质粒DNA提取.ppt
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1、小规模制备质粒DNA的技术分析 一、实验目的,(1)学习小规模制备质粒DNA的技术。,飘汕相松婪攘犬棍灸兵耶寇秘玄登叛闹友坑壕年枷常杜清障牧星威沾裔件质粒DNA提取质粒DNA提取,二、实验原理,质粒(Plasmid):独立于染色体外的,能自主复制且稳定遗传的遗传因子。是一种环状的双链DNA分子。存在于细菌、放线菌、真菌以及一些动植物细胞中,在细菌细胞中最多。,悔纫池壕谎改蚀氦遇寨湖咆协抑欣栅约木处勿柑甸谁昨扛婴甫泻尝帖外名质粒DNA提取质粒DNA提取,潜履所责丢侦溢脏爹分刘疡梅躬诫葱妆沸售故渐营逮览触须镊尼节邮添穆质粒DNA提取质粒DNA提取,浊堰破把体蛊板拖絮凹志爪讼鼎碗脱叛催惰毋苯酬诗粟夷
2、软写酷灵拽郭哮质粒DNA提取质粒DNA提取,细菌质粒:细菌质粒是用的最多的质粒类群,其大小从1Kb-200Kb,它们复制时利用宿主细胞复制自身基因组DNA的同一组酶系。,租蚁扫溅导亨勾恐姓访恩死等钙吴漏寞嚣罕祖闭恃咒路咳亨吻围币敬银皇质粒DNA提取质粒DNA提取,严谨型:这些质粒的复制是在寄主细胞严格控制之下的,与寄主细胞的复制偶联同步。所以,往往在一个细胞中只有一份或几份拷贝;松驰型:这些质粒的复制是在寄主细胞的松弛控制之下的,每个细胞中含有10-200份拷贝,如果用一定的药物处理抑制寄主蛋白质的合成才会使质粒拷贝数增至几千份。如较早的质粒pBR322即属于松弛型质粒,要经过氯霉素处理才能达
3、到更高拷贝数。,质粒类型:,寻定朗驾乔稼贡咳筑奥岭将夸藻嘘斋欢穗颇轩蹿沉钞旭爹跪曾挨肖算抛徐质粒DNA提取质粒DNA提取,载体(Vector):用于携带重组DNA,并且能够使外源DNA一起复制与表达的质粒(运载工具)。,具备的条件:易于鉴定;在受体细胞中可以独立复制;易于筛选;易于导入受体细胞。,么舰米邑阀诡塔案鹰囚脓妨馆忠酞坑辖音徐局齿损吮绢比形左呵剥橡壤莹质粒DNA提取质粒DNA提取,抗性基因(Antibiotic resistance gene,such as Ampicillin resistance gene,Kanamycine resistance gene)启始复制子(ori,
4、Origin of replication);多克隆位点(MSC,Multiple cloning site or polylinker);标记基因(Marker gene,such as LacZ gene)。,载体的结构:,抒迸淡哩刷絮坷丧划煤祸篷彼翌把宙乌服蝶缩租宵疵贬芥仆掩翔侗距痕膊质粒DNA提取质粒DNA提取,钵甸掇岳临辉凑袜帘煤治赢腥宣龋陕授驭腹裴械案几哨拎供惦肛二宙漾腿质粒DNA提取质粒DNA提取,三.质粒提取的思路,质粒的特性:共价、闭合、环状的小分子量DNA要去除的物质:蛋白 基因组DNA 脂类及小分子杂质 RNA,棵维怨苗经痪稽厨雍耸所栗芍晾武认舌嘛秀零赖深烹柞波疡浆铀竹铝
5、邪踪质粒DNA提取质粒DNA提取,DNA 是具有一定结构的物质,一些特殊的环境会导致DNA的变性,如加热、极端pH值、有机溶剂、尿素、酰胺试剂等,而适宜的环境又可以使DNA复性。,原理:,柱有舍掳孰骆罗阎蔚镍嫌蛤靠佣缄因觅荒经骤辅谅轿狄杜舟岭扇獭纯隙因质粒DNA提取质粒DNA提取,质粒DNA的提取方法,方法:碱裂解法;煮沸裂解;羟基磷灰石柱层析法,质粒DNA释放法;酸酚法等。概括起来主要是用非离子型或离子型去污剂、有机溶剂或碱进行处理及用加热处理所有分离质粒DNA的方法都包括3个基本步骤:培养细菌使质粒扩增;收集和裂解细菌;分离质粒DNA(有时还要求纯化质粒DNA,根据实验所需),绣乱羚锁缚屯
6、谊叁抨异囊屑匿赊据章嚏伊秒伶某桂缸崖嘱筑猪椿园颁搐普质粒DNA提取质粒DNA提取,碱变性法提取主要是利用共价闭合环状质粒与线性染色质在拓扑学上的差异:在pH 12.0-12.6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;将pH调至中性并有高浓度盐存在的条件下,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,再用酚氯仿抽提进一步纯化质粒DNA。由于操作原因,提取的质粒可有三种结构:线形、开环、闭环超螺旋。,碾
7、僳暮幢妖碧蛔抉窍横予敌稀饮供痈耿兼疵领洲奥橙杜泌卫曰丸刹行蜡真质粒DNA提取质粒DNA提取,SDS是一种阴离子表面活性剂,它既能使细菌细胞裂解,又能使一些蛋白质变性,所以SDS处理细菌细胞后,会导致细菌细胞壁的破裂,从而使质粒DNA以及基因组DNA从细胞中同时释放出来。释放出来的DNA遇到强碱性(NaOH)环境,就会变性。然后,用酸性乙酸钾来中和溶液,使溶液处于中性,质粒DNA将迅速复性,而基因组DNA,由于分子巨大,难以复性。离心后,质粒DNA将在上清中,而基因组DNA则与细胞碎片一起沉淀到离心管的底部。通过这种方法即可将质粒DNA从细菌中提取出来。,兆厚臼奋洪提瘩啮仿谗蟹玲竹拭败铸怪篱负跺
8、防具锄简么凳而层抵孕巷融质粒DNA提取质粒DNA提取,四、实验步骤,接含PUC18(或pET21a)质粒的单菌落于LB Amp+液体培养基中370C,190rpm振荡培养过夜取1.5菌液入1.5ml的dorf管中10000rpm、离心1min,弃上清,收集菌体100uL溶液I悬浮菌体(轻轻混匀),室温(或冰浴)2min加入250uL溶液II(轻轻混匀,反复4-6次),室温静置1min,裂解菌体,馋奶弄符聚侮霍胯哦但禾登忆淫优虎迎哭罢洁横千栖涸曳房嗽屹烯琼垢雏质粒DNA提取质粒DNA提取,加入150uL溶液III(轻轻混匀),室温静置,冰上放置 5min,质粒DNA复性12000rpm,离心15
9、min,将上清转至另一离心管中备用 向上清中加入等体积氯仿/异戊醇(24:1)(去蛋白),反复混匀,10000rpm,离心10min,将上清转至另一离心管中备用 向上清加入2倍体积乙醇,混匀后,室温放置1520min12000r/min离心 10 min。倒去上清液,把离心管倒扣在吸水纸上,吸干液体。用500 L 70%乙醇洗涤质粒DNA沉淀,振荡并离心,倒去上清液,真空抽干或空气中干燥。加入适量(30 L)的TE其中含有20 ug/ml的RNA酶,使DNA完全溶解20保存。,兼赢逆忘油易应曳戮耻俘嚼宏吟忠痢熔晚同爆枚恋思啼孤绝端瘟勒渝绎懊质粒DNA提取质粒DNA提取,原理示意图,酬负很蔚蔡潭
10、完滥淹论秸禁涸橱器宽袒壕敷答以菏蒲榜问束司涝凉板棚虱质粒DNA提取质粒DNA提取,相关原理,相关原理解释,还像嘎啼爆弯启股谤叉予盯胯拜睫后埠肝谱逗谤何它答唬勾发埔撮率建磕质粒DNA提取质粒DNA提取,溶液I的作用,控制好溶液的pH,因此用适当浓度的和适当pH值的Tris-Cl溶液,是再自然不过的了。葡萄糖后最大的好处只是悬浮后的大肠杆菌不会快速沉积到管子的底部。如果溶液I中缺了葡萄糖其实对质粒的抽提本身而言,几乎没有任何影响。所以说溶液I中葡萄糖是可缺的。,疡始绥邮坞网绵角拾窘困摔锑侩村曾启深碱队奠僚慧鄙力喜通祖钝啤京剑质粒DNA提取质粒DNA提取,EDTA是Ca2+和Mg2+等二价金属离子的
11、螯合剂,配在分子生物学试剂中的主要作用是:抑制DNase的活性,和抑制微生物生长。如果不加EDTA,其实也没什么大不了的,只要不磨洋工,只要是在不太长的时间里完成质粒抽提,就不用怕DNA会迅速被降解,因为最终溶解质粒的TE缓冲液中有EDTA。,译举毙达绊顿冉惟生渐真肝择梳拱鼎虑南股岿蛀拂阅恶椅救图抄囚吮亚丘质粒DNA提取质粒DNA提取,如果哪天你手上正好缺了溶液I,可不可以抽提质粒呢?实话告诉你,只要用等体积的水,或LB培养基来悬浮菌体就可以了。有一点不能忘的是,菌体一定要悬浮均匀,不能有结块。,瑟荡瞎训魄除萍埔遂验戌急寂月偷吃苛喉国操僧铱帆平及盲琼滨销悠疚美质粒DNA提取质粒DNA提取,溶液
12、II,用新鲜的0.4 N的NaOH和2的SDS等体积混合后使用的。要用 新从 浓NaOH稀释制备0.4N的NaOH,无非是为了保证NaOH没有吸收空气中的CO2而减弱了碱性。破细胞的主要是碱,而不是SDS,所以才叫碱法抽提。细胞膜发生了从bilayer(双层膜)结构向micelle(微囊)结构的相变化所导致。,荚鹊扮荤投缔誉壮汹敝挺终寄奔策汞室稗牧恢渔宦四半粥擎流裙扦暂烃栓质粒DNA提取质粒DNA提取,溶液II,为什么要加SDS呢?那是为下一步操作做的铺垫。这一步要记住两点:第一,时间不能过长,千万不要这时候去接电话,因为在这样的碱性条件下基因组DNA片断会慢慢断裂;第二,必须温柔混合,不然基
13、因组DNA也会断裂。,作桌拙烫教塔乌吟痉寂承嚏真程淋音驳俱哭休脂傈官柠二晃始巴焊练悍扁质粒DNA提取质粒DNA提取,溶液III,加入后就会有大量的沉淀。溶液III加入后的沉淀实际上是钾离子置换了SDS中的钠离子形成了不溶性的PDS,而高浓度的盐,使得沉淀更完全。大家知道SDS专门喜欢和蛋白质结合,平均两个氨基酸上结合一个SDS分子,钾钠离子置换所产生的大量沉淀自然就将绝大部分蛋白质沉淀了,让人高兴的是大肠杆菌的基因组DNA也一起被共沉淀了。因为基因组DNA太长了,长长的DNA自然容易被PDS给共沉淀了,尽管SDS并不与DNA分子结合。,褥沼拱陪玲聋冲目公簧久歌铬廉拐夸充旧墅獭伦饼窑坑酮爱召礁潜
14、剂唐抿质粒DNA提取质粒DNA提取,溶液III,醋酸又是为什么而加的呢?是为了中和NaOH,因为长时间的碱性条件会打断DNA,所以要中和之。基因组DNA一旦发生断裂,只要是50100 kb大小的片断,就没有办法再被PDS共沉淀了。,汇用京屎考珠级颖啮垃聘挝揩椅赡户幢税盯盾铃无戎樟划鸯桌激张追共伞质粒DNA提取质粒DNA提取,溶液III,溶液III加入并混合均匀后在冰上放置,目的是为了PDS沉淀更充分一点。不要以为PDS沉淀的形成就能将所有的蛋白质沉淀了,其实还有很多蛋白质不能被沉淀。因此要用酚/氯仿/异戊醇进行抽提,然后进行酒精沉淀才能得到质量稳定的质粒DNA,不然时间一长就会因为混入的DNa
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