沈四维 毕业论文.doc
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1、 SHANGHAI UNIVERSITY 毕业设计(论文)UNDERGRADUATE PROJECT (THESIS) 题 目: 四种核酸染料在琼脂糖凝胶 电泳中染色特性的比较分析学 院 生命科学学院 专 业 生物工程 学 号 09123303 学生姓名 沈四维 指导教师 华子义 起讫日期 02-25-06-04 毕业设计(论文)任务书指导教师 华子义 课题名称 四种核酸染料在琼脂糖凝胶电泳中 染色特性的比较分析作业期限 2 月 25 日起 6 月 4 日止接受单位 上海大学生命科学学院 学生姓名 沈四维 学 号 09123303 所在专业 生物工程 二O 年 月 日(一)课题来源、意义与主要
2、内容:(注明自拟、科研、科技服务类别及任务提出单位)课题来源:生产实践意义与主要内容:核酸电泳作为分离、纯化、鉴别核酸的重要方法,是分子生物学的核心技术之一。核酸电泳常用溴化乙锭(EB)作染料。但EB具有成本高、毒性强、强致突变性、环境污染严重等缺点。本实验旨在通过将3种新型染料分别用于电泳染色,与传统染料EB对比,找出既染色效果好,又毒性小,不具致突变性的核酸染料,以期能替代EB成为实验用的普通染料。(二)目的要求和主要技术指标: 实验将选用新型染料GenGreen、GelRed、SYBR Green,以及传统染料EB,分别在缓冲液TAE和TBE中进行电泳,进行灵敏度、染色效果等方面的对比。
3、各方综合,选出最佳染料,确保改进后的方法不仅经济实用、操作简便、条带清晰、定量灵敏,而且毒性低,更好地确保操作人员的健康和周围环境的安全。(三)进度计划:2-253-5 查阅文献资料。3-63-8 预实验,确定DNA的浓度梯度。3-93-29 以TAE为缓冲液,分别以4种染料染色,电泳。(胶染法、泡染法)4-14-30 以TBE为缓冲液,分别以4种染料染色,电泳。(胶染法、泡染法)5-16-4 写论文,准备答辩。 (四) 主要文献、资料和参考书:EB、银染和SYBR Green在DNA显示中的比较琼脂糖凝胶电泳常见问题的分析核酸染料的应用研究课题3中核酸染料应用于细菌脉冲场凝胶电泳染色的比较分
4、析EB和SYBR Green染色方法的比较(五)审批意见:系(教研室)负责人: 20 年 月 日(六)学生意见: 学生签名: 20 年 月 日(七)课题变动情况:负责人: 20 年 月 日(八)注意事项:1. 本任务书一式三份。(一)、(二)、(三)、(四)各项一般应在毕业作业开始前二周由指导教师认真填写,经系(教研室)负责人审查批准后,一份留系备查,一份由指导教师保存,一份下达给学生。2. 学生应在导师指导下,根据本任务书的要求具体制订实施计划,并积极完成任务。3. 课题内容如有变动,需经所属系或接受单位负责人同意。 毕业设计(论文)开题报告学 院 生命科学专 业 生物工程学 号 09123
5、303姓 名 沈四维指导教师 华子义日 期 二 13年 3 月 1 日课题名称四种核酸染料在琼脂糖凝胶电泳中染色特性的比较分析课题来源生产实践一、课题背景及意义(课题的立题依据及研究意义)近年来分子生物学得到了迅速发展,聚合酶链式反应(PCR)是公认的一种简便、准确的核酸定量检测技术。核酸电泳作为分离、纯化、鉴别核酸的重要方法,是分子生物学的核心技术之一。然而,它所能检测的极限及精确度依赖于现实DNA的染色方法。核酸电泳常用溴化乙锭(EB)作染料。EB能使凝胶中的DNA合RNA很好得着色,但EB具有成本高、毒性强、强致突变性、环境污染严重等缺点。本实验旨在通过将3种新型染料分别用于电泳染色,与
6、传统染料EB对比,找出既染色效果好,又毒性小,不具致突变性的核酸染料,以期能替代EB成为实验用的普通染料。二、课题研究现状及发展趋势(课题研究领域的发展现状及可能的发展方向)现在研究者正在不断研究推出既染色效果好,又不具有致突变性的核酸染料,以期能替代EB成为实验用的普通染料,从而减少由EB染色带来的环境污染。如:GoldView、GelRed、GenGreen、SYBR Green等。其中,GoldView的灵敏度与EB相当,使用方法与EB相同,而毒性低于EB。SYBR Green的灵敏度为EB的十倍,使用方法与EB相同,且几乎无毒,不具有致突变性,可用于凝胶中的核酸染色,也可用于对细胞中的
7、核酸染色,但价格比较昂贵。该领域可能的发展方向是:EB将被逐渐替代,甚至淘汰。将有经济实用、操作简便、条带清晰、定量灵敏、相关性好、样品用量少、时间成本低、而且更好地保障工作人员的健康和周围环境安全的染料,并形成标准化操作方案。三、研究内容及研究目标(对研究的内容进行说明,并阐明要达到的目标) 实验将选用新型染料GenGreen、GelRed、SYBR Green,以及传统染料EB,分别在缓冲液TAE和TBE中进行电泳,进行灵敏度、染色效果等方面的对比。各方综合,选出最佳染料,确保改进后的方法不仅经济实用、操作简便、条带清晰、定量灵敏,而且毒性低,更好地确保操作人员的健康和周围环境的安全。四、
8、预计的研究难点(课题研究过程中可能遇到的理论难题或技术难点)保证实验的平行性。在实用不同的核酸染料电泳时,要保证其他的条件不变。如:相同的缓冲液、DNA、PH、温度等。点样时要快而精准,防止点入的样品溢出,飘散到缓冲液中,影响实验准确性。五、创新点(选题、观点、理论、材料、方法等创新点)通过查阅大量文献,还未发现同时比较GenGreen、GelRed、SYBR Green,以及传统染料EB这四种核酸染料的先例。在染色方法上,选用胶染法和泡染法两种方法。选择了不同的缓冲液:TAE和TBE。六、进度计划(根据研究内容及研究目标所预计的进度安排)2-253-5 查阅文献资料。3-63-8 预实验,确
9、定DNA的浓度梯度。3-93-29 以TAE为缓冲液,分别以4种染料染色,电泳。(胶染法、泡染法)4-14-30 以TBE为缓冲液,分别以4种染料染色,电泳。(胶染法、泡染法)5-16-4 写论文,准备答辩。 七、资料来源(指能够支持“课题背景”、“课题研究现状及发展趋势”所论述内容的主要文献资料)EB、银染和SYBR Green在DNA显示中的比较琼脂糖凝胶电泳常见问题的分析核酸染料的应用研究课题3中核酸染料应用于细菌脉冲场凝胶电泳染色的比较分析EB和SYBR Green染色方法的比较指导教师意见:(对课题的认可意见) 指导教师: 年 月 日 系(教研室)审查意见: 系(教研室)负责人: 年
10、 月 日 教务处制目录摘 要IABSTRACTII第一章 绪 论11 DNA的琼脂糖凝胶电泳11.1 琼脂糖凝胶电泳概况11.2 影响电泳因素11.3 电泳方法32选题背景42.1 立题依据及研究意义42.2 研究领域发展现状及展望53多种染料概况53.1 EB53.2 GelRed53.3 GenGreen63.4 SYBR Green6第二章 实验材料与方法81材料及仪器81.1实验试剂81.2实验仪器81.3实验用品92实验方法92.1 试剂准备与配制92.2 琼脂糖凝胶的制备102.3 点样与电泳122.4结果观察与记录13第三章 实验结果与分析141电泳分析141.1胶染法(TBE为
11、缓冲液)141.2胶染法、以TAE为缓冲液时181.3泡染法、以TBE为缓冲液时221.4 泡染法、以TAE为缓冲液时262不同染料比较分析302.1视觉效果302.2毒性322.3 对DNA的迁移影响332.4 可重复利用率332.5稳定性332.6时间成本342.7价格343实验结果34第四章 讨论361实验注意事项362问题及讨论37第五章 结 论39致 谢40参考文献41附页43摘 要本实验采用琼脂糖凝胶电泳法,以不同浓度的DNA作为样品,选用新型核酸荧光染料Gelred、GenGreen、SYBR Green,以及传统染料EB,分别在TAE、TBE中,分别采用胶染法、泡染法进行染色,
12、进行灵敏度、染色效果、染色时间等对比实验。首先将DNA母液稀释成多种浓度,通过预实验,确定了DNA的浓度梯度为0.1、0.3、0.5、0.8、1 、3、5ng/ul。然后将此浓度梯度的DNA溶液分别点样于TAE、TBE两种凝胶电泳体系中,进行电泳。另外采用胶染法和泡染法两种不同的染色方法。对染色效果、灵敏度、时间成本等进行对比分析。结果表明,新型染料GenGreen,不仅操作简便、条带清晰、定量灵敏、价格适中,而且无毒、低致突变性,能更好的保证操作人员的健康和周围环境的安全。在本实验体系中能完美替代EB。关键词:琼脂糖凝胶电泳;DNA;EB;GenGreen;GelRed;SYBR Green
13、ABSTRACTIn this study, agarose gel electrophoresis will be taken.With different concentrations of DNA as calibration solution,and 3 kinds of novel nucleic acid fluorescent dye:Gelred、GenGreen、SYBR Green,In addition to the traditional dye EB.There will be two kinds of buffer solution:TAE and TBE.Prec
14、ast gel staining and soak staining will be used.Sensitivity, dyeing effect, dyeing time and many other factors will be compared.First,the original liquor of DNA will be diluted to various concentrations. The concentration gradient of DNA is identified as 0.1,0.3,0.5,0.8,1, 3,5 ng / ul through the pr
15、e-experiments.Then the DNA solutions of different concentration will be spotted on two kinds of gel electrophoresis system of TAE and TBE.Using two different staining methods:precast gel staining and soak staining.After electrophoresis and staining,comparing and analyzing dyeing effect, sensitivity,
16、 time costs,and so on.The result of experiments show that GenGreen, is easy to operate , more sensitive and affordable,has clear bands.Whats more,it has non-toxic and low mutagenicity.It can ensure operators health and the environment.It can replace EB perfectly in this experimental system.Key words
17、:Agarose gel electrophoresis;DNA;EB;GenGreen;Gelred;SYBR Green第一章 绪 论1 DNA的琼脂糖凝胶电泳1.1 琼脂糖凝胶电泳概况琼脂糖凝胶电泳是分离、纯化、鉴定核酸的重要方法1。是核酸研究工作中不可缺少的重要分析手段,广泛应用于基础理论研究、农业科学、医学卫生、工业生产、国防科研、法医学和商检等许多领域,在生物化学和分子生物学的教学和科研中具有重要作用25。琼脂糖凝胶电泳分离DNA片段的基本原理是基于DNA为多元酸,是两性解离分子,在高于其等电点的电泳缓冲液中,其碱基不解离,而磷酸基团全部解离6。核酸分子因而带负电荷,在中性或弱碱性
18、缓冲液中向阳极泳动。而琼脂糖主要从海洋植物琼脂中提取而来并经糖基化修饰,为一种聚合链线性分子2,使用琼脂糖凝胶作为电泳支持介质,发挥分子筛功能,使得大小和构象不同的核酸分子在从负极到阳极移动过程中的迁移率出现较大差异,从而达到分离的目的。1.2 影响电泳因素1.DNA分子大小及构型 DNA片段在琼脂糖凝胶中的迁移距离(迁移率)与碱基对的对数成反比,因此通过已知大小的标准物(marker)移动的距离与未知DNA片段的移动距离时行比较,便可测出未知DNA片段的大小。但是当DNA分子大小超过20kb时,很难通过琼脂糖分子之间的空隙,就很难在琼脂糖凝胶中迁徙,普通琼脂糖凝胶很难将它们分开。此时电泳的迁
19、移率不再依赖于分子大小,因此,用琼脂糖凝胶电泳分离DNA时,分子大小不宜超过此值。不同构型的DNA:共价超螺旋闭环DNA()、直线DNA()、开环的双链环状DNA()在琼脂糖凝胶中的移动速度不同。在较低琼脂糖浓度中型比型迁移地更快,因为型可以扭曲蠕行快速通过较大的凝胶孔径。而在高浓度的凝胶中,顺序可能颠倒,由于超螺旋DNA(一般为球形)不能进入胶中,相对迁移率较低,而同等大小的直线双链DNA(刚性棒状)则可以长轴方向前进7。可见,这三种构型的相对迁移率主要取决于琼脂糖凝胶的浓度,但同时,也受到电流强度、缓冲液离子强度等的影响。 2.琼脂糖的浓度不同大小的DNA片段需要用不同浓度的琼脂糖凝胶进行
20、电泳分离。对DNA片段的分离范围与琼脂糖浓度有关8。分离小于0.4kb的DNA片段时凝胶浓度通常为1.21.5%,分离大于8kb的DNA分子所需胶浓度为0.30.7%,DNA片段大小位于两者之间则所需胶浓度为0.81%。具体琼脂糖浓度与DNA分离范围的关系如下表9所示:琼脂糖浓度/%0.30.60.70.91.21.52.0线状DNA大小/kb60-520-110-0.87-0.56-0.44-0.23-0.1表1 琼脂糖浓度与DNA分离范围3. 电压在电场强度增加时,不同分子量的DNA段的迁移率将以不同的幅度增长,片段越大,因场强升高引起的迁移率升高幅度也越大,因此电压增加,琼脂糖凝胶的有效
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