微生物是一类非常小的生物体，只能在显微镜下观察到。它们包括细菌、真菌、病毒和原生动物等。微生物广泛存在于地球上的各个环境中，包括土壤、水体、空气、动植物体表以及人体内部。

然而，微生物可引起疾病。如某些细菌、病毒和真菌可以感染人类和其他动物，导致传染病的发生。科学家们致力于研究微生物，以了解它们的生物学特性、疾病机制以及开发预防和治疗方法。

一、细菌

细菌的结构相对简单，通常由细胞膜、细胞壁、质粒（含有遗传信息的环状DNA）、核糖体和细胞质组成。与动植物细胞不同，细菌没有细胞核和复杂的细胞器。细菌具有多样性，可以分为许多不同的类型和分类群，根据革兰氏染色法可以将其分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌；根据细菌的外形，也可以将其分为杆菌、球菌、弧菌等。

图1：细菌结构及DNA位置

在大自然中，细菌通常以微小的形式存在，并与环境中存在的其它微生物混合在一起。许多细菌对其生存条件非常敏感，例如温度、湿度、氧气水平和营养物质等，加上坚硬的细胞壁，这使得细菌提取DNA的过程更加困难。

细菌DNA提取过程中可能遇到的难点：

1.细菌样本的数量：有些细菌很难在实验室中大量培养，因此样本的数量可能受限。这会对后续的提取步骤和实验结果产生影响。

2.细胞壁破裂：许多细菌具有坚固的细胞壁，它们可以保护细菌免受外界环境的伤害。提取细菌DNA时，需要先破裂细胞壁，以释放DNA。破裂细胞壁的方法需要适当且高效。

3.DNA污染：细菌的DNA含量相对较低，而样本中可能存在其他核酸或化合物的污染物，如RNA、蛋白质、酶等。这些污染物可能干扰DNA提取的过程和纯度。

4.沉淀效率：DNA提取过程中，从样本中沉淀纯化DNA的步骤非常重要。如果沉淀效率低，那么，提取出的DNA量会减少，并且可能带有杂质。

5.DNA降解：DNA是容易被核酸酶降解的分子。在提取DNA的过程中，需要采取适当的措施来保护DNA免受酶的降解，如使用DNA酶抑制剂、使用无核酸酶耗材等。

6.难以纯化：有些细菌的DNA含有抑制物质，如多糖、酸性化合物等，这些物质可能干扰DNA的纯度和浓度，继而影响下游实验。

二、真菌

真菌是一种真核的、产孢子的、无叶绿体的真核生物。包含霉菌、酵母、蕈菌以及我们所熟知的菌菇类。

真菌是单细胞或多细胞的真核生物。作为真核生物，真菌细胞的DNA位于细胞核内，其线粒体DNA位于线粒体基质中。此外，有几种真菌在细胞质内有与细菌质粒类似的小环状DNA。

图2：真菌结构及DNA存在于细胞核中

真菌DNA提取在实践中可能面临的难点：

1.细胞壁的存在：真菌细胞壁通常含有纤维素、几丁质等复杂多样的化合物，这些化合物会显著增加DNA提取的难度。若要充分溶解细胞壁以释放DNA，需要使用有效的细胞壁破碎方法。

2.核酸降解酶的存在：真菌细胞中存在多种核酸降解酶，在细胞破裂后会迅速降解DNA。因此，在提取过程中必须迅速进行，以最大限度地减少核酸降解。

3.混杂物的影响：真菌生长环境中常常存在其他微生物、植物残渣等混杂物。这些混杂物可能干扰DNA提取的纯化过程，导致提取到的DNA质量较差。

4.DNA的损伤：真菌细胞内可能含有大量的氧自由基或有毒代谢产物，这些物质可能对DNA造成氧化损伤。为了保持DNA的完整性，需要在提取过程中采取适当的措施来减少这些损伤。

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不难看出，微生物不论是细菌还是真菌，在提取纯净的DNA时都面临着样本量少、样本混杂物多样、DNA酶降解、细胞壁等难题。

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