实验 一二三四---- DNA重组技术.ppt
实验 一二三四-DNA重组技术 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望碱裂解法小量制备质粒碱裂解法小量制备质粒DNA一实验目的及背景一实验目的及背景w质粒是染色体外的DNA分子，大小可为1kb到200kb。w大多数来自细菌的质粒是双链、共价闭合环状的分子，以超螺旋形式存在。它是细菌内的共生型遗传因子。w其复制和遗传独立于细菌染色体，但复制和转录依赖于宿主编码的蛋白和酶。质粒的应用w质粒的特点使质粒成为携带外源基因进入细菌中扩增或表达的重要媒介物，这种基因运载工具在基因工程中具有极广泛的应用价值。本实验目的实验目的w本实验要求掌握最常用的质粒的提取方法。分离质粒DNA方法从大肠杆菌中分离质粒DNA方法众多，目前常用的w碱变性法；碱变性法；w煮沸法；wSDS法；各方法分离是依据宿主菌株类型、质粒分子大小、碱基组成及结构等特点加以选择的，其中碱变性法既经济且收得率较高,提取的质粒DNA可用于酶切,连接与转化。1.溶菌酶溶菌酶2.碱裂解：碱裂解：SDS,NaOHpH12.0-12.53.中和：中和：pH4.8醋酸钠 溶菌，释放DNA蛋白质、DNA变性中和、质粒DNA复性碱变性法基本原理碱变性法基本原理w在pH12.0-12.6碱性碱性环境中，线性的大分子量细菌染色体DNA变性，而共价闭环质粒DNA仍为自然状态。w将PH调至中性并有高盐浓度存在的条件下，染色体DNA之间交联形成不溶性网状结构，大部分DNA和蛋白质在去污剂SDS的作用下形成沉淀，而质粒DNA仍为可溶状态，通过离心可除去大部分细胞碎片、染色体DNA、RNA及蛋白质，质粒DNA尚在上清中，再进一步纯化质粒DNA。实验方法实验方法w挑取琼脂培养板上的单菌落至5mlLB培养液中（含AmP50g/ml），强烈摇荡过度。w取1.5ml培养液至Eppendorf管中，12000g离心30秒，弃上清w将细菌沉淀悬浮于250l预冷溶液（已加入RNA酶）中，振荡混匀。w加入250l溶液，盖严管盖轻柔颠倒次以混匀内容物。w加入350l溶液，温和颠倒数次。w12000g离心8分钟，取上清移到吸附柱中离心1分钟。w加入700l70%乙醇，000g离心1分钟。w8.重复7w9.000g离心2分钟w10加入50l洗脱液至吸附膜中央，000g离心1分钟。w11取10lDNA溶解液加2lLoadingbuffer于1%琼脂糖电泳。w12电泳凝胶在透射式紫外检测仪上观察。注意事项1.菌浓度，菌浓度，OD值值2.P1充分重悬菌体沉淀充分重悬菌体沉淀3.P2裂菌时间不超过裂菌时间不超过5min，动作温和。动作温和。4.洗涤后充分离心洗涤后充分离心的酶切的酶切一实验目的及背景一实验目的及背景w核酸限制性内切酶是一类能识别双链中特定碱基顺序的核酸水解酶，这些酶都是从原核生物中发现，它们的功能犹似高等功物的免疫系统，用于抗击外来的侵袭。w限制性内切酶以内切方式水解核酸链中的磷酸二酯键，产生的片段端为，端为。限制酶w根据限制酶的识别切割特性，催化条件及是否具有修饰酶活性可分为、型三大类。w类和类限制性内切酶，在同一蛋白分子中兼有甲基化作用及依赖ATP的限制性内切酶活性。w类限制性内切酶结合于特定识别位点，且没有特定的切割位点，酶对其识别位点进行随机切割，很难形成稳定的特异性切割末端。w类限制性内切酶在识别位点上切割，然后从底物上解离下来。w故类和类酶在基因工程中基本不用。型酶w型酶就是通常指的限制性内切酶.w它们能识别双链的特异顺序，并在这个顺序内进行切割，产生特异的片段；w型酶分子量较小，仅需Mg2+作为催化反应的辅助因子，识别顺序一般为个碱基对的反转重复顺序；w型内切酶切割双链产生种不同的切口端突出；端突出和平末端。w正是得益于限制性的内切酶的发现和应用，才使得人们能在体外有目的地对遗传物质进行改造，从而极大地推动了分子生物学的兴旺和发展。酶切反应注意事项：内切酶：w不应混有其它杂蛋白特别是其它内切酶或外切酶的污染；w内切酶的用量根据内切酶单位和用量而定，通常1u指在适当条件下，1小时内完全酶解ug特定底物所需要的限制性内切酶量，使用中一般以ugDNA对u酶短时间为宜。w同时内切酶体积不能超过反应体系，因内切酶中含甘油，体系中甘油超过会抑制内切酶活力；w内切酶操作应在低温下进行（冰上）；使用时防止操作中对内切酶的污染。：w作为内切酶底物，应该具备一定的纯度，其溶液中不能含酚、氯仿、乙醚、SDS、EDTA、高盐浓度、酒精等，这些因素的存在均不同程度影响限制性内切酶的活力。w这种抑制可通过：w增加酶作用单位数（1020U/ugDNA）、w增大反应体积以稀释可能的抑制剂w或延长反应时间加以克服。反应缓冲液：w反应缓冲液主要由TrisHCl、NaCl、Mg2+组成，其中Mg2+为内切酶辅基；wTrisHCl维持反应体系pH值在7.2-7.6之间；wNaCl浓度不同形成种级别的离子强度：w低盐（10mMNaCl)w中盐（50mMNaCl）w高盐（100mMNaCl）w不同的内切酶选择特定的反应缓冲液。酶解温度与时间：w大多数限制酶反应温度为，如EcoR,Hind,BamH,Pst等，也有如Bcl需在下进行反应，w反应时间根据酶的单位与用量之比来定。一般小时即可充分酶解。质粒5-8l10buffer1.5l15l体系中E10.25lE20.25lddH2O：5-8l1.酶切体系酶切体系步骤w将反应体系充分混匀，并于台式离心机上短暂离心。wEppendorf管于水管中反应小时。w反应结束后加入Loading buffer终止反应。w取5l于琼脂糖凝胶上电泳。w紫外透射仪上检查实验结果。琼脂糖凝胶琼脂糖凝胶电泳w原理原理1.DNA、RNA的多核苷酸链中的磷酸基团呈离子化状态，带负电.磷酸戊糖重复性决定了迁移速率取决于分子的大小和构型.2.不同浓度的琼脂糖凝胶介质分离分子量大小不同的DNA片断3.EB显色!琼脂糖凝胶琼脂糖凝胶电泳电泳试剂试剂1、5TBE（5倍体积的TBE贮存液）配1000ml5TBE：Tris54g硼酸27.5g0.5mol/lEDTA20ml（pH8.0）2、凝胶加样缓冲液（6）溴酚蓝0.25%蔗糖40%3、琼脂糖4、溴化乙锭溶液（EB）0.5g/ml琼脂糖凝胶琼脂糖凝胶电泳电泳步骤步骤（一）（一）制备琼脂糖凝胶制备琼脂糖凝胶 称取0.3g琼脂糖，放入锥形瓶中，加入30ml 0.5TBE缓冲液，置微波炉或水浴加热至完全溶化，取出摇匀，则为1%琼脂糖凝胶液，按100ml的凝胶加5l的EB。（二）胶板的制备胶板的制备 1.将有机玻璃槽放置于一水平位置，并放好样品梳子。2.将冷到60左右的琼脂糖凝胶液，缓缓倒入有机玻璃内槽，直至有机玻璃板上形成一层均匀的胶面（注意不要形成气泡）。3.待胶凝固后，加入电泳缓冲液至电泳槽中。4.取出梳子。（三）加样加样（四）电泳（四）电泳 DNA的迁移速度与电压成正比，最高电压不超过5V/cm。当溴酚蓝染料移动到距凝胶前沿12cm处，停止电泳。琼脂糖凝胶浓度/%线性DNA的有效分离范围/kb 0.3 560 0.6 120 0.7 0.810 0.9 0.57 1.2 0.46 1.5 0.24 2.0 0.13注意事项合适的凝胶浓度正确的电泳方向琼脂糖凝胶琼脂糖凝胶电泳胶回收胶回收步骤步骤1.切胶,称重2.溶胶3.过柱4.洗涤5.洗脱注意事项注意事项核酸的体外连接w原理T4噬菌体DNA连接酶：粘性末端的DNA分子连接 平末端的双链DNA分子连接 w连接体系：线性化载体 2l片断6l 10ligase buffer 1l T4 ligase 1l12-16 过夜1、DNA连接酶用量与DNA片段的性质有关，连接平齐末端，必须加大酶量，一般使用连接粘性末端酶量的10-100倍。2、在连接带有粘性末端的DNA片段时，DNA浓度一般为2-10mg/ml，在连接平齐末端时，需加入DNA浓度至100-200mg/ml。3、连接反应后，反应液在0储存数天，-80储存2个月，但是在-20冰冻保存将会降低转化效率。4、粘性末端形成的氢键在低温下更加稳定，所以尽管T4DNA连接酶的最适反应温度为37，在连接粘性末端时，反应温度以10-16为好，平齐末端则以15-20为好。5、在连接反应中，如不对载体分子进行去5磷酸基处理，使用过量的外源DNA片段（2-5倍），这将有助于减少载体的自身环化，增加外源DNA和载体连接的机会。注意事项核酸的体外连接大肠杆菌感受态细胞大肠杆菌感受态细胞的制备和转化的制备和转化一实验目的及背景一实验目的及背景w转化(Transformation)是将外源DNA分子引入受体细胞,使之获得新的遗传性状的一种手段。w所谓感受态，就是细菌吸收转化因子的生理状态。学习大肠杆菌感受态细胞的制备方学习大肠杆菌感受态细胞的制备方法，并通过转化的方法导入法，并通过转化的方法导入DNA。实验原理实验原理w在进行基因克隆时，体外构建的DNA重组子必须导入合适的受体细胞，才可以复制，增殖和表达。载体与外源目的基因构成的重组载体可以通过转化直接导入受体细胞，从而实现基因在异源细胞的表达。进行转化时，要求细胞处于容易吸收外源DNA的状态，即感受态，重组分子才能进入细胞内。w通过CaCl2处理的大肠杆菌细胞就是一种感受态细胞。在0冷冻处理时，处于CaCl2低渗溶液中的大肠杆菌细胞膨胀成球形。DNA可吸附于其表面。在短暂的热冲击下，细胞吸收外源DNA，然后在丰富培养基内复原并增殖，表达外源基因。w带有选择标记基因的外源载体在受体细胞内可表达时，受体细胞表现标记基因的表型，使转化子与非转化子在选择培养基上区分开来。材料、试剂及器具材料、试剂及器具1、材料材料E.coliDH5转化产物转化产物2、试剂试剂（1）0.1mol/LCaCl2（灭菌）。（灭菌）。（2）LB液体培养基、固体培养基。液体培养基、固体培养基。（3）氨苄青霉素（）氨苄青霉素（Amp）：用无菌水配制成）：用无菌水配制成100mg/mL溶液，置溶液，置-20冰箱保存。冰箱保存。3、器具、器具（1）超净工作台。）超净工作台。（2）恒温水浴锅。）恒温水浴锅。（3）恒温摇床、培养箱。）恒温摇床、培养箱。操作步骤操作步骤感受态细胞的制备感受态细胞的制备从大肠杆菌从大肠杆菌DH5的培养平板上挑取一个单菌落接的培养平板上挑取一个单菌落接于于2mLLB液体培养基的试管中，液体培养基的试管中，37振荡培养过夜。振荡培养过夜。以以1%的接种量将以上过夜培养物接种于液体培养基的接种量将以上过夜培养物接种于液体培养基中中37振荡培养振荡培养23h将菌液转移到将菌液转移到1.5mL离心管中，冰上放置离心管中，冰上放置10min4000rpm，离心，离心10min回收细胞回收细胞用冰冷的用冰冷的0.1mol/LCaCl21mL，悬浮沉淀，悬浮沉淀立即放在冰上保温立即放在冰上保温30min4，4000rpm，离心，离心10min，回收细胞，回收细胞用冰冷的用冰冷的0.1mol/LCaCl20.1mL悬浮细胞（务必悬浮细胞（务必放冰上）放冰上）分装细胞，每分装细胞，每100l一份。此细胞为感受态细胞一份。此细胞为感受态细胞质粒质粒/连接产物的转化连接产物的转化在在100l新鲜配制的感受态细胞中加入连接产物，新鲜配制的感受态细胞中加入连接产物，冰上放置冰上放置30min将管放到将管放到42循环水浴热冲击循环水浴热冲击90s取出，迅速冰浴取出，迅速冰浴2min每管加每管加400lLB液体培养基，液体培养基，37慢摇复苏慢摇复苏40min3000rpm，离心，离心5min回收细胞回收细胞吸弃吸弃450l上清后，轻轻重悬细胞，全部铺平板，上清后，轻轻重悬细胞，全部铺平板，待菌液干燥后倒置培养皿，于待菌液干燥后倒置培养皿，于37培养过夜培养过夜次日观察，并记录转化情况，计算转化率（转化次日观察，并记录转化情况，计算转化率（转化子数子数/gDNA）。）。w细胞生长状态和密度细胞生长状态和密度w质粒的质量和浓度质粒的质量和浓度:1ng的的DNA即可使即可使50l的感受态细胞达到饱和。一的感受态细胞达到饱和。一般情况下般情况下,DNA溶液的体积不应超过感受态细胞体积溶液的体积不应超过感受态细胞体积的的5。w试剂的质量试剂的质量:所用的试剂所用的试剂,如如CaCl2等均需是最高纯等均需是最高纯度的度的(GR.或或AR.),并用超纯水配制并用超纯水配制,最好分装保存于最好分装保存于干燥的冷暗处。干燥的冷暗处。为了提高转化效率为了提高转化效率,实验中要考虑以下几个重要因素：实验中要考虑以下几个重要因素：
