亚克隆ppt课件.ppt
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1、将某载体上的水稻DNA片段片段亚克隆到另一载体上,第一部分:分子克隆技术,pUC19,pU1301,pU1301+1.5KB外源,双酶切:BamHI+KpnI,两种载体的抽提琼脂糖凝胶电泳检测DNA的质量两种载体的限制性内切酶消化目的片段的回收及亚克隆载体的去磷酸化载体与外源DNA的连接感受态细胞的制备连接子转化感受态细胞重组子筛选及鉴定,亚克隆的主要步骤,质粒DNA的提取,是一个复制子,载体在受体细胞中能大量繁殖,其携带的外源基因才能在受体细胞中得到大量扩增有1到多个限制内切酶的单一识别 与切割位点,便于外源基因的插入具有选择性的遗传标记(如抗生素抗性标记等)以此知道它是否已进入受体细胞,并
2、据此标记将携带载体的细胞从其他细胞中分离出来,载体必备条件,质粒是携带外源基因进入宿主细胞、扩增或表达外源基因的主要载体,它在基因操作中具有重要作用。质粒的分离与提取是最常用、最基本的实验技术。,双链闭合环状DNA分子,具有自主复制和转录能力,能使子代细胞保持它们恒定的拷贝数,可表达它所携带的遗传信息。它可独立游离于细胞质中,也可整合到细菌染色体上。质粒在细胞内的复制可分为严谨型(只在细胞周期的一定阶段进行复制,一个细胞内只有1至几个拷贝)和松弛型(细胞周期中随时可以复制,拷贝数较多,一般在细胞内有20个以上),质粒的基本特点,碱裂解法,主要包括4个步骤:细菌的培养:从平板上挑取单菌落接种于含
3、相应抗生素的培养基中,培养至对数生长后期菌体的收集和裂解:通过离心收集菌体,NaOH/SDS处理裂解细胞染色体DNA、RNA 及其它杂质的去除:碱处理后用冰冷的KAC 缓冲液处理后离心质粒的纯化及沉淀:苯酚氯仿抽提,乙醇或异丙醇沉淀,质粒的提取,Solution I:Tris.HCl(pH 7.5)50 mMEDTA 10 mMRNase A100 g/mlSolution II:NaOH 0.2 MSDS1%Solution III:Final concentrationKAc 1.32 MUsing HAc to adjust pH to 4.8TE(pH 8.0):Tris.HCl(pH
4、 8.0)10 mM EDTA(pH 8.0)1 mM苯酚/氯仿无水乙醇或异丙醇,碱裂解法用到的试剂,solution I 重悬细菌solution II,其中的SDS破坏细胞壁、膜,使细胞内容物释放出来,NaOH 使DNA变性、碱基对打开,使宿主染色体DNA双链分开,而闭合环状的质粒DNA处于拓扑缠绕状态,两个环并不分开,试剂的作用(一),Solution III 中和后,宿主DNA由于很大,碱基还未来得及配对就在冰冷的条件下与SDS、蛋白质、高分子量的RNA等缠绕在一起沉淀下来,而质粒DNA由于很小且双链未分开,能够迅速配对重新形成超螺旋,处于溶解状态。,试剂的作用(二),试剂的作用(三)
5、,苯酚/氯仿:纯化质粒,去除质粒溶液中残留的蛋白质等杂质;无水乙醇或95%乙醇或异丙醇:沉淀质粒DNATE 或H2O:溶解质粒DNA,实验材料,携带pUC19质粒载体的大肠杆菌菌液携带含有水稻DNA片段的pU1301载体的大肠杆菌菌液。,操作步骤,取含有相应载体的大肠杆菌菌液于含有相应抗生素的LA培养基上涂布或划线分离单菌落,37过夜培养);用无菌牙签挑取单菌落,接种于含有相应抗生素的LB培养基中,37摇床250 r/min过夜培养,吸取1.5 ml菌液,12000 g离心1分钟,收集菌体,倒掉菌液;吸取1.5 ml菌液,再次收集菌体,尽量将菌液倒干净;加入300l 溶液 I振荡打匀,重新悬浮
6、细胞,震荡混匀(注意:应彻底打匀沉淀或碎块);加入300l 溶液II,轻柔颠倒混匀,放置 2-3 分钟至清亮;加入300l 溶液III,颠倒混匀,放置于冰上10分钟,使杂质充分沉淀;,12000 g离心10分钟;吸取800l 上清液(注意:不要吸取到飘浮的杂质)至另一个1.5ml 离心管中,加入2/3体积的异丙醇,混匀,室温下放置5分钟;12000 g 常温离心15分钟;倒尽上清,加500 l 75乙醇浸洗除盐,(放置片刻后离心5分钟,弃上清)加40l 灭菌超纯水或TE溶解;质粒的质量检测,-20保存。,氨苄青霉素(ampicillin):其主要是通过抑制细胞壁的合成杀死正在生长的大肠杆菌。氨
7、苄青霉素抗性基因(ampr):合成-内酰胺酶,在氨苄青霉素进入细胞之前将其水解(使用浓度100g/ml)卡那霉素(Kanamycin sulfate):核糖体结合,抑制蛋白质的合成(使用浓度:50g/ml)RNaseA:C或U的3P与相邻的5OH处切开RNA。配制:一般以10mg/ml溶于TE中,然后在沸水中煮15分钟,分装成小份储存于20。,试验中用到的抗生素和酶,DNA纯度:吸光值检测:检测260nm、280nm吸光值,紫外分光光度计A260/A280=1.81.9;1.8最佳,低于1.6说明有蛋白质,大于1.9说明有RNA。质量检测:琼脂糖凝胶电泳:一般有三条带(超螺旋、开环、线型三种构
8、型),点样孔附近无DNA带(无染色体DNA污染)。,质粒DNA质量检测,Hoechst33258:可与纳克级的DNA结合,而几乎没有RNA亲和性,激发波长365nm,发射波长460nm。0.1g/ml Hoechst33258适用于检测500ng/ml的DNA浓度,染料增加到1g/ml,分析范围可延至15g/ml,但会降低一定的灵敏度。缺点:更易于结合AT丰富区,对DNA组成敏感。EB:与DNA组成无关,但不如Hoechst33258敏感,且能结合RNA,激发波长302nm,发射波长590nm。,3.DNA的定量,(1)荧光检测仪,1 OD50 g/ml DS-DNA 或 1 OD 40 g/
9、ml RNA or SSDNA,(2.)分光光度计,琼脂糖凝胶电泳检测,将洗净、干燥的制胶板放入制胶槽中,水平放置在工作台上;称取0.24 g琼脂糖于30 ml 0.5TBE中,在微波炉中使琼脂糖颗粒完全溶解,冷却至温热时倒胶;凝胶凝固后,小心拔去梳子,将5l DNA样品与1l上样缓冲液和4l H2O混合后依次加入点样孔中;将制胶板放入电泳槽中,加入电泳液,打开电泳仪,使核酸样品向正极泳动(注意点样孔在电泳槽的负极一端);电泳完成后切断电源,取出凝胶,放入0.5 g/ml的溴化乙锭(EB)中浸泡1015 min,在紫外透射仪上观察电泳结果并照相记录。,质粒电泳检测:,一般有一至三条带(质粒DN
10、A的三种构型),超螺旋开环线型,质粒电泳检测,本科生试验图片,质粒载体的抽提,外源DNA的准备琼脂糖凝胶电泳检测DNA的质量亚克隆载体与外源DNA的限制性内切酶消化(目的片段的回收,亚克隆载体的去磷酸化)载体与外源DNA的连接感受态细胞的制备连接子转化感受态细胞重组子的转化及筛选、鉴定,利用质粒克隆外源DNA片段的主要步骤,不同末端克隆的要求及特点,限制性内切酶碱性磷酸酶连接酶,几种工具酶,限制酶的一个活性单位(1U):原则上指在50l 反应体系中,37下,经过1小时的反应将1 g 的DNA完全分解所需要的酶量。限制酶的star活性:限制酶在极端非标准条件下使用时对底物DNA的特异性可能降低,
11、即可将与原来识别的特定DNA序列不同的碱基序列切断,这种现象叫限制酶的star活性。它的出现的频率与酶、底物的浓度及反应条件有关。,高浓度的甘油(5);酶过量(100U/ug);低离子强度(pH8.0);有机溶剂(DMSO,乙醇,乙二醇,二甲基乙酰胺;用其他二价阳离子代替Mg2+(Mn2+,Cu2+,Co2+,Zn2+)不同的酶对上述因素的敏感程度不同,引起星星活性的主要因素:,氯化镁、氯化钠/钾、Tris盐酸盐、巯基乙醇或二硫苏糖醇(DTT)牛血清白蛋白(BSA),典型的限制性内切酶作用的缓冲体系成分包括:,注意,注意阅读商家提供的产品说明书,了解所使用工具酶的浓度和最适作用条件,不要用错了
12、buffer和作用的温度等涉及到酶的操作时,一律在冰上操作使用移液器吸取酶时,tip头只能刚刚插入液面吸取如果有多个反应,酶、buffer、水等应配制成mixture再分装各种成分加完后应混匀,然后在离心机上短暂离心,BamH I:GGATT CC CTAAG,Kpn I:G GTACCCCATG G,含外源DNA片段的载体(M812),(50 l反应体系,用1.5ml tube,冰上操作),质粒 DNA 30 lBamH I(10u/l)1 lKpn I(10u/l)1 l 10buffer5 lddH2O13 l,分别取5 l 酶切产物用0.81.2%凝胶检测酶切效果,50 l,Total
13、,目的 载体(pUC19),的限制性内切酶消化,电泳检测,MarkerpUC19质粒对照pUC19 质粒酶切产物M812 质粒对照M812 质粒酶切产物,点样顺序:,2011本科生酶切图片,lane1-4,pUC19酶切产物Lane5,pUC19质粒Lane6,M812质粒Lane7-10,M812 酶切产物Lane11,DL-2000 marker,1 11,2010学生酶切图片,lane1-4,pUC 酶切产物lane5-8,M812 酶切产物无marker,无质粒对照,1 2 3 4 5 6 7 8,造成DNA酶切不完全的主要原因有:,DNA问题:不干净,反应体系中存在酶的抑制剂;被甲基
14、化;酶切后DNA粘末端退火;识别位点的两侧插入了影响酶切效率的序列;操作不当:酶或DNA粘在管壁上,反应体系没完全混合;酶粘度大,取样不准或酶稀释不正确;反应条件不合适,用错了缓冲液或温度不合适;酶的问题:活力不够;强烈振荡使酶变性;过度稀释使酶活性降低等。,DNA样品中抑制酶活的污染物主要有:,DNA 样品中的蛋白质、酚、氯仿、乙醇、EDTA、SDS、高浓度的盐等均能抑制酶切活性,解决办法:,增加酶作用的单位数(10-20U/g DNA)增大反应体积以稀释可能的抑制剂延长反应时间消化基因组DNA时,加入终浓度1-2.5m mol/L多聚阳离子亚精胺可改善酶切效果,其作用是结合带负电荷的污染物
15、。纯化DNA,酶切反应的终止,加入终农度为12.5m mol/L的EDTA以鳌合镁离子而终止酶的反应多数酶在65C 10分钟可被不可逆灭活,少数65C不失活的酶在75 C 15分钟也能失活若酶对热具完全抗性,可通过酚抽提乙醇沉淀来纯化,pUC19酶切产物的纯化:,加入ddH2O 150 l(扩大体积),加入200l氯仿/异戊醇(24:1),颠倒混匀后离心10 min;吸出上清,加1/10体积3M NaAc和两倍体积乙醇,-20放置15分钟以上;12000 rpm 4冷冻离心15分钟;倒去上清,用75乙醇浸洗沉淀,12000 rpm 4冷冻离心10分钟;吹干后 DNA溶于10 l ddH2O,氯
16、仿对眼睛、皮肤、粘膜及呼吸道都有刺激作用,它是致癌剂并可损伤肝脏和肾脏,操作时需戴手套、安全镜并在通风橱中进行。苯酚是强腐蚀剂,能引起严重烧伤。操作时应戴手套、安全镜、穿防护服,并在通风橱中进行。,注意,当一个体系中有多种DNA分子,而我们只需要其中的某种DNA 时或者反应体系中含有目的DNA 子以外的其它分子如各种工具酶、dNTPs、引物及矿物油等时,可以利用凝胶电泳分离各种DNA,然后挖胶回收目的DNA 带。回收方法主要有:1.低熔点琼脂糖 2.透析带电洗脱法 3.glass milk 纯化 4.柱回收试剂盒,DNA的回收纯化:,制1的琼脂糖凝胶上样2-4V/cm的电压下电泳至目的DNA带
17、与引物二聚体及其他DNA带分离开紫外灯下切下目的DNA带(50100l)放入1.5ml试管中加23倍体积6M的NaI溶液(150l,浸没凝胶块即可)55C保温 5-10min(不时上下颠倒试管以促进凝胶融化)加2l Glass milk 55C放置510min12000g离心30秒1分钟弃上清,加300l washing buffer,重悬打匀12000g离心30秒1分钟重复910步弃上清,空气干燥10分钟左右10l灭菌超纯水溶解DNA(5l用于连接反应,5l用于检测回收效率),利用Glass milk 从琼脂糖凝胶中回收DNA片段,晶美DNA 回收试剂盒从凝胶中回收DNA,制1的琼脂糖凝胶(
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