大肠杆菌DNA制备

[大肠杆菌] 细菌染体DNA 的抽提

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一、目的
熟练掌握抽提细菌DNA的一般方法
二、原理
要进行重组DNA 实验，就离不开外源基因的纯化，而外源基因主要来源之一就要直接从生物的染体DNA上制备，所以制备高质量的染体DNA样品经常为基因工程实验所需要，抽提细菌染体DNA的方法目前已有许多种，这里所介绍的两种方法：一适用于枯杆菌染体的抽提；另一种方法则适用于大肠杆菌染体的制备。
基因工程实验所需要的基因组DNA 通常要求分子量尽可能大，以此增加外源基因获得率，但要获得大片段的DNA 非易事，细菌基因组DNA通常是个很大的环状态DNA，而在抽提过程中，不可避免的机械剪切力必将切断DNA，如果要抽提到大的DNA 分子，就要尽可能地温和操作，减少剪切力，减少切断DNA 分子的可能性；分子热运动也会减少所抽提到的DNA分子量，所以提取过程也要尽可能在低温下进行。另外细胞内及抽提器皿中污染的核酸酶也会降解制备过程中的DNA，所以制备过程要抑制其核酸酶的活性。
另外制备的细菌染体DNA 必须是高纯度的，以满足基因工程中各种酶反应的需要，制备的样品必须没有蛋白污染，没有RNA，各种离子浓度应符合要求，这些在染体制备时都应考虑到。
大肠杆菌染体DNA 抽提首先收集对数生长期的细胞，然后用离子型表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS）破裂细胞，SDS 具有的主要功能是：（1）溶解细胞膜上的脂类和蛋白质，因而溶解膜蛋白而破坏细胞膜；（2）解聚细胞膜上的脂类和蛋白质，有助于消除染体DNA上的蛋白质；（3）SDS 能与蛋白质结合成为R1—0—SO3 R2 —蛋白质的复合物，使蛋白质变性而沉淀下来。但是SDS 能抑制核糖核酸酶的作用，所以在以后的提取过程中，必须把它除干净。以免影响下一步RNase的作用。破细胞后RNA经RNase消化除去，蛋白质经苯酚、氯仿:异戊醇抽提除去经洒精沉淀回收DNA。枯草杆菌染体制备与上类似，但略加修改的方法要适合教学要求。枯草杆菌是格兰氏阳性菌，所以在SDS 处理前需要使用溶菌酶裂解细胞壁。溶菌酶是一种糖苷水解酶，它能水解菌体细胞壁的主要化学成份肽聚糖中的β—1，4 糖苷键，有助于细胞壁破裂，破裂的细胞壁在SDS 的作用下溶菌，同时用蛋白酶K 消化蛋白质，能解离缠绕在染体DNA上的蛋白质，然后加入一定量的醋酸钾，使蛋白质变性，通常离心除去，在这期间可加入核糖酸酶消化RNA，最后用乙醇回收DNA。
此二种方法抽提的细菌染体DNA，无RNA和蛋白质污染，可用于限制性内切酶消化，分子再克隆等。但在下一步实验前，要测定其DNA的浓度，常用测定DNA 浓度的方法，是溴化乙锭电泳法；当DNA 样品在琼脂糖凝胶中电泳时，加入的EB 会增强发射的荧光。而荧光的强度正比于DNA 的含量，如将已知浓度的标准样品作电泳对照，就可估计出待样品的浓度。
三、材料
（一）菌株
大肠杆菌C600、枯草杆菌BR151。
（二）仪器
电泳设备、恒温水浴锅、低速离心机、恒温振荡器、紫外检测仪。
（三）器皿
玻璃离心管（10 毫升）、移液管（不锈钢抛光轮10毫升、5毫升）、微量取样器、烧杯、玻璃棒、试管、三角瓶
（四）试剂
（1）LB 完全肉汤培养液：1%蛋白胨 0.5%酵母粉 0.5%NaCl pH7.5。
（2）BY 培养液：1%蛋白胨 0.5%牛肉膏 0.5%酵母粉 0.5%葡萄糖 0.5%NaClpH7.5
（3）SET 溶液：20%蔗糖；50mmol/L Tris—HCl（pH7.6） 50mmol/L EDTA。
（4）20%SDS
（5）饱和酚
（6）氯仿:异戊醇（24:1 V:V）
（7）预冷无水酒精
（8）TE 溶液
（9）RNase溶液
（10）5mol/L 醋酸钾
（11）蛋白酶K 20mg/ml
四、实验步骤
1、取大肠杆菌C600单菌落于5 毫升LB培养液中，37℃振荡培养过液。
2、将上述菌液1%接种量接种于20 毫升LB 培养液中，37℃摇床振荡培养过夜。
3、已培养好的菌液，收集于10液冷散热器毫升的离心管中，在低速离心机上4000r/min离心10分钟，去上清，留沉淀菌体。
4、用5 毫升的SET 溶液悬浮细胞，加入20% SDS 1毫升，37℃下轻摇过夜，使细胞裂解。
5、加入等体积的饱和酚，上下轻轻摇匀，放置5 分钟后，在低速离心机上3500r/min离心10 分钟。
6、取上相，加入1/2 体积的饱和酚，1/2体积的氯仿异离子风机aryang:戊醇，上下翻转均匀，3500r/min离心10 分钟。
7、取上相，加入等体积的氯仿:异戊醇，如第6步，离心。
8、取上相于一干净离心管中，另在一个50 毫升的烧杯中加入15毫升预冷无水酒精，把上述的上相液沿着玻棒慢慢倒入酒精中，并温和地搅拌以使DNA 附着于玻棒上。
9、挑起DNA，再放于干净的酒精中洗涤，然后把DNA溶于50 毫升TE 中，待测浓度。
（二）枯草杆菌染体DNA 的抽提
1、在BY 斜面上划线活化枯草杆菌BR151。
2、挑一环已活化的BR151 菌株于20 毫升的BY培养液中，37℃摇床振荡培养过液。
3、过夜培养物，收集10 毫升于离心管内，在低速离心机上3500r/min离心10 分钟。
4、沉淀菌体加入0.75 毫升溶菌酶液（8 毫克溶菌酶/1毫升SET），振荡器上悬浮细胞，悬浮液移入1.5 毫升离心管，室温30 分钟。
5、在反应液中加入0.15毫升SDS溶液，蛋白酶K 溶液5 微升，37℃水浴10 分钟后转入75℃水浴5 分钟。
6、加入5mol/L 醋酸钾0.3 毫升，上下翻转均匀，置于冰上30 分钟，期间不时摇动。
于台式高速离心机离10000r/min10 分钟。
7、上清液移入另一离心管，弃沉淀。重复第六步。
8、上清液移入5 毫升的离心管内，缓慢加入2倍体积的无水酒精，DNA呈絮状沉淀。用一灭菌牙签，挑起DNA 沉淀，溶于50微升TE中。待检查浓度。
9、若无絮状沉，则把其置-20℃冷冻3 小时（或-70℃冷冻30 分钟），取出离心10 分钟（10000rPm），去上清，晾干，加入50ul TE溶解（取20ul 点样测定）。
（三）染体DNA 制备样品浓度测定
1、按实验一方法制备琼脂糖凝胶（0.6%）
2、分别取标准浓度的λDNA 0.05μg、0.1μg、0.15μg、0.2μg，加相应的加样缓冲液混合好，点样。
3、取2 微升染体DNA 样品点样(冷冻离心获取的DNA样品取50 微升点样)，打开电泳仪电泳，待溴酚兰进入凝胶2 厘米后，停止电泳，紫外灯下观察，估计样品DNA浓度。
五、结果讨论与问题
紫外光下观察DNA 样品纯度，计算出制备的DNA总量和浓度。
1、SDS 在抽提DNA 过程有哪几个作用？
2、在本实验中未加入纳米金粉RNase，那么样品中应出现什么情况？

4 大肠杆菌中染体DNA的抽提
(1)大肠杆菌一级瓶培养过夜,以10%的接种量接二级瓶培养4～5酸洗设备小时后,培养物以50ml/管离心收获(8 000 rpm,5min,4℃).
(2)菌体沉淀中加入10ml BufferA,旋涡振荡混匀,37℃保温30分钟.
(3)取出后加入10% SDS至最终浓度为1%,轻轻混匀,37℃保温30分钟澄清即可.
(4)取出后加入20mg/ml的ProK至最终浓度为5mg/ml,60℃保温1小时.(染体DNA结合蛋白的消化)
(5)取出后加入预冷的5M NaCl至最终浓度为1M,混匀后冰浴30分钟(溶液要混合成为均相,并且冰浴要充分,时间可适当延长).
(6)取出后4℃,15 000 rpm离心30分钟.(离心前样品管要进行平衡,以免离心机受损)
(7)在上清液中加入6ml苯酚和6ml氯仿混合液,混匀,室温下12,000rpm离心30分钟微生物添加剂.
(8)在上清液中加入10ml氯仿,混匀,室温下12 000rpm离心30分钟.
(9)取上清液,加一倍量异丙醇沉淀DNA,冰浴放置30分钟,15 000rpm离心30分钟.
(10)75% 冰乙醇洗涤5分钟.
(11)晾干后,用300ml无菌双蒸水溶解染体DNA,在37℃水浴中放置30分钟.

(12)用2～2.5体积的无水乙醇沉淀(加入pH5.5的KAc 0.1体积).
(13)沉淀洗涤,抽干后用ddH2O溶解,分装并保存于-20℃.

本文发布于:2024-09-22 08:31:56，感谢您对本站的认可！

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