmol=106μmol=109nmol=1012pmol，則1.5pmol=1.5×10-12mol，
那么可計(jì)算得
1.5pmol=1.5×10-12×6.02×1023=9.03×1011
1000bp×9.03×1011=1bp×9.03×1014=1μg
即1個(gè)人類細(xì)胞所含的DNA質(zhì)量為：
6×109bp/9.03×1014=6.64×10-6μg
至此，計(jì)算公式可以簡(jiǎn)化為：
某物種單個(gè)細(xì)胞（或結(jié)構(gòu)單元）的DNA含量=（某物種基因組DNA堿基數(shù)×倍體數(shù)/9.03×1014）μg
反過(guò)來(lái)：
提取1μg 某物種的DNA所需要的細(xì)胞數(shù)量= 9.03×1014/（某物種基因組DNA堿基數(shù)×倍體數(shù)），那么要從人類培養(yǎng)細(xì)胞中提取到1μg DNA，至少需要1.51×105個(gè)細(xì)胞。
注意：
1. 真核生物實(shí)際所需的細(xì)胞數(shù)可能會(huì)比算出來(lái)的少一些，因?yàn)檎婧思?xì)胞中的線粒體、葉綠體也能貢獻(xiàn)DNA。當(dāng)然，由于提取效率不可能達(dá)到100%，算出來(lái)所需的細(xì)胞數(shù)還是差不多的。
2. 有的生物只有一套基因組，為一倍體，如細(xì)菌等；有的含兩套多套基因組，為二倍體，如人類；還有的含有多套基因組，為多倍體，如四倍體水稻、三倍體水稻等。
算到這兒，小編決定隆重推出simgen常數(shù)：simgen=9.03×1014，同學(xué)們只要牢記simgen常數(shù)9.03×1014，算起來(lái)好輕松哦。
讓我們一起看下用simgen常數(shù)算出來(lái)的，獲得不同物種1μg DNA需要多少個(gè)細(xì)胞/病毒數(shù)吧：
物種名稱 | 基因組大小（bp） | 倍體數(shù) | 個(gè)細(xì)胞（病毒數(shù)）/μg DNA |
人 | 3,000,000,000 | 2 | 1.51×105 |
小鼠 | 2,716,965,481 | 2 | 1.66×105 |
大鼠 | 2,800,000,000 | 2 | 1.62×105 |
豬 | 2,389,078,169 | 2 | 1.89×105 |
大腸桿菌 | 4,000,000 | 1 | 2.25×108 |
酵母 | 20,000,000 | 1 | 4.52×107 |
λ 噬菌體 | 50,000 | 1 | 1.81×1010 |
乙肝病毒 | 3,200 | 1 | 2.82×1011 |
水稻 | 466,000,000 | 2 | 9.7×105 |
N | 1.94×106/N | ||
玉米 | 2,500,000,000 | 2 | 1.81×105 |
N | 3.61×105/N | ||
斑馬魚 | 1,700,000,000 | 2 | 2.66×105 |
河豚 | 500,000,000 | 2 | 9.10×105 |
當(dāng)我們可以預(yù)判樣本中的DNA含量時(shí)，就可以更科學(xué)選擇合適的DNA提取方法了：
1. 當(dāng)樣本中的DNA含量大于50 μg 以上時(shí)，通常小量制備的核酸純化柱已經(jīng)超載了（比如產(chǎn)生堵柱子的現(xiàn)象），應(yīng)選用中大量DNA提取試劑盒，或者是選用經(jīng)典的酚氯仿抽提，異丙醇沉淀DNA；
2. 當(dāng)樣本中的DNA含量介于1-30 μg時(shí)，推薦選用試劑盒提取DNA。用酚氯仿抽提，異丙醇沉淀法可能會(huì)觀察不到DNA沉淀；
3. 當(dāng)樣本中的DNA含量小于1 μg時(shí)，酚氯仿抽提，異丙醇沉淀法幾乎失效，挽救的方法是添加Carrier RNA（Simgen，Cat.4003101）或是糖元協(xié)助DNA共同沉淀；更簡(jiǎn)單的方案是購(gòu)買Simgen 微量DNA提取試劑盒（Cat.3102050）；
4. 當(dāng)樣本中的DNA含量小于1ng時(shí)，請(qǐng)先按方案3嘗試；如果還不行，請(qǐng)撥打400-0099-857獲取幫助吧。
新景生物實(shí)驗(yàn)室
2016年11月23日