备注
幻灯片放映
大纲
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"1.挑取琼脂培养板上..."
  • 1.挑取琼脂培养板上的单菌落至5ml LB培养液中(含AmP 50μg/ml), 37℃强烈摇荡过度。
  • 2.取1.5ml培养液至Eppendorf管中,12000g离心30秒,弃上清,用1ml STE悬浮菌体,再离心回收菌体,并重复一次,弃上清,取沉淀。
  • 3.将细菌沉淀悬浮于100μl预冷溶液Ⅰ中,振荡混匀,冰上放置5分钟。
  • 4.加入200μl溶液Ⅱ,盖严管盖轻柔颠倒5次以混匀内容物,冰上放置5分钟。
  • 5.加入150μl溶液Ⅲ,温和振荡数次,冰上放置5分钟。
  • 6.12000g 4 ℃离心5分钟,取上清移到1个新的Eppendorf管中。
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一.实验目的及背景
  • 核酸限制性内切酶是一类能识别双链DNA中特定碱基顺序的核酸水解酶,这些酶都是从原核生物中发现,它们的功能犹似高等功物的免疫系统, 用于抗击外来DNA的侵袭。
  • 限制性内切酶以内切方式水解核酸链中的磷酸二酯键, 产生的DNA片段5’端为P,3’端为OH。
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限制酶的类型
  • 根据限制酶的识别切割特性, 催化条件及是否具有修饰酶活性可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型三大类。
  • Ⅰ类和Ⅲ类限制性内切酶,在同一蛋白分子中兼有甲基化作用及依赖ATP的限制性内切酶活性。
  • Ⅰ类限制性内切酶结合于特定识别位点,且没有特定的切割位点,酶对其识别位点进行随机切割,很难形成稳定的特异性切割末端。
  • Ⅲ类限制性内切酶在识别位点上切割,然后从底物上解离下来。
  • 故Ⅰ类和Ⅲ类酶在基因工程中基本不用。


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Ⅱ型酶

  • Ⅱ型酶就是通常指的DNA限制性内切酶.
  •  它们能识别双链DNA的特异顺序,并在这个顺序内进行切割,产生特异的DNA片段;
  • Ⅱ型酶分子量较小,仅需Mg2+作为催化反应的辅助因子,识别顺序一般为4~6个碱基对的反转重复顺序;
  • Ⅱ型内切酶切割双链DNA产生3种不同的切口--5’端突出;3’端突出和平末端。
  •  正是得益于限制性的内切酶的发现和应用, 才使得人们能在体外有目的地对遗传物质DNA进行改造,从而极大地推动了分子生物学的兴旺和发展。


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酶切反应中应注意以下几个问题:
  • 1.内切酶:
  • 不应混有其它杂蛋白特别是其它内切酶或外切酶的污染;
  •  注意内切酶的识别位点及形成的粘性末端;
  • 内切酶的用量    根据内切酶单位和DNA用量而定,通常 1u指在适当条件下,1小时内完全酶解1ug特定DNA底物所需要的限制性内切酶量,使用中一般以1ug DNA对2-3u酶短时间为宜。
  • 同时内切酶体积不能超过反应体系10%,因内切酶中含50%甘油,体系中甘油超过5%会抑制内切酶活力;
  •  内切酶操作应在低温下进行(冰上);使用时防止操作中对内切酶的污染。
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2.DNA:
  • 作为内切酶底物,DNA应该具备一定的纯度,其溶液中不能含酚、氯仿、乙醚、SDS、EDTA、高盐浓度、酒精等,这些因素的存在均不同程度影响限制性内切酶的活力。
  • 这种抑制可通过:
  • 增加酶作用单位数(10~20U/ug DNA)、
  • 增大反应体积以稀释可能的抑制剂
  • 或延长反应时间加以克服。


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3.反应缓冲液:
  • 反应缓冲液主要由Tris·HCl、NaCl、Mg2+组成,其中Mg2+为内切酶辅基;
  • Tris·HCl维持反应体系pH值在7.2-7.6之间;
  • NaCl浓度不同形成3种级别的离子强度:
  • 低盐(10mM NaCl)
  • 中盐(50mM NaCl)
  • 高盐(100mM NaCl)
  •  不同的内切酶选择特定的反应缓冲液。


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4.酶解温度与时间:
  • 大多数限制酶反应温度为37℃,如EcoRⅠ, HindⅢ, BamHⅠ, PstⅠ等,也有如BclⅠ需在50℃下进行反应,
  • 反应时间根据酶的单位与DNA用量之比来定,原则是酶:DNA=2-3:1
  • 2小时即可,充分酶解。


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二、实验试剂
  • 限制性内切酶
  • DNA(λDNA和质粒DNA)
  • 10×buffer:50mM Tris HCl pH7.5
  • 100mM NaCl
  • 10mM  MgCl2
  • 无菌水
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三.实验方法
  • 1.按下表分别加入各试剂(注意限制性内切酶最后加入且在冰上操作)于Eppendorf管中。
  • DNA         1μg
  • 10×buffer  2.5μl
  • 无菌水
  • 内切酶      2μ
  • 总体积:    25μl
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"2.将反应体系充分..."
  • 2.将反应体系充分混匀,并于台式离心机上短暂离心。
  • 3.Eppendorf管封上封口膜于37℃水管中反应2小时。
  • 4.反应结束后加入EDTA至终浓度10mM终止反应。
  • 5.取10μl反应液加2μl Loading buffer混匀于1%琼脂糖凝胶上40伏电泳2-3小时。
  • 6.紫外透射仪上检查实验结果。


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四.结果与分析
  • 1.记录紫外透射仪上观察到的结果。
  • 2.分析实验结果的成因。
  • 问题与讨论:
  • 1.在整个酶切反应过程中应注意哪些问题?
  • 2.如何选择DNA和限制性内切酶的用量?
  • 反应体系中为何内切酶用量不能超过整个反应体系的10%?
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实验四 DNA片段从琼脂糖凝胶中的分离
  • DNA fragment recovery from the  agrose gel


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一.实验目的及背景
  • 在生物技术实验中,PCR反应获得的目的片段,酶切后所得特定的DNA序列, 分子杂交中所制备的探针等,经过琼脂糖凝胶电泳后,目的片段与其它DNA分开, 这就需要有一套方法将目的DNA从凝胶中分离出来,通过处理后得到纯化的目的DNA, 以用于以后分子杂交,重组子构建,序列分析等.
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从凝胶中分离回收DNA的方法
  • 现在常用的技术有:
  • 电洗脱法
  •  低熔点琼脂糖凝胶法
  • DEAE滤膜插片法等
  • 其中电洗脱法,经济节省,操作方便, 对DNA的回收效果好。


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低熔点琼脂糖凝胶法
  • 65oC琼脂糖凝胶熔点
  • 低熔点琼脂糖凝胶 37oC 液体
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DEAE滤膜插片法
  • High efficient
  • DNA high quality for microinjection
  • <5kb fragment
  • 100ng DNA fragment
  • 10mmol/L EDTA(pH8.0)  5 minutes
  • 0.5 mol/L NaOH 5 minutes
  • 低盐缓冲液50mM/LTris .Cl  0.15M/L NaCl  10mM/L EDTA(pH8.0)
  • 高盐缓冲液50mM/LTris .Cl  1M/L NaCl  10mM/L EDTA(pH8.0)
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电洗脱法基本原理
  • 将电泳分离后含目的DNA片段的琼脂糖切割下来, 装于透析袋中,继续在高电压下电泳,这时目的DNA会从凝胶中电泳出进入透析袋中, 由于DNA分子量大,不能透过透析袋,从而保留于透析袋中。
  • 取出透析袋中含DNA的溶液, 进一步用酚、氯仿抽提纯化。
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二.实验试剂及仪器

  • NaHCO3         2%
  • EDTA-Na2       0.01M
  • TBE电泳液
  • 10.8g         Tris碱
  • 0.93g         EDTA
  • 5.5g          硼酸         调pH8.2   定容1000ml
  • 琼脂糖      透析袋    TE    酚    氯仿    乙醇
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 三、实验方法
  • 一、透析袋的处理:
  • 1.切取适当长度适析袋。
  • 2.在2%NaHCO3  1mM EDTA溶液中煮沸10分钟。
  • 3.弃去煮沸液,加无菌水内外反复洗净透析袋。
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二、电洗脱

  • 1.在长波紫外灯下(300-360nm )将含目标DNA片段的凝胶条带切下装入透析袋中。
  • 2.向透析袋内加入2ml电泳缓冲液,使之浸没凝胶,并排空汽泡。
  • 3.将透析袋水平放入电泳槽(长度方向与电泳平行), 加入适量缓冲液将透析袋浸没(约6-7mm)。
  • 4.接通电源,150伏电洗,在紫外灯下观察待DNA全部移出凝胶。
  • 5.改变电场方向继续通电1分钟。
  • 6.从透析袋中吸出缓冲液于1-5ml Eppendorf管中。


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"7.加入1.5倍体积..."
  • 7.加入1.5倍体积正丁醇,混匀抽提去EB。
  • 8.在台式离心机上最高速2分钟。
  • 9.吸去上层,正丁醇溶液。
  • 10.重复7,8,9二次。
  • 11.自下层言DNA的溶液中加入等体积酚氯仿(2个)抽提2次。
  • 12.上清转入另一Eppendorf管中加入1/10倍体积3M NaAc 2倍体积预冷无水乙醇,于20℃过夜。


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"13.12000g,4℃下离心..."
  • 13.12000g,4℃下离心10分钟,得DNA沉淀。
  • 14.弃上清,加入70%乙醇洗涤2次后弃干乙醇。
  • 15.加入50μl  TE溶解DNA。
  • 16.取10μl  DNA溶液加入2μl Loading buffer于0.8%琼脂糖上, 40伏电泳,3小时。
  • 17.在紫外透射仪上观察结果。
  • 18.测定DNA溶液OD260,OD280值。


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结果与分析
  • 1.计算DNA回收效率,判断DNA纯度。
  • 2.记录电泳结果
  • 问题与讨论:
  • 1.电洗脱过程后,为什么要反向电泳1分钟?
  • 2.电洗脱后的DNA如何去除EB?
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