基因工程的主要操作技术及原理.ppt
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1、基因工程的主要操作技术及原理现在学习的是第1页,共79页DNADNA提取提取oo总总总总DNADNADNADNA提取提取提取提取n n1 1 1 1、植物总植物总DNADNADNADNA提取提取提取提取n n2 2 2 2、动物总、动物总DNADNADNADNA提取提取n n3 3 3 3、大肠杆菌总、大肠杆菌总、大肠杆菌总、大肠杆菌总DNADNADNADNA提取提取n4 4、质粒、质粒DNADNA提取提取现在学习的是第2页,共79页总总DNADNA提取提取ooDNADNADNADNA的应用的应用的应用的应用oo构建基因组文库:构建基因组文库:构建基因组文库:构建基因组文库:100kb100k
2、booSouthernSouthernSouthernSouthern杂交杂交杂交杂交(包括包括RFLP)50kbRFLP)50kbRFLP)50kbRFLP)50kbooPCRPCRPCRPCR分离基因等分离基因等 50kb50kb现在学习的是第3页,共79页1.1.1.1.因材施提因材施提因材施提因材施提2.2.2.2.根据不同研究需要,保证结构的相应完整性根据不同研究需要,保证结构的相应完整性根据不同研究需要,保证结构的相应完整性根据不同研究需要,保证结构的相应完整性3.3.3.3.尽量排除其它大分子成分的污染尽量排除其它大分子成分的污染尽量排除其它大分子成分的污染尽量排除其它大分子成分
3、的污染(蛋白质、多蛋白质、多蛋白质、多蛋白质、多糖及糖及糖及糖及RNARNARNARNA等等等等)4.4.保证提取样品中不含对酶有抑制作用的有保证提取样品中不含对酶有抑制作用的有机溶剂及高浓度的金属离子机溶剂及高浓度的金属离子在在DNADNA提取过程中应做到提取过程中应做到现在学习的是第4页,共79页1 1、植物细胞总、植物细胞总DNADNA提取提取o总原则:总原则:oo取材(尽量新鲜)取材(尽量新鲜)取材(尽量新鲜)取材(尽量新鲜)-液氮研磨液氮研磨液氮研磨液氮研磨-裂解裂解裂解裂解-去蛋去蛋去蛋去蛋白和细胞物白和细胞物白和细胞物白和细胞物-浓缩。浓缩。浓缩。浓缩。现在学习的是第5页,共79
4、页(1 1)CTABCTAB法:法:CTAB(cetyltriethyl ammonium CTAB(cetyltriethyl ammonium bromide)(bromide)(十六烷基三甲基溴化铵十六烷基三甲基溴化铵)oo原理:原理:原理:原理:CTAB CTAB CTAB CTAB是一种阳离子去污剂,可溶解细胞膜并能与核酸是一种阳离子去污剂,可溶解细胞膜并能与核酸是一种阳离子去污剂,可溶解细胞膜并能与核酸是一种阳离子去污剂,可溶解细胞膜并能与核酸形成复合物,该复合物在高盐溶液中形成复合物,该复合物在高盐溶液中形成复合物,该复合物在高盐溶液中形成复合物,该复合物在高盐溶液中(0.7mo
5、l/L NaCl)(0.7mol/L NaCl)(0.7mol/L NaCl)(0.7mol/L NaCl)是可溶是可溶是可溶是可溶的,当降低溶液盐浓度到的,当降低溶液盐浓度到的,当降低溶液盐浓度到的,当降低溶液盐浓度到0.3mol/L NaCl0.3mol/L NaCl0.3mol/L NaCl0.3mol/L NaCl时,从溶液中沉淀,时,从溶液中沉淀,时,从溶液中沉淀,时,从溶液中沉淀,通过离心就可将其与蛋白,多糖类物质分开,在经过有机溶剂抽通过离心就可将其与蛋白,多糖类物质分开,在经过有机溶剂抽通过离心就可将其与蛋白,多糖类物质分开,在经过有机溶剂抽通过离心就可将其与蛋白,多糖类物质分
6、开,在经过有机溶剂抽提,去除蛋白,多糖,酚类等杂质。最后通过乙醇或异丙醇沉淀提,去除蛋白,多糖,酚类等杂质。最后通过乙醇或异丙醇沉淀提,去除蛋白,多糖,酚类等杂质。最后通过乙醇或异丙醇沉淀提,去除蛋白,多糖,酚类等杂质。最后通过乙醇或异丙醇沉淀DNADNADNADNA。ooCTABCTABCTABCTAB溶于乙醇或异丙醇进而除去溶于乙醇或异丙醇进而除去溶于乙醇或异丙醇进而除去溶于乙醇或异丙醇进而除去 在高离子强度的溶液中在高离子强度的溶液中在高离子强度的溶液中在高离子强度的溶液中(0.7mol/L NaCl)(0.7mol/L NaCl)(0.7mol/L NaCl)(0.7mol/L NaC
7、l),CTABCTABCTABCTAB与蛋白质和多聚糖形成复合物,不与蛋白质和多聚糖形成复合物,不与蛋白质和多聚糖形成复合物,不与蛋白质和多聚糖形成复合物,不能沉淀核酸。能沉淀核酸。能沉淀核酸。能沉淀核酸。ooCTABCTABCTABCTAB溶液在低于溶液在低于溶液在低于溶液在低于15151515时会形成沉淀析出,因此,在将其加入冰时会形成沉淀析出,因此,在将其加入冰时会形成沉淀析出,因此,在将其加入冰时会形成沉淀析出,因此,在将其加入冰冷的植物材料之前必须预热,且离心时温度不要低于冷的植物材料之前必须预热,且离心时温度不要低于冷的植物材料之前必须预热,且离心时温度不要低于冷的植物材料之前必须
8、预热,且离心时温度不要低于15151515。另外,。另外,。另外,。另外,它还能保护它还能保护它还能保护它还能保护DNADNADNADNA不受内源核酸酶的降解。不受内源核酸酶的降解。不受内源核酸酶的降解。不受内源核酸酶的降解。现在学习的是第6页,共79页高盐提取高盐提取-低盐沉淀低盐沉淀-高盐溶解高盐溶解-乙醇沉淀乙醇沉淀oo经典的经典的经典的经典的CTABCTABCTABCTAB法使用两种缓冲液,法使用两种缓冲液,法使用两种缓冲液,法使用两种缓冲液,oo高盐提取缓冲液:高盐提取缓冲液:高盐提取缓冲液:高盐提取缓冲液:1 1 1 1(冷冻干燥材料)或(冷冻干燥材料)或2 2 2 2CTABCT
9、ABCTABCTAB(新鲜材料)、(新鲜材料)、(新鲜材料)、(新鲜材料)、0.7mol0.7mol0.7mol0.7mol或或或或1.4mol/L NaCl1.4mol/L NaCl1.4mol/L NaCl1.4mol/L NaClo沉淀缓冲液:沉淀缓冲液:1 1 1 1CTABCTABCTABCTAB,不含,不含,不含,不含NaclNaclNaclNacl现在学习的是第7页,共79页操作步骤操作步骤o1、取幼嫩的植物叶片(3-5g)剪碎液氮研磨成粉,转入1.5ml离心管内。加入等体积的65预热的DNA提取缓冲液置于65的恒温水浴摇床上1-2h(1.5h)。o2、加入等体积的氯仿:异戊醇(
10、24:1),轻轻上下颠倒5分钟,静置5分钟,之后于12000rpm离心10分钟。3、吸取上层水相,重复步骤2一次。o4、吸取上层水相,加入预冷2/3体积的异丙醇,轻缓颠倒2分钟并置-20冰箱内10min,待DNA沉淀后于12000rpm离心收集,收集的DNA于70%乙醇中洗2-3次。将弃去乙醇风干后的DNA加适量水使其溶解。现在学习的是第8页,共79页o5、待DNA完全溶解后加入1-2l不含RNAaseA(10mg/ml),37保温1h以除去DNA中的RNA。6、于Eppendorf管中加入1mL氯仿:异戊醇(24:1)轻轻上下颠倒10分钟后10000rpm离心10分钟。o7、吸取上层水相并先
11、后加入1/10体积的3M醋酸钠及2倍总体积的预冷的无水乙醇,接着置于-20冰箱,10分钟后10000rpm离心10分钟,弃去无水乙醇,加入70乙醇洗涤2-3次,风干,最后将DNA溶于适量(200-500l)TE中。o8、待DNA完全溶解后进行1%琼脂糖凝胶电泳,检查DNA的质量并据已知的DNA 分子量标准估计其浓度。调整浓度后的DNA置于-20备用。现在学习的是第9页,共79页CTABCTAB法的优点法的优点o能很好地去除糖类杂质对于含糖较高的材料可优能很好地去除糖类杂质对于含糖较高的材料可优先使用。先使用。oo在提取时能同时得到高质量的在提取时能同时得到高质量的在提取时能同时得到高质量的在提
12、取时能同时得到高质量的DNADNA及及及及RNARNARNARNA。可根据。可根据。可根据。可根据需要分别进行纯化,如只需要需要分别进行纯化,如只需要需要分别进行纯化,如只需要需要分别进行纯化,如只需要DNADNADNADNA,则可用,则可用,则可用,则可用RNaseRNaseRNaseRNase(核糖核酸酶)水解掉(核糖核酸酶)水解掉RNARNARNARNA。现在学习的是第10页,共79页(2)SDS(2)SDS法法 n利用高浓度的利用高浓度的SDSSDS,在较高温度,在较高温度,在较高温度,在较高温度(55(55(55(5565)65)65)65)条条条条件下裂解细胞,使染色体离析,蛋白质
13、变性,释件下裂解细胞,使染色体离析,蛋白质变性,释件下裂解细胞,使染色体离析,蛋白质变性,释件下裂解细胞,使染色体离析,蛋白质变性,释放出核酸,然后采用提高盐浓度及降低温度的做放出核酸,然后采用提高盐浓度及降低温度的做放出核酸,然后采用提高盐浓度及降低温度的做放出核酸,然后采用提高盐浓度及降低温度的做法使蛋白质及多糖杂质沉淀法使蛋白质及多糖杂质沉淀法使蛋白质及多糖杂质沉淀法使蛋白质及多糖杂质沉淀(最常用的是加入最常用的是加入最常用的是加入最常用的是加入5mol5mol5mol5molL L L L的的的的KAcKAcKAcKAc于冰上保温,在低温条件下于冰上保温,在低温条件下于冰上保温,在低温
14、条件下于冰上保温,在低温条件下KACKACKACKAC与蛋白质及多糖结合成不溶物与蛋白质及多糖结合成不溶物与蛋白质及多糖结合成不溶物与蛋白质及多糖结合成不溶物),离心除去沉淀,离心除去沉淀,离心除去沉淀,离心除去沉淀后,上清液中的后,上清液中的后,上清液中的后,上清液中的DNADNADNADNA用酚氯仿抽提,反复抽用酚氯仿抽提,反复抽用酚氯仿抽提,反复抽用酚氯仿抽提,反复抽提后用乙醇沉淀水相中的提后用乙醇沉淀水相中的提后用乙醇沉淀水相中的提后用乙醇沉淀水相中的DNADNADNADNA。现在学习的是第11页,共79页操作步骤操作步骤o1.将1g植物材料于液氮速冻,然后在研钵中将其磨碎,将粉末转至
15、2 ml离心管中。o2.加入1.2ml预热至65的提取缓冲液(3V),轻缓振荡混匀,加入120l 20%SDS(达到终浓度2%),混匀,置65水浴中放置30分钟,不时颠倒混匀。o3.加入0.45ml 5M的醋酸钾(1/10V),混匀,冰浴20分钟,在10000 rpm离心20 min。需要的话,Miracloth纱布过滤除去沉淀,取上清液转入另一离心管中。o4.加入等体积氯仿:异戊醇(24:1),轻轻颠倒混匀,12000 rpm离心15 min。现在学习的是第12页,共79页o5.转移上清液到另一新离心管中,加入0.7V冰预冷异丙醇,轻轻颠倒混匀,(见丝状沉淀)-20放置30分钟沉淀核酸。o6
16、.25,12000 rpm,离心10 min,收集沉淀。o7.弃上清,70乙醇洗两次。o8.凉干DNA,溶于50 l ddH2O(或TE buffer),4保存备用。现在学习的是第13页,共79页SDS SDS 法的优缺点法的优缺点oo优点:优点:优点:优点:SDSSDS法操作简单、温和,也可提取到分子量较法操作简单、温和,也可提取到分子量较法操作简单、温和,也可提取到分子量较法操作简单、温和,也可提取到分子量较高的高的高的高的DNADNADNADNA。oo缺点:产物含糖类杂质较多。缺点:产物含糖类杂质较多。缺点:产物含糖类杂质较多。缺点:产物含糖类杂质较多。oo该方法所得的该方法所得的该方法
17、所得的该方法所得的DNADNADNADNA样品也可直接用于样品也可直接用于SouthernSouthernSouthernSouthern杂交,杂交,杂交,杂交,但在限制性内切酶消化时需加大酶用量,并适当延长但在限制性内切酶消化时需加大酶用量,并适当延长但在限制性内切酶消化时需加大酶用量,并适当延长但在限制性内切酶消化时需加大酶用量,并适当延长反应时间。反应时间。反应时间。反应时间。现在学习的是第14页,共79页2 2、动物细胞总、动物细胞总DNADNA提取提取o取材,液氮研磨,裂解,去蛋白和细胞物,浓取材,液氮研磨,裂解,去蛋白和细胞物,浓缩。缩。oo裂解采用:裂解采用:裂解采用:裂解采用:
18、SDSSDSSDSSDS和蛋白酶和蛋白酶 K K K K。现在学习的是第15页,共79页操作步骤操作步骤1.1.切取组织切取组织5g5g5g5g左右左右,剔除结缔组织剔除结缔组织剔除结缔组织剔除结缔组织,吸水纸吸干血液吸水纸吸干血液吸水纸吸干血液吸水纸吸干血液,剪碎放入研钵剪碎放入研钵剪碎放入研钵剪碎放入研钵(越细越好越细越好越细越好越细越好)。2.2.2.2.倒入液氮倒入液氮倒入液氮倒入液氮,磨成粉末磨成粉末磨成粉末磨成粉末,加加加加10ml10ml10ml10ml分离缓冲液。分离缓冲液。分离缓冲液。分离缓冲液。3.3.3.3.加加加加1ml 10%SDS,1ml 10%SDS,1ml 10
19、%SDS,1ml 10%SDS,混匀混匀,此时样品变得很粘稠。此时样品变得很粘稠。此时样品变得很粘稠。此时样品变得很粘稠。4.4.4.4.加加加加50ul50ul50ul50ul或或或或1mg 1mg 蛋白酶蛋白酶 K,37K,37K,37K,37保温保温保温保温1-21-2小时小时小时小时,直到直到直到直到组织完全解体。组织完全解体。组织完全解体。组织完全解体。5.5.5.5.加加加加1ml 5mol/L NaCl,1ml 5mol/L NaCl,1ml 5mol/L NaCl,1ml 5mol/L NaCl,混匀混匀混匀混匀,10000rpm,10000rpm离心数秒钟。离心数秒钟。离心数
20、秒钟。离心数秒钟。6.6.6.6.取上清液于新离心管,用等体积酚取上清液于新离心管,用等体积酚取上清液于新离心管,用等体积酚取上清液于新离心管,用等体积酚:氯仿氯仿氯仿氯仿:异戊醇异戊醇(25:24:1)(25:24:1)(25:24:1)(25:24:1)抽提。待分层后抽提。待分层后抽提。待分层后抽提。待分层后,10000rpm,10000rpm,10000rpm,10000rpm离心离心离心离心 5 5 5 5分钟。分钟。分钟。分钟。现在学习的是第16页,共79页7.7.7.7.取上清加取上清加取上清加取上清加1/10 1/10 1/10 1/10 体积体积3mol/L NaAc,3mol
21、/L NaAc,3mol/L NaAc,3mol/L NaAc,及及及及2 2 2 2倍体积无水倍体积无水乙醇颠倒混合沉淀乙醇颠倒混合沉淀DNADNADNADNA。室温下静止。室温下静止10-2010-2010-2010-20分钟,分钟,DNADNADNADNA沉淀形成白色絮状物。沉淀形成白色絮状物。沉淀形成白色絮状物。沉淀形成白色絮状物。8.8.8.8.4444,12000 g12000 g12000 g12000 g离心离心离心离心1010分钟,弃上清。分钟,弃上清。分钟,弃上清。分钟,弃上清。9.9.9.9.70%70%70%70%乙醇洗涤;乙醇洗涤;乙醇洗涤;乙醇洗涤;4444,120
22、00 g12000 g12000 g12000 g离心离心离心离心5 5分钟,弃上分钟,弃上分钟,弃上分钟,弃上清,重复本步骤清,重复本步骤清,重复本步骤清,重复本步骤1 1次。次。次。次。10.10.自然干燥后加入自然干燥后加入1TE1TE1TE1TE或超纯水或超纯水或超纯水或超纯水30-50l30-50l,4 4 or-20or-20保存。保存。保存。保存。现在学习的是第17页,共79页3 3、大肠杆菌总、大肠杆菌总DNADNA提取提取oo基本思路:基本思路:基本思路:基本思路:oo(1 1 1 1)a culture of bacteria is grown and then a cul
23、ture of bacteria is grown and then harvested harvested o(2 2)the cells are broken open to release the cells are broken open to release their contentstheir contents现在学习的是第18页,共79页oo裂解裂解裂解裂解oo机械裂解机械裂解机械裂解机械裂解oo化学裂解:溶菌酶化学裂解:溶菌酶化学裂解:溶菌酶化学裂解:溶菌酶 or EDTA or both SDSor EDTA or both SDS现在学习的是第19页,共79页oo(3)t
24、his cell extract is treated to remove all(3)this cell extract is treated to remove all(3)this cell extract is treated to remove all(3)this cell extract is treated to remove all component except the DNAcomponent except the DNAcomponent except the DNAcomponent except the DNAn去蛋白:酚氯仿抽提去蛋白:酚氯仿抽提oo(4)The
25、 resulting DNA solution is concentrated(4)The resulting DNA solution is concentrated(4)The resulting DNA solution is concentrated(4)The resulting DNA solution is concentratedn n浓缩:乙醇,加单价阳离子,如浓缩:乙醇,加单价阳离子,如浓缩:乙醇,加单价阳离子,如浓缩:乙醇,加单价阳离子,如Na+Na+Na+Na+n n-20-20-20-20放置放置放置放置,离心。离心。离心。离心。现在学习的是第20页,共79页现在学习
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