质粒DNA提取及浓度纯度测定

2010-04-21 15:05 · Vicky

[实验原理] 质粒(Plasmid)是一种染色体外的稳定遗传因子,大小在1—200Kb之间,是具有双链闭合环状结构的DNA分子,主要发现于细菌、放线菌和真菌细胞中。质粒具有复制和控制机构,能够在细胞质中独立自主地进行自身复制,并使子代细胞保持它们恒定的拷贝数。从细胞生存来看,没

[实验原理]

质粒(Plasmid)是一种染色体外的稳定遗传因子,大小在1—200Kb之间,是具有双链闭合环状结构的DNA分子,主要发现于细菌、放线菌和真菌细胞中。质粒具有复制和控制机构,能够在细胞质中独立自主地进行自身复制,并使子代细胞保持它们恒定的拷贝数。从细胞生存来看,没有质粒存在基本上不防碍细胞的存活,因此质粒是寄主性的自主复制因子。根据质粒的这种特性,通常采用DNA体外重组技术和微生物转化等基因工程的技术和方法,使重组到质粒的某种基因带进受体细胞表达它的遗传性质,改变或修饰寄主细胞原有的代谢产物,或产生新的物质。目前,质粒已广泛地用作基因工程中DNA分子无性繁殖的运载体,同时它也是研究DNA结构与功能的较好模型。

所有分离质粒DNA的方法都包括三个基本步骤:培养细菌使质粒扩增;收集和裂解细胞;分离和纯化质粒DNA。碱裂解法提取质粒是根据共价闭合环状质粒DNA与线性染色体DNA在拓扑学上的差异来分离它们。在pH值介于12.0—12.5这个狭窄的范围内,线性的DNA双螺旋结构解开而被变性,尽管在这样的条件下,共价闭环质粒DNA的氢键会被断裂,但两条互补链彼此相互盘绕,仍会紧密地结合在一起。当加入pH4.8的乙酸钾高盐缓冲液恢复pH至中性时,由于共价闭合环状的质粒DNA的两条互补链仍保持在一起,因此复性迅速而准确,而线性的染色体DNA的两条互补链彼此已完全分开,复性就不会那么迅速而准确,它们缠绕形成网状结构,通过离心,染色体DNA与不稳定的大分子RNA,蛋白质—SDS复合物等一起沉淀下来而被除去。

实验中,在EDTA存在下,用溶菌酶破坏细菌细胞壁,同时经过NaOH和阴离子去污剂SDS处理使细胞膜崩解,从而达到菌体充分的裂解,同时细菌染色体DNA缠绕附着在细胞膜碎片上,离心时易被沉淀出来,而质粒DNA则留在上清液内,其中还含有可溶性蛋白、核糖核蛋白和少量染色体DNA,实验中加入蛋白质水解酶和核酸酶可以使它们分解,通过碱性酚(pH8.0)和氯仿—异戊醇混合液的抽提可以去除蛋白质等。异戊醇的作用是降低表面张力,可以减少抽提过程产生的泡沫,并使离心后水层、变性蛋白质层和有机层维持稳定。含有质粒DNA的上清液可用乙醇或异戊醇沉淀,获得质粒DNA。

[仪器、材料与试剂]

(一) 仪器和材料

恒温培养箱、恒温摇床、台式离心机、高压灭菌锅、紫外可见分光光度计、移液枪、Eppendorf管、E.coliDH5α菌株

(二) 试剂

质粒DNA提取试剂盒:

溶液I:50mM 葡萄糖 25mM Tris·Cl (pH8.0) 10mMEDTA (pH8.0)

溶液Ⅱ:0.2M NaOH 1%SDS 用前等体积混合

溶液Ⅲ:5M乙酸钾60mL 冰乙酸11.5mL 水28.5mL

TE缓冲液:10mM Tris·Cl (pH8.0) 1 mM EDTA(pH8.0)

乙醇 70%乙醇(放—20℃冰箱中,用后即放回) LB液体培养基

[实验步骤]

(一) 提取质粒

1、接种一个单菌落于5mL含相应抗生素的LB液体培养基中,37℃振荡培养至饱和状态(OD600=4)或过夜。

2、取1.5mL培养物倒入微量离心管中,4000r/min离心2min。

3、吸去培养液,使细胞沉淀尽可能干燥。沉淀用100uL溶液I重悬,充分混匀,室温放置5min。

4、加200uL溶液II(新鲜配制),盖紧管皿,混匀内容物,将离心管放冰上5min。

5、加入150uL溶液III(冰上预冷),盖紧管口,颠倒数次使混匀,冰上放置5min。

6、12000r/min离心5min,将上清0.4mL转至另一离心管中。

7、向上清中加入等体积酚:氯仿(1:1),反复混匀,12 000r/min,离心5min,将上清转移到另一离心管中。

8、 向上清加人2倍体积无水乙醇,混匀后,室温放置5—10min。12 000r/min离心5 min。倒去上清液,把离心管倒扣在吸水纸上,吸干液体。

9、用1 mL 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。

10、加20uLTE缓冲液,使DNA完全溶解,—20保存。

(二)测定DNA浓度与纯度

利用紫外可见分光光度计分别测定在波长260nm处、280nm处DNA的吸光率,然后计算其浓度与纯度。

注:对于纯的核酸溶液,测定A260,即可利用核酸的比吸光系数计算溶液中核酸的量。核酸的比吸光系数是指浓度为1ug/ml的核酸水溶液在260nm处的吸光率,天然状态的双链DNA的比吸光系数为0.020,变性DNA(即单链DNA)和RNA的比吸光系数均采用0.022。

DNA纯度可以A260/A280的比值表示:纯的DNA样品比值为1.8,纯的RNA样品比值为2.0。核酸样品中若含有蛋白质或苯酚等杂质,此比值则显著降低。

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