本科生实验指导.ppt
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1、实验指导实验指导指导老师:习欠云指导老师:习欠云实验十一实验十一外源基因在大肠杆菌中的表达外源基因在大肠杆菌中的表达实验目的实验目的 了解了解IPTGIPTG(异丙基(异丙基-D-D-硫代吡喃半乳糖)诱导硫代吡喃半乳糖)诱导的外源基因在大肠杆菌中的表达的原理,掌握外源的外源基因在大肠杆菌中的表达的原理,掌握外源基因在大肠杆菌中的表达及其检测技术。基因在大肠杆菌中的表达及其检测技术。实验原理实验原理 将外源基因克隆在含有将外源基因克隆在含有laclac启动子的表达载体中,让其在大启动子的表达载体中,让其在大肠杆菌中表达。肠杆菌中表达。没有加入没有加入IPTGIPTG诱导剂的时候,诱导剂的时候,l
2、aclac产生的阻遏蛋白与产生的阻遏蛋白与laclac操纵子结合,从而不能进行外源基因的转录和表达,而只有表操纵子结合,从而不能进行外源基因的转录和表达,而只有表达载体随大肠杆菌的增殖和复制:当加入达载体随大肠杆菌的增殖和复制:当加入IPTGIPTG后,阻遏蛋白不后,阻遏蛋白不能与操纵基因结合,则能与操纵基因结合,则DNADNA外源基因大量转录并高效表达。表达外源基因大量转录并高效表达。表达的蛋白可以通过的蛋白可以通过SDS-PAGESDS-PAGE(十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电(十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳)进行初步鉴定。泳)进行初步鉴定。LacLac启动子:它来自大肠杆菌的乳糖操纵子
3、,是启动子:它来自大肠杆菌的乳糖操纵子,是DNADNA分子分子上一段有方向的核苷酸序列,由阻遏蛋白基因上一段有方向的核苷酸序列,由阻遏蛋白基因(LacILacI)、启、启动基因动基因(P)(P)、操纵基因、操纵基因(O)(O)和编码和编码3 3个与乳糖利用有关的酶个与乳糖利用有关的酶的基因结构所组成。的基因结构所组成。LacLac启动子受分解代谢系统的正调控启动子受分解代谢系统的正调控和阻遏物的负调控。正调控通过和阻遏物的负调控。正调控通过CAP(cataboliteCAP(catabolite gene gene activation protein)activation protein)因
4、子和因子和cAMPcAMP来激活启动子,促使转来激活启动子,促使转录进行。负调控则是由调节基因产生录进行。负调控则是由调节基因产生LacZLacZ阻遏蛋白,该阻阻遏蛋白,该阻遏蛋白能与操纵基因结合阻止转录。乳糖及某些类似物如遏蛋白能与操纵基因结合阻止转录。乳糖及某些类似物如IPTGIPTG可与阻遏蛋白形成复合物,使其构型改变,不能与可与阻遏蛋白形成复合物,使其构型改变,不能与O O基因结合,从而解除这种阻遏,诱导转录发生。基因结合,从而解除这种阻遏,诱导转录发生。乳糖启动子乳糖启动子实验内容实验内容材料:材料:大肠杆菌菌株大肠杆菌菌株DH5和和BL21以及表达载体以及表达载体PET-32PET
5、-32(+)主要试剂:主要试剂:LB LB平板(含平板(含5050g/mlg/ml的卡那霉素),的卡那霉素),100mMIPTG,10mg/ml100mMIPTG,10mg/ml的溶菌酶(的溶菌酶(10mM Tris-10mM Tris-HCl,pH8.0HCl,pH8.0配制)。配制)。Amp Amp(氨苄青霉素)贮存液:用三蒸水配成(氨苄青霉素)贮存液:用三蒸水配成100mg/ml,100mg/ml,用用0.22m0.22m滤膜过滤除菌,分装滤膜过滤除菌,分装后后-20-20保存。保存。LB LB液体培养基:液体培养基:10g Trptone,5g Yest Extract,10g NaC
6、l,10g Trptone,5g Yest Extract,10g NaCl,加去离子水定容至加去离子水定容至1000ml,1000ml,高压灭菌,冷却后高压灭菌,冷却后44保存。保存。LA LA液体培养基:液体培养基:10g Trptone,5g Yest Extract,10g NaCl,10g Trptone,5g Yest Extract,10g NaCl,加去离子水定容至加去离子水定容至1000ml,1000ml,高压灭菌,待灭菌好的培养基温的度降至高压灭菌,待灭菌好的培养基温的度降至6060左右时,加入左右时,加入AmpAmp至浓度至浓度100g/ml100g/ml,44保存。保存
7、。LB LB固体培养基:在固体培养基:在LBLB液体培养基中加入琼脂粉至终浓度液体培养基中加入琼脂粉至终浓度1.5%1.5%(w wv)v),高压灭菌,冷却至约,高压灭菌,冷却至约5050后分装如灭菌平皿中,后分装如灭菌平皿中,凝固后凝固后44保存。保存。LA LA固体培养基:待灭菌好的固体培养基:待灭菌好的LBLB固体培养基的温度降至固体培养基的温度降至6060左右时,加入左右时,加入AmpAmp至终浓度至终浓度100g/ml100g/ml,摇匀后分装入灭菌平,摇匀后分装入灭菌平皿中,凝固后皿中,凝固后44保存。保存。50 50TAE:750mlTAE:750ml去离子水中加入去离子水中加入
8、242gTris,57.1ml 242gTris,57.1ml 乙酸,乙酸,NaNa2 2EDTA 37.2g,EDTA 37.2g,用去离子水定容至用去离子水定容至1000ml1000ml。IPTG IPTG(1mol1molL):8mlL):8ml去离子水溶解去离子水溶解2.3831gIPTG2.3831gIPTG后定容至后定容至10ml10ml,再用,再用0.220.22mm滤膜过滤除菌分装入滤膜过滤除菌分装入1.5ml Eppendenf1.5ml Eppendenf灭灭菌离心管中,菌离心管中,-20-20保存。保存。实验仪器与设备实验仪器与设备 空气摇床,生化生化陪养箱空气摇床,生化
9、生化陪养箱 Eppendenf 5804R Eppendenf 5804R 低温高速离心机低温高速离心机 Eppendenf Gentrifuge 5410D Eppendenf Gentrifuge 5410D 台式高速离心机台式高速离心机 Eppendenf BiopHotometer Eppendenf BiopHotometer METTLER TOLEDO AB204-E METTLER TOLEDO AB204-E分析天平分析天平 TS-1 TS-1脱色摇床脱色摇床 超净工作台超净工作台 水浴摇床水浴摇床 垂直电泳槽垂直电泳槽 凝胶成像系统凝胶成像系统 操作步骤操作步骤1 1 大肠
10、杆菌大肠杆菌BL-21BL-21感受态细胞的制备。感受态细胞的制备。2 2 重组质粒重组质粒pET-32pET-32(+)-actRBactRB转化到大肠杆菌转化到大肠杆菌BL-21BL-21细细胞。胞。3 3 将含有重组表达载体将含有重组表达载体pET-pET-3232(+)-actRBactRB和空表达载和空表达载体体pET-32(+)pET-32(+)的大肠杆菌的大肠杆菌BL21BL21划线接种在划线接种在LBLB平板上,平板上,3737培养过夜,直至平板上生出菌落。培养过夜,直至平板上生出菌落。4 4 挑取单菌落至挑取单菌落至5mlLB5mlLB液体培养基中,培养至液体培养基中,培养至
11、OD600=0.6OD600=0.6左右,左右,44放置过夜。放置过夜。5 5 将将LB-PET-LB-PET-3232(+)-actRBactRB菌液接种到菌液接种到3mlLA3mlLA液体培养液体培养基中,基中,3737,200rpm200rpm振摇培养过夜。振摇培养过夜。6 6 取取100L100L培养过夜的菌液接种到培养过夜的菌液接种到3mlLA3mlLA液体培养液中,液体培养液中,3737,200rpm200rpm振摇培养至振摇培养至OD600OD600至至0.6-0.80.6-0.8时,加入时,加入1M1M的的IPTG,IPTG,使使IPTGIPTG终浓度分别为终浓度分别为1mM,
12、1mM,置置3737摇床继续诱导培养摇床继续诱导培养6h6h,收集菌体置,收集菌体置-20-20保存备用。保存备用。7 7 另取不含目的基因片段的质粒另取不含目的基因片段的质粒pET-32pET-32(+)转化转化BL21BL21感感受态细胞做相同处理,加受态细胞做相同处理,加IPTGIPTG诱导诱导6h6h作对照。作对照。注意事项注意事项1 1 大肠杆菌的表达水平与大肠杆菌的表达水平与IPTGIPTG浓度、诱导时间、温度以及宿浓度、诱导时间、温度以及宿主菌的生长状体有关。当表达量不高时,可以调节主菌的生长状体有关。当表达量不高时,可以调节IPTGIPTG的的浓度、诱导时间和温度,甚至重新转化
13、。浓度、诱导时间和温度,甚至重新转化。2 2 菌液的菌液的ODOD值要摇到值要摇到0.6-0.80.6-0.8,否则会直接影响到蛋白的表,否则会直接影响到蛋白的表达量。达量。思考题思考题1 1、哪些因素会影响大肠杆菌的表达?、哪些因素会影响大肠杆菌的表达?2 2、IPTGIPTG诱导蛋白表达原理?诱导蛋白表达原理?实验十二实验十二目标蛋白的目标蛋白的PAGE检测检测实验目的实验目的 了解蛋白质分离纯化及检测方法了解蛋白质分离纯化及检测方法实验原理实验原理 不同的蛋白质分子具有不同的电荷和分子量。蛋白质在强阴不同的蛋白质分子具有不同的电荷和分子量。蛋白质在强阴离子去污剂离子去污剂SDSSDS与某
14、一还原剂(如二巯基乙醇)共同作用下并加热与某一还原剂(如二巯基乙醇)共同作用下并加热使蛋白质解离后,变性的蛋白质与使蛋白质解离后,变性的蛋白质与SDSSDS结合并因此而带负电荷,不结合并因此而带负电荷,不同的蛋白质结合同的蛋白质结合SDSSDS的量仅与分子量成正比而与氨基酸的序列无关,的量仅与分子量成正比而与氨基酸的序列无关,在在SDS-PAGESDS-PAGE电泳时,蛋白质在聚丙烯酰胺中的迁移率仅仅取决于电泳时,蛋白质在聚丙烯酰胺中的迁移率仅仅取决于蛋白质的分子量。蛋白质的分子量。聚丙烯酰胺凝胶电泳由丙烯酰胺单体和交联体聚丙烯酰胺凝胶电泳由丙烯酰胺单体和交联体N,NN,N-亚甲基亚甲基双丙烯
15、酰胺在催化剂作用下,形成三维网状结构。凝胶电泳不仅双丙烯酰胺在催化剂作用下,形成三维网状结构。凝胶电泳不仅具有分辨不同分子量蛋白质的作用,还具有浓缩作用。由于不连具有分辨不同分子量蛋白质的作用,还具有浓缩作用。由于不连续缓冲系统具有把样品中的续缓冲系统具有把样品中的SDS-SDS-多肽复合物全部浓缩于极小体积多肽复合物全部浓缩于极小体积的能力,从而提高了分辨率。采用考马斯亮蓝快速染色,可以及的能力,从而提高了分辨率。采用考马斯亮蓝快速染色,可以及时观察电泳分离的效果。时观察电泳分离的效果。实验试剂实验试剂 30%30%(w w/v/v)凝胶贮存液:丙烯酰胺)凝胶贮存液:丙烯酰胺29g29g,亚
16、甲基双丙烯酰,亚甲基双丙烯酰胺胺1g1g,加,加ddHddH2 2O O溶至溶至100ml100ml,用新华,用新华3 3号滤纸过滤,棕色瓶中号滤纸过滤,棕色瓶中44保存,(丙烯酰胺具有神经毒性,操作时要戴手套和口保存,(丙烯酰胺具有神经毒性,操作时要戴手套和口罩)。罩)。1.5mol/L pH8.8 Tris-HCl 1.5mol/L pH8.8 Tris-HCl、0.5mol/L pH6.8 Tris-HCl0.5mol/L pH6.8 Tris-HCl、10%SDS10%SDS、10%10%过硫酸铵、过硫酸铵、TEMEDTEMED。Tris-Tris-甘氨酸电泳缓冲液,甘氨酸电泳缓冲液,
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