2022年植物DNA和RNA提取方法 .pdf
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1、实验一植物基因组 DNA 的提取一、实验目的掌握植物总DNA 的抽提方法和基本原理。学习根据不同的植物和实验要求设计和改进植物总 DNA 抽提方法。二、实验原理通常采用机械研磨的方法破碎植物的组织和细胞,由于植物细胞匀浆含有多种酶类(尤其是氧化酶类 )对 DNA 的抽提产生不利的影响,在抽提缓冲液中需加入抗氧化剂或强复原剂(如巯基乙醇 )以降低这些酶类的活性。在液氮中研磨,材料易于破碎,并减少研磨过程中各种酶类的作用。十 二 烷 基 肌 酸 钠 (sarkosyl) 、 十 六 烷 基 三 甲 基 溴 化 铵 (hexadyltrimethyl ammomum bromide,简称为CTAB)
2、 、十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate ,简称 SDS)等离子型外表活性剂,能溶解细胞膜和核膜蛋白,使核蛋白解聚,从而使DNA 得以游离出来。再加入苯酚和氯仿等有机溶剂,能使蛋白质变性, 并使抽提液分相,因核酸 (DNA 、RNA) 水溶性很强,经离心后即可从抽提液中除去细胞碎片和大部分蛋白质。上清液中加入无水乙醇使DNA 沉淀,沉淀DNA 溶于 TE 溶液中,即得植物总DNA 溶液。三、 实验材料水稻幼叶四、主要试剂配方2% CTAB 抽提缓冲溶液: CTAB 4g NaCl 16.364 g 1M Tris-HCl 20ml( PH8.0) EDTA 8ml ,先
3、用 70ml ddH2O 溶解 , 再定容至200ml 灭菌 , 冷却后 0.2-1% 2-巯基乙醇 400ul氯仿 -异戊醇 24:1 :先加 96ml 氯仿,再加4ml 异戊醇,摇匀即可。五、实验步骤1. DNA 的提取1 2%CTAB 抽提缓冲液在65水浴中预热。2取少量叶片约1g置于研钵中,用液氮磨至粉状;3 加入 700ul 的 2%CTAB 抽提缓冲液,轻轻搅动;4 将磨碎液分倒入1.5 ml 的灭菌离心管中,磨碎液的高度约占管的三分之二;5置于 65的水浴槽或恒温箱中,每隔10 min 轻轻摇动, 40 min 后取出;6冷却 2 min 后,加入氯仿 -异戊醇 24:1至满管,
4、剧烈振荡23 min,使两者混合均匀;7放入离心机中10 000 rpm 离心 10 min,与此同时,将600 l 的异丙醇加入另一新的灭菌离心管中;8 10 000 rpm 离心 1 min 后,移液器轻轻地吸取上清夜,转入含有异丙醇的离心管内, 将离心管慢慢上下摇动30 sec, 使异丙醇与水层充分混合至能见到DNA 絮状物;910000 rpm 离心 1 min 后,立即倒掉液体,注意勿将白色DNA 沉淀倒出,将离心管倒立于铺开的纸巾上;1060 sec后,直立离心管,加入720 l 的 75%乙醇及 80 l 5 M 的醋酸钠,轻轻转动,用手指弹管尖,使沉淀与管底的DNA 块状物浮游
5、于液体中;11放置 30 min,使 DNA 块状物的不纯物溶解;1210000 rpm 离心 1 min 后,倒掉液体, 再加入 800 l 75%的乙醇, 将 DNA 再洗30 min;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页1310000 rpm 离心 30 sec后,立即倒掉液体,将离心管倒立于铺开的纸巾上;数分钟后,直立离心管,干燥DNA 自然风干或用风筒吹干;14加入 50 l 0.5 TE(含 RNase)缓冲液,使DNA 溶解,置于37恒温箱约15 h,使 RNA 消解;15置于 -20保存、备用。2.
6、DNA 质量检测琼脂糖电泳检测,原理和方法见实验二。六、注意事项 1叶片磨得越细越好。 2移液器的使用。 3由于植物细胞中含有大量的DNA 酶,因此,除在抽提液中加入EDTA 抑制酶的活性外,第一步的操作应迅速,以免组织解冻,导致细胞裂解,释放出DNA 酶,使 DNA 降解。思考题:1. 本实验中所用到的各试剂的作用是什么? CTAB, 氯仿 , 异丙醇 , 75%乙醇 , EDTA 2提取基因组DNA 的方法有哪些?各有何优缺点?实验二 多聚酶链式反应 ( polymerase chain reaction, PCR) 基因扩增及琼脂糖凝胶电泳检测一、实验目的通过本实验学习PCR 反应的基本
7、原理, 掌握 PCR 的基本操作技术以及琼脂糖凝胶电泳技术。二、实验原理PCR 用于扩增位于两端已知序列之间的DNA 区段,即通过引物延伸而进行的重复双向DNA 合成。基本原理及过程如下:PCR 循环过程中有三种不同的事件发生:1模板变性;2引物退火; 3热稳定DNA 聚合酶进行DNA 合成。1 变性:加热使模板DNA在高温下 94-95变性,双链间的氢键断裂而形成两条单链,即变性阶段。2 退火:在体系温度降至37-65,模板DNA与引物按碱基配对原则互补结合,使引物与模板链3端结合,形成部分双链DNA ,即退火阶段。3 延伸:体系反应温度升至中温72,耐热 DNA聚合酶以单链DNA 为模板,
8、在引物的引导下,利用反应混合物中的4 种脱氧核苷三磷酸dNTP ,按 5 到 3 方向复制出互补DNA ,即引物的延伸阶段。上述 3 步为一个循环,即高温变性、低温退火 、中温延伸3 个阶段。从理论上讲,每经过一个循环,样本中的DNA 量应该增加一倍,新形成的链又可成为新一轮循环的模板,经过 2530 个循环后 DNA 可扩增 106109倍。典型的PCR 反应体系由如下组分组成:DNA模板、反应缓冲液、dNTP 、 MgCl2、两条合成的 DNA引物、耐热DNA Taq聚合酶。琼脂糖凝胶电泳的原理:琼脂糖是一种天然聚合长链状分子,沸水中溶解,45开始形成多孔性刚性滤孔,凝胶孔径的大小决定于琼
9、脂糖的浓度。DNA 分子在碱性环境中带负精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页电荷,在外加电场作用下向正极泳动。DNA分子在琼脂糖凝胶中泳动时,有电荷效应与分子筛效应。不同DNA ,其分子量大小及构型不同,电泳时的泳动率就不同,从而分出不同的区带。琼脂糖凝胶电泳法别离DNA ,主要是利用分子筛效应,迁移速度与分子量的对数值成反比关系。溴化乙锭EB为扁平状分子,在紫外照射下发射荧光。EB 可与 DNA 分子形成 EB-DNA 复合物,其发射的荧光强度较游离状态EB 发射的荧光强度大10 倍以上,且荧光强度与DNA 的含量
10、成正比。用肉眼观察,可检测到5 ng 以上的 DNA 。三、实验材料及相关试剂基因组 DNA ,基因特异性引物,PCR扩增相关试剂,等四、实验步骤1模板 DNA 的抽提:实验一所得的水稻基因组DNA 。2PCR 操作(在冰上操作 ): 1PCR 反应混合液的配制:反应体系25 L, 在无菌的0.2 mL 离心管中按以下操作程序加样:反应物加样顺序体积 / L 终浓度ddH2O 1 n10 x Buffer 2 n1 x 25 mmol/L MgCl23 n1.5 mmol/L 10 mmol/L dNTP 4 n200 mol/L 10 M 上游引物5 1n0.4 mol/L 10 M 下游引
11、物6 1n0.4 mol/L DNA Taq聚合酶7 n1 U 2将反应混合液混匀, 然后每个 PCR 管中分装24 L 反应混合液,再加1 L 模板DNA ,最后加1 滴石蜡油,防止水分蒸发, 然后稍离心。3将 PCR 管放到 PCR 热循环仪中,按以下程序开始循环:94 4 min (预变性 ) 94 30 sec, 60 30 sec, 72 2 min 72 7 min 35 个循环4注意事项由于 PCR 灵敏度非常高,所以应当采取措施以防反应混合物受痕量DNA 的污染。a. 所有与 PCR 有关的试剂,只作PCR 实验用,而不挪作它用。b. 操作中所用的PCR 管、离心管、吸管头等都
12、只能一次性使用。c. 每加一种反应物,应换新的枪头。3PCR 产物的检测:琼脂糖浓度1.2% ;EB 浓度 5 l / 100 ml TBE 1制胶以150 mL 为例a. 称取 1.8 g 琼脂糖,加入150 ml 的 TBE 缓冲液,摇匀,用电子天平称三角瓶的总重量。b. 电炉上加热,至琼脂糖完全溶解;然后在天平上加蒸馏水至原重量; c. 用凝胶将制胶板两端封好,插入适当的梳子,将溶解的琼脂糖约50 ,倒入其中,直至厚度为46 mm 如有气泡要把气泡赶出,在室温下冷却凝固( 约 30 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共
13、11 页45 min);d.将制胶板置于电泳槽中,小心垂直向上拔出梳子,以保证点样孔完好。 2点样a. 将 2.0 l 溴酚蓝加入到PCR 产物中,然后稍微离心;b. 每孔点样10.0 l,蓝色样品混合物将沉入点样孔下部。3电泳打开电源开关,调节电压至35 V/cm ( 约 100 V) ,可见到溴酚蓝条带由负极向正极移动,约1 小时后即可观察。4染色将电泳好的凝胶放入含EB 的水溶液中 , 染色 15-20 分钟。5观察将电泳好的胶置于紫外透射检测仪上,戴上防护观察罩,打开紫外灯,可见到橙红色核酸条带, 根据条带粗细, 可粗略估计该样品DNA 的浓度。 如同时有已知分子量的标准DNA进行电泳
14、,则可通过线性DNA 条带的相对位置初步估计样品的分子量。6注意事项a. 煮胶时,胶液的量不应超过三角瓶容量的1/3,否则易溢出。b. 煮好的胶应冷却至50左右时再倒,以免制胶板变形,并减少漏胶的时机。c. 倒胶注意厚度4-6 mm ,充分凝固后再拔出梳子,以保持齿孔形状完好。也可待胶稍凝固后,放入4冰箱 10 多分钟,以加速胶的凝固。d. 加样前赶走点样孔中的气泡,点样时吸管头垂直,切勿碰坏凝胶孔壁,以免使带型不整齐。e. 一般情况下不必每点一个样品都换枪头,吸电泳缓冲液洗几次即可再点下一个样品。凝胶中含有EB ,切勿直接用手接触胶,废弃胶应集中处理,勿乱丢。思考题 :1 PCR 反应液中主
15、要成分是哪些?在PCR 反应过程中各起什么作用?2 为什么在 PCR 反应过程中,使用三个不同的温度变化?3 用 PCR 扩增目的基因,要想得到特异性产物需注意哪些事项?实验三 植物总 RNA 的提取一、实验目的通过本实验学习从植物组织中提取RNA 的方法二、实验原理RNA 是一类极易降解的分子,要得到完整的RNA ,必须最大限度地抑制提取过程中内源性及外源性核糖核酸酶对RNA 的降解。高浓度强变性剂异硫氰酸胍,可溶解蛋白质,破坏细胞结构,使核蛋白与核酸别离,失活RNA 酶,所以 RNA 从细胞中释放出来时不被降解。细胞裂解后,除了RNA ,还有 DNA 、蛋白质和细胞碎片,通过酚、氯仿等有机
16、溶剂处理得到纯化、均一的总RNA 。三、仪器、药品与试剂配方(一) 仪器1 低温离心机2 分光光度计精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页3 琼脂糖胶电泳系统, 用前先用 1% Na OH 溶液浸泡过夜 ,之后再用 DEPC 水浸泡冲洗。4 高压灭菌锅5 研钵、剪刀、一次性手套等(二) 药品1. 焦碳酸二乙酯 (DEPC) 2. 吗啉代丙烷磺酸(MOPS) 3. 异硫氰酸胍4. 醋酸钠 (NaAc) 5. 氯仿6. 苯酚7. 甲醛8. 乙醇9. 乙二胺四乙酸 (EDTA) 10. 琼脂糖11. 异丙醇(三) 试剂配方1
17、 0.1% DEPC 水0.1 ml DEPC 加入 100 ml 三蒸水中,振摇过夜,再湿热灭菌。2. 2 mol/L NaAc 、0.5 mol/L EDTA 、4 mol/L 异硫氰酸胍、4 mol/L LiCl等均用 DEPC 水配制。3. 5MOPS 电泳缓冲液 (pH 7.0) MOPS 0.1 mol/L NaAc 40 mmol/L EDTA 5 mmol/L 四、实验步骤(一)总 RNA 的提取方案一1. 实验前 10 天左右播种水稻种子,在3-4 叶期,剪取1.2 g 幼叶。放入研钵,在液氮中研磨成粉末状,移入10 mL 离心管。加入4 mol/L 异硫氰酸胍4 mL 苯酚
18、3 mL 2 mol/L NaAc (pH 4.8) 0.3 mL 氯仿0.6 mL 混匀,冰浴放置30 min。2. 4, 8000 r/min ,离心 13 min。3. 弃沉淀,取上清至另一干净无菌离心管中。4. 加入 2 倍体积无水乙醇,-70, 0.5 h。5. 4, 8000 r/min ,离心 13 min。6. 弃上清,在沉淀中加入1 mL 4 mol/L LiCl ,使其溶解。7. 移入 1.5 mL 离心管中,冰浴2 h。8. 4, 13000 r/min ,离心 15 min。9. 弃上清,在沉淀中加入400 uL DEPC 水,再加入400 uL 氯仿,混匀。10. 4
19、, 13000 r/min ,离心 6 min。11. 取上清 ,并加入 1/10 体积 3 mol/L NaAc ,2 倍体积无水乙醇,-20放置 30 min。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页12. 4, 13000 r/min ,离心 20 min。13. 将沉淀 RNA 用 70%乙醇洗涤2 次。14. 将沉淀 RNA 室温下稍干燥。15. 加 30 uL DEPC 水溶解, -70保存。(二)总 RNA 的提取方案二利用 TRIzol 提取液抽提RNA ,具体步骤如下:1. 取幼叶约250 mg 在液氮
20、中研磨至细粉,转入预冷的1.5 ml 离心管;2. 加入 1 ml TRIZOL提取液震荡摇匀;3. 室温放置5 min 后,加入0.5 ml 的氯仿,剧烈摇动离心管5 min;4. 在 8条件下, 12000 rpm 离心 15 min;5. 溶液分为两层,下层为酚氯仿浅红色液层,将上层液体移入干净离心管,加入0.5 ml 异丙醇在1530条件下,沉淀10 min;6. 然后在 , 28条件下, 12000 rpm 离心 10 min,RNA 沉淀管壁和底部;7. 去掉液体部分,加入1 ml 75%酒精洗 2 次;8. 风干后,加入25 l DEPC 处理过的水溶解RNA ,储藏于 -80冰
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