Калкулатор за концентрация на ДНК: Преобразувайте A260 в ng/μL

Изчислете концентрацията на ДНК от показанията на абсорбцията (A260) с регулируеми фактори на разреждане. Основен инструмент за лаборатории по молекулярна биология и генетични изследвания.

Калкулатор за концентрация на ДНК

Входни параметри

A260
μL
×

Резултат от изчислението

Концентрацията на ДНК се изчислява с помощта на следната формула:

Концентрация (ng/μL) = A260 × 50 × Фактор на разреждане
Концентрация на ДНК
Копирай
Моля, въведете валидни стойности

Визуализация на концентрацията

📚

Документация

Калкулатор за концентрация на ДНК

Въведение

Калкулаторът за концентрация на ДНК е основен инструмент за молекулярни биолози, генетици и лабораторни техници, които трябва точно да определят концентрацията на ДНК в своите проби. Измерването на концентрацията на ДНК е основна процедура в лабораториите по молекулярна биология, която служи като критична стъпка за контрол на качеството преди да се пристъпи към последващи приложения като PCR, секвениране, клониране и други молекулярни техники. Този калкулатор използва спектрофотометърски принципи, за да изчисли концентрацията на ДНК на базата на UV абсорбция при 260 nm (A260), прилагане на стандартен конверсионен фактор и отчитане на всяко разреждане на оригиналната проба.

Нашият удобен за потребителя калкулатор опростява процеса на определяне както на концентрацията (ng/μL), така и на общото количество ДНК в пробата ви, елиминирайки необходимостта от ръчни изчисления и намалявайки риска от математически грешки. Независимо дали подготвяте проби за секвениране от следващо поколение, количествено определяте плазмидни препарати или оценявате добивите от екстракция на геномна ДНК, този инструмент предоставя бързи и надеждни резултати, за да подкрепи вашите изследвания и диагностични работни потоци.

Как се изчислява концентрацията на ДНК

Основен принцип

Изчисляването на концентрацията на ДНК разчита на закона на Беър-Ламбер, който гласи, че абсорбцията на разтвор е пряко пропорционална на концентрацията на абсорбиращия вид в разтвора и дължината на светлинния лъч, преминаващ през разтвора. За двуверижна ДНК, абсорбция от 1.0 при 260 nm (A260) в кювета с дължина 1 см съответства на концентрация от приблизително 50 ng/μL.

Формулата

Концентрацията на ДНК се изчислява с помощта на следната формула:

Концентрация на ДНК (ng/μL)=A260×50×Фактор на разреждане\text{Концентрация на ДНК (ng/μL)} = A_{260} \times 50 \times \text{Фактор на разреждане}

Където:

  • A260 е показанието на абсорбцията при 260 nm
  • 50 е стандартният конверсионен фактор за двуверижна ДНК (50 ng/μL за A260 = 1.0)
  • Фактор на разреждане е факторът, с който оригиналната проба е разредена за измерване

Общото количество ДНК в пробата може да бъде изчислено чрез:

Обща ДНК (μg)=Концентрация (ng/μL)×Обем (μL)1000\text{Обща ДНК (μg)} = \frac{\text{Концентрация (ng/μL)} \times \text{Обем (μL)}}{1000}

Разбиране на променливите

  1. Абсорбция при 260 nm (A260):

    • Това е измерването на количеството UV светлина при 260 nm, което се абсорбира от пробата с ДНК
    • Нуклеотидите на ДНК (особено азотните бази) абсорбират UV светлина с пикова абсорбция при 260 nm
    • Колкото по-висока е абсорбцията, толкова повече ДНК е налична в разтвора
  2. Конверсионен фактор (50):

    • Стандартният конверсионен фактор от 50 ng/μL е специфичен за двуверижна ДНК
    • За едноверижна ДНК, факторът е 33 ng/μL
    • За РНК, факторът е 40 ng/μL
    • За олигонуклеотиди, факторът варира в зависимост от последователността
  3. Фактор на разреждане:

    • Ако пробата е разредена преди измерването (например, 1 част проба към 9 части буфер = фактор на разреждане 10)
    • Изчислява се като: (Обем на пробата + Обем на разредителя) ÷ Обем на пробата
    • Използва се за определяне на концентрацията в оригиналната, неразредена проба
  4. Обем:

    • Общият обем на вашето ДНК решение в микролитри (μL)
    • Използва се за изчисляване на общото количество ДНК в пробата

Как да използвате този калкулатор

Следвайте тези стъпки, за да определите точно концентрацията на ДНК:

  1. Подгответе пробата си:

    • Уверете се, че вашата ДНК проба е правилно разтворена и смесена
    • Ако очакваната концентрация е висока, подгответе разреждане, за да осигурите, че показанието попада в линейния диапазон (обикновено A260 между 0.1 и 1.0)
  2. Измерете абсорбцията:

    • Използвайте спектрофотометър или устройство за нанодроп, за да измерите абсорбцията при 260 nm
    • Също така измерете абсорбцията при 280 nm, за да оцените чистотата (A260/A280)
    • Използвайте същия буфер, използван за разтваряне/разреждане на вашата ДНК, като референтен бланк
  3. Въведете стойности в калкулатора:

    • Въведете измереното A260 значение в полето "Абсорбция при 260 nm"
    • Въведете общия обем на вашето ДНК решение в микролитри
    • Въведете фактора на разреждане (използвайте 1, ако не е направено разреждане)
  4. Интерпретирайте резултатите:

    • Калкулаторът ще покаже концентрацията на ДНК в ng/μL
    • Общото количество ДНК в пробата ще бъде показано в μg
    • Използвайте тези стойности, за да определите необходимия обем за последващи приложения
  5. Оценете чистотата на ДНК (ако е измерена A280):

    • A260/A280 отношение около 1.8 показва чиста ДНК
    • По-ниски отношения могат да показват замърсяване с протеини
    • По-високи отношения могат да предполагат замърсяване с РНК

Приложения

Измерването на концентрацията на ДНК е от съществено значение в множество приложения в молекулярната биология и биотехнологиите:

Молекулярно клониране

Преди да се свържат фрагменти на ДНК в вектори, познаването на точната концентрация позволява на изследователите да изчислят оптималното съотношение на вмъкване към вектор, максимизирайки ефективността на трансформацията. Например, съотношение 3:1 на вмъкване към вектор често дава най-добри резултати, което изисква прецизни измервания на концентрацията на двата компонента.

PCR и qPCR

PCR реакциите обикновено изискват 1-10 ng от шаблонна ДНК за оптимално амплифициране. Прекалено малко ДНК може да доведе до неуспех на амплификацията, докато прекалено много може да инхибира реакцията. За количествено PCR (qPCR) е необходима дори по-прецизна количествена оценка на ДНК, за да се осигурят точни стандартни криви и надеждно количествено определяне.

Секвениране от следващо поколение (NGS)

Протоколите за подготовка на библиотека за NGS специфицират точни количества ДНК за вход, често в диапазона от 1-500 ng в зависимост от платформата и приложението. Точното измерване на концентрацията е от съществено значение за успешната подготовка на библиотеката и балансираното представяне на пробите в многоплексни секвениращи сесии.

Трансфекционни експерименти

При въвеждане на ДНК в еукариотни клетки, оптималното количество ДНК варира в зависимост от типа на клетките и метода на трансфекция. Обикновено се използват 0.5-5 μg плазмидна ДНК на ячейка в формат на 6-ямкова плоча, което изисква прецизно измерване на концентрацията, за да се стандартизира експериментите.

Форензичен анализ на ДНК

Във форензичните приложения пробите с ДНК често са ограничени и ценни. Точното количествено определяне позволява на форензичните учени да определят дали е налично достатъчно количество ДНК за профилиране и да стандартизират количеството ДНК, използвано в последващите анализи.

Разделяне на ДНК с рестрикционни ензими

Рестрикционните ензими имат специфични единици на активност, определени на μg ДНК. Познаването на точната концентрация на ДНК позволява правилни съотношения на ензима към ДНК, осигурявайки пълно разрязване без звездна активност (неселективно рязане).

Алтернативи на спектрофотометърското измерване

Докато UV спектрофотометърът е най-разпространеният метод за количествено определяне на ДНК, съществуват и няколко алтернативи:

  1. Флуорометрични методи:

    • Флуоресцентни багрила като PicoGreen, Qubit и SYBR Green се свързват специфично с двуверижна ДНК
    • По-чувствителни от спектрофотометърските (могат да открият толкова малко, колкото 25 pg/mL)
    • По-малко засегнати от замърсители като протеини, РНК или свободни нуклеотиди
    • Изисква флуоромер и специфични реагенти
  2. Агарозен гел електрофореза:

    • ДНК може да бъде количествено определена, като се сравнява интензивността на лентите с стандарти с известна концентрация
    • Осигурява информация за размера и целостта на ДНК едновременно
    • По-малко прецизен от спектрофотометърските или флуорометричните методи
    • Времезависим, но полезен за визуална потвърждение
  3. Реално време PCR:

    • Много чувствителен метод за количествено определяне на специфични ДНК последователности
    • Може да открие изключително ниски концентрации (до няколко копия)
    • Изисква специфични праймери и по-сложна апаратура
    • Използва се, когато е необходимо количествено определяне на специфични последователности
  4. Цифрова PCR:

    • Абсолютно количествено определяне без стандартни криви
    • Изключително прецизен за целеви с ниска концентрация
    • Скъпо и изисква специализирана апаратура
    • Използва се за откриване на редки мутации и анализ на вариации в броя на копията

История на измерването на концентрацията на ДНК

Способността за точно измерване на концентрацията на ДНК е еволюирала значително заедно с напредъка в молекулярната биология:

Ранни методи (1950-те - 1960-те)

След откритията за структурата на ДНК от Уотсън и Крик през 1953 г., учените започнаха да разработват методи за изолиране и количествено определяне на ДНК. Ранните подходи разчитаха на колориметрични тестове, като реакцията с дифениланин, която произвежда син цвят при реакция с дезоксирибозни захари в ДНК. Тези методи бяха сравнително нечувствителни и податливи на интерференция.

Ерата на спектрофотометъра (1970-те)

Приложението на UV спектрофотометър за количествено определяне на нуклеинови киселини стана широко разпространено през 1970-те. Учените откриха, че ДНК абсорбира UV светлина с максимум при 260 nm и че връзката между абсорбцията и концентрацията е линейна в определен диапазон. Стандартният конверсионен фактор от 50 ng/μL за двуверижна ДНК при A260 = 1.0 беше установен през този период.

Флуорометрична революция (1980-те - 1990-те)

Развитието на специфични за ДНК флуоресцентни багрила през 1980-те и 1990-те революционизира количественото определяне на ДНК, особено за разредени проби. Багрилата Hoechst и по-късно PicoGreen позволиха много по-чувствително откритие, отколкото беше възможно със спектрофотометър. Тези методи станаха особено важни с появата на PCR, която често изискваше прецизно количествено определяне на малки количества ДНК.

Съвременна ера (2000-те - Настояще)

Въвеждането на микроволтови спектрофотометри като NanoDrop в началото на 2000-те трансформира рутинното количествено определяне на ДНК, изисквайки само 0.5-2 μL проба. Тази технология елиминира необходимостта от разреждания и кювети, правейки процеса по-бърз и по-удобен.

Днес, напреднали техники като цифрова PCR и секвениране от следващо поколение са разширили границите на количественото определяне на ДНК дори по-далеч, позволявайки абсолютното количествено определяне на специфични последователности и откритие на единични молекули. Въпреки това, основният спектрофотометърски принцип, установен преди десетилетия, остава основата на рутинното измерване на концентрацията на ДНК в лаборатории по целия свят.

Практически примери

Нека преминем през някои практически примери за изчисления на концентрацията на ДНК:

Пример 1: Стандартна подготовка на плазмид

Изследовател е пречистил плазмид и е получил следните измервания:

  • A260 показание: 0.75
  • Разреждане: 1:10 (фактор на разреждане = 10)
  • Обем на ДНК решение: 50 μL

Изчисление:

  • Концентрация = 0.75 × 50 × 10 = 375 ng/μL
  • Обща ДНК = (375 × 50) ÷ 1000 = 18.75 μg

Пример 2: Извличане на геномна ДНК

След извличане на геномна ДНК от кръв:

  • A260 показание: 0.15
  • Няма разреждане (фактор на разреждане = 1)
  • Обем на ДНК решение: 200 μL

Изчисление:

  • Концентрация = 0.15 × 50 × 1 = 7.5 ng/μL
  • Обща ДНК = (7.5 × 200) ÷ 1000 = 1.5 μg

Пример 3: Подготовка на ДНК за секвениране

Протокол за секвениране изисква точно 500 ng ДНК:

  • Концентрация на ДНК: 125 ng/μL
  • Необходимо количество: 500 ng

Необходим обем = 500 ÷ 125 = 4 μL от ДНК решение

Кодови примери

Ето примери за това как да се изчисли концентрацията на ДНК на различни програмни езици:

1' Excel формула за концентрация на ДНК
2=A260*50*ФакторНаРазреждане
3
4' Excel формула за общо количество ДНК в μg
5=(A260*50*ФакторНаРазреждане*Обем)/1000
6
7' Пример в клетка с A260=0.5, ФакторНаРазреждане=2, Обем=100
8=0.5*50*2*100/1000
9' Резултат: 5 μg
10
Принцип на измерване на концентрацията на ДНК Илюстрация на спектрофотометърското измерване на концентрацията на ДНК UV Светлина ДНК Проба Детектор Изчисление A₂₆₀ × 50 × Фактор на разреждане Закон на Беър-Ламбер: A = ε × c × l Където A = абсорбция, ε = коефициент на затъмнение, c = концентрация, l = дължина на пътя

Често задавани въпроси

Каква е разликата между концентрацията на ДНК и чистотата на ДНК?

Концентрацията на ДНК се отнася до количеството ДНК, присъстващо в разтвор, обикновено измервано в ng/μL или μg/mL. Тя ви казва колко ДНК имате, но не указва нейното качество. Чистотата на ДНК оценява наличието на замърсители в пробата с ДНК, обикновено измервана чрез съотношения на абсорбция, като A260/A280 (за замърсяване с протеини) и A260/A230 (за замърсяване с органични съединения). Чиста ДНК обикновено има A260/A280 съотношение около ~1.8 и A260/A230 съотношение от 2.0-2.2.

Защо конверсионният фактор е различен за ДНК, РНК и протеини?

Конверсионните фактори се различават, защото всяка биомолекула има уникален коефициент на затъмнение (способност да абсорбира светлина) поради различните си химически състави. Двуверижната ДНК има конверсионен фактор от 50 ng/μL при A260=1.0, докато едноверижната ДНК е 33 ng/μL, РНК е 40 ng/μL, а протеините (измервани при 280 nm) варират значително, но средно са около 1 mg/mL при A280=1.0. Тези разлики произтичат от различния състав на нуклеотидите или аминокиселините и техните съответни абсорбционни свойства.

Колко точни са спектрофотометърските количествени определения на ДНК?

Спектрофотометърските количествени определения на ДНК обикновено са точни в линейния диапазон (обикновено A260 между 0.1 и 1.0), с прецизност от приблизително ±3-5%. Въпреки това, точността намалява при много ниски концентрации (под 5 ng/μL) и може да бъде повлияна от замърсители като протеини, РНК, свободни нуклеотиди или определени буфери. За много точни измервания на разредени проби или когато е необходима висока чистота, се препоръчват флуорометрични методи като Qubit или PicoGreen, тъй като те са по-специфични за двуверижна ДНК.

Как да интерпретирам съотношението A260/A280?

Съотношението A260/A280 показва чистотата на вашата проба с ДНК по отношение на замърсяването с протеини:

  • Съотношение около ~1.8 обикновено се приема за "чиста" ДНК
  • По-ниски съотношения предполагат замърсяване с протеини
  • По-високи съотношения могат да показват замърсяване с РНК
  • pH и йонната сила на разтвора също могат да повлияят на това съотношение

Въпреки че е полезно като проверка на качеството, съотношението A260/A280 не гарантира функционална ДНК, тъй като други замърсители или разграждане на ДНК може да не повлияят на това съотношение.

Мога ли да измеря концентрацията на ДНК в оцветени разтвори?

Измерването на концентрацията на ДНК в оцветени разтвори с помощта на спектрофотометър може да бъде предизвикателно, тъй като цветът може да абсорбира при или близо до 260 nm, нарушавайки измерването на ДНК. В такива случаи:

  1. Извършете сканиране на дължини на вълната (220-320 nm), за да проверите за аномални абсорбционни модели
  2. Използвайте флуорометричен метод като Qubit, който е по-малко засегнат от цвета на пробата
  3. Допълнително пречистете ДНК, за да премахнете оцветените съединения
  4. Прилагайте математически корекции, ако спектърът на абсорбция на интерфериращото съединение е известен

Какъв е минималният обем, необходим за измерване на концентрацията на ДНК?

Минималният обем зависи от използвания инструмент:

  • Традиционните спектрофотометри с кювети обикновено изискват 50-100 μL
  • Микроволтовите спектрофотометри като NanoDrop се нуждаят само от 0.5-2 μL
  • Флуорометричните методи обикновено изискват 1-20 μL проба плюс обема на реагента
  • Микропластовите читатели обикновено използват 100-200 μL на ячейка

Микроволтовите спектрофотометри революционизираха количественото определяне на ДНК, като позволиха измервания на ценни проби с минимални изисквания за обем.

Как да изчисля фактора на разреждане?

Факторът на разреждане се изчислява като:

Фактор на разреждане=Общ обем (Проба + Разредител)Обем на пробата\text{Фактор на разреждане} = \frac{\text{Общ обем (Проба + Разредител)}}{\text{Обем на пробата}}

Например:

  • Ако добавите 1 μL ДНК към 99 μL буфер, факторът на разреждане е 100
  • Ако добавите 5 μL ДНК към 45 μL буфер, факторът на разреждане е 10
  • Ако използвате неразредена ДНК, факторът на разреждане е 1

Винаги използвайте същия буфер за разреждане, както е използван за бланк на спектрофотометъра.

Как да конвертирам между различни единици на концентрация?

Общи конверсии на единиците на концентрация на ДНК:

  • 1 ng/μL = 1 μg/mL
  • 1 μg/mL = 0.001 mg/mL
  • 1 ng/μL = 1000 pg/μL
  • 1 μM на 1000 bp ДНК фрагмент ≈ 660 ng/μL

За да конвертирате от масова концентрация (ng/μL) в моларна концентрация (nM) за ДНК фрагмент:

Концентрация (nM)=Концентрация (ng/μL)×106Дължина на ДНК (bp)×660\text{Концентрация (nM)} = \frac{\text{Концентрация (ng/μL)} \times 10^6}{\text{Дължина на ДНК (bp)} \times 660}

Какво може да причини неточни измервания на концентрацията на ДНК?

Няколко фактора могат да доведат до неточни измервания на концентрацията на ДНК:

  1. Замърсяване: Протеини, фенол, гуанидин или други реагенти за екстракция могат да повлияят на абсорбцията
  2. Б bubbles: Въздушни мехурчета в светлинния път могат да причинят грешни показания
  3. Разграждане на ДНК: Фрагментираната ДНК може да има променени абсорбционни свойства
  4. Неправилно бланкиране: Използването на различен буфер за бланк от този, в който е разтворена ДНК
  5. Неоднороден разтвор: Недостатъчно смесени ДНК решения дават несъответстващи показания
  6. Калибриране на инструмента: Некалибрирани или мръсни спектрофотометри произвеждат ненадеждни резултати
  7. Измервания извън линейния диапазон: Много високи или много ниски стойности на абсорбция може да не са точни

Мога ли да използвам този калкулатор за концентрация на РНК?

Въпреки че този калкулатор е оптимизиран за двуверижна ДНК (използвайки 50 ng/μL конверсионен фактор), можете да го адаптирате за РНК, като:

  1. Измерите A260 както обикновено
  2. Умножете по 40 вместо 50 (специфичният конверсионен фактор за РНК)
  3. Приложете съответния фактор на разреждане

Формулата за РНК ще бъде: Концентрация на РНК (ng/μL)=A260×40×Фактор на разреждане\text{Концентрация на РНК (ng/μL)} = A_{260} \times 40 \times \text{Фактор на разреждане}

Източници

  1. Gallagher, S. R., & Desjardins, P. R. (2006). Количествено определяне на ДНК и РНК с абсорбционна и флуоресцентна спектроскопия. Current Protocols in Molecular Biology, 76(1), A-3D.

  2. Sambrook, J., & Russell, D. W. (2001). Молекулярно клониране: лабораторен наръчник (3-то издание). Cold Spring Harbor Laboratory Press.

  3. Manchester, K. L. (1995). Стойността на съотношенията A260/A280 за измерване на чистотата на нуклеиновите киселини. BioTechniques, 19(2), 208-210.

  4. Wilfinger, W. W., Mackey, K., & Chomczynski, P. (1997). Влияние на pH и йонната сила върху спектрофотометърската оценка на чистотата на нуклеиновите киселини. BioTechniques, 22(3), 474-481.

  5. Desjardins, P., & Conklin, D. (2010). NanoDrop микроволтово количествено определяне на нуклеинови киселини. Journal of Visualized Experiments, (45), e2565.

  6. Nakayama, Y., Yamaguchi, H., Einaga, N., & Esumi, M. (2016). Проблеми с количественото определяне на ДНК, използвайки флуоресцентни багрила и предложени решения. PLOS ONE, 11(3), e0150528.

  7. Thermo Fisher Scientific. (2010). Оценка на чистотата на нуклеиновите киселини. T042-Technical Bulletin.

  8. Huberman, J. A. (1995). Значение на измерването на абсорбцията на нуклеинови киселини при 240 nm, както и при 260 и 280 nm. BioTechniques, 18(4), 636.

  9. Warburg, O., & Christian, W. (1942). Изолация и кристализация на енолаза. Biochemische Zeitschrift, 310, 384-421.

  10. Glasel, J. A. (1995). Валидност на чистотата на нуклеиновите киселини, наблюдавана чрез съотношения на абсорбция 260nm/280nm. BioTechniques, 18(1), 62-63.

Готови ли сте да изчислите концентрацията на вашата ДНК? Използвайте нашия калкулатор по-горе, за да получите точни резултати незабавно. Просто въведете показанието на абсорбцията, обема и фактора на разреждане, за да определите както концентрацията, така и общото количество ДНК в пробата ви.

🔗

Свързани инструменти

Открийте още инструменти, които може да бъдат полезни за вашия работен процес

Калкулатор за свързване на ДНК за молекулярни клониращи експерименти

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор за концентрация на протеин: Преобразувайте абсорбцията в mg/mL

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор за разреждане на клетки за подготовка на лабораторни проби

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор за температура на свързване на ДНК за проектиране на PCR примери

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор за гамма разпределение и статистически анализ

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор за време на удвояване на клетки: Измерете скоростта на растеж на клетките

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор за вероятности на Поасоново разпределение

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор за Шест Сигма: Измерете качеството на вашия процес

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор за биномиално разпределение и вероятности

Изпробвайте този инструмент

Калкулатор за Лапласово разпределение и визуализация

Изпробвайте този инструмент