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质粒小量提取之碱裂解法

作者:www.bilong.com 来源:网络 发布时间: 2012-11-30 08:39  浏览次数:
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试验原理:
碱裂解法是较常用的提取的方法。其优点是收获率高,适于多数的菌株,所得产物经纯化后可满足多数的DNA重组操作。十二烷基磺进行质粒的小量制备。十二烷基磺酸钠(SDS)是一种阴离子表面活性剂,它既能使细菌细胞裂解,又能使一些蛋白质变性。用SDS处理细菌后,会导致细菌细胞破裂,释放出质粒DNA和染色体DNA,两种DNA在强碱环境都会变性。由于质粒和主染色体的拓扑结构不同,变性时前者虽然两条链分离,却仍然缠绕在一起不分开;但后者完全变性分甚至出现断裂,因此,当加入pH4.8的酸性乙酸钾降低溶液pH值,使溶液pH值恢复较低的近中性水平时, 质粒的两条小分子单链可迅速复性恢复双链结构,但是主染色体DNA则难以复性。在离心时,大部分主染色体与细胞碎片,杂质等缠绕一起被沉淀,而可溶性的质粒DNA留在上清夜中。再由异丙醇沉淀、乙醇洗涤,可得到纯化的质粒DNA。碱裂解法提取的质粒DNA可直接用于酶切、PCR扩增、银染序列分析等。
试验准备:
1、 溶液I:pH8.0 GET缓冲液(50mmol葡萄糖,10mmol/LEDTA,25mmol/L Tris-HCl);溶液I可成批配制,在10 lbf/in2(6.895x104Pa)高压下蒸气灭菌15min,贮存于4℃。葡萄糖的作用是使悬浮后的大肠杆菌不会很快沉积到管子的底部,增加溶液的粘度,维持渗透压及防止DNA受机械剪切力作用而降解。EDTA是Ca2+ 和Mg2 +等二价金属离子的螯合剂,在溶液I中加入EDTA,是要把大肠杆菌细胞中的二价金属离子都螯合掉。从而起到抑制DNase
对DNA的降解和抑制微生物生长的作用。
2、 溶液Ⅱ:0.2mol/LNaOH(内含1%的SDS),这个用的时候需现配。要新配置溶液Ⅱ是为了避免NaOH接触空气中的CO2而减弱了碱性。NaOH是最佳溶解细胞的试剂。不管是大肠杆菌还是哺乳动物细胞,碰到了碱都会在瞬间溶解,这是由于细胞膜发生了从bilayer(双层膜)结构向micelle(微囊)结构的相变化。用不新鲜的0.4 N NaOH,即便有SDS也无法有效溶解大肠杆菌。SDS是离子型表面活性剂。它主要作用是:a溶解细胞膜上的脂质与蛋白,从而破坏细胞膜。b解聚细胞中的核蛋白。c能与蛋白质结合成为R-O-SO3-…R+-蛋白质的复合物,使蛋白质变性而沉淀下来。 SDS能抑制核糖核酸酶的作用,所以在接下来的提取过程必须把它去除干净,以便下一步试验的更好进行。
3、 溶液Ⅲ:pH4.8乙酸钾溶液(60ml 5mol/L KAc,11.5ml冰醋酸,28.5mlH2O);该溶液钾离子浓度为3mol/L,醋酸根离子浓度为5mol/L. pH4.8的乙酸钾溶液是为了把抽提液的pH调至中性,从而使变性的质粒DNA复性,且稳定存在。溶液III加入后的沉淀实际上是K+置换了SDS中的Na+形成了不溶性的PDS,而高浓度的盐有利于变性的大分子染色体DNA、RNA以及SDS-蛋白复合物凝聚,使得沉淀更完全。前者是因为中和核酸上的电荷,减少相斥力而互相聚合,后者是因为盐与SDS-蛋白复合物作用后,能形成较小的盐形式复合物。
4、 异丙醇;采用PEG(6000)沉淀DNA,大小不同的DNA分子所用的PEG的浓度也不同,PEG的浓度低,选择性沉淀DNA分子量大,大分子所需PEG的浓度只需1%左右,小分子所需PEG浓度高达20%。
5、 无水乙醇:乙醇可以以任意比和水相混溶,而DNA溶液是DNA以水合状态稳定存在,同时乙醇与核酸不起化学反应,因此是理想的沉淀剂。加入的乙醇后,乙醇会夺去DNA周围的水分子,DNA失水聚合。一般实验中,是加2倍体积的无水乙醇与DNA相混合,其乙醇的最终含量占67%左右。也可改用95%乙醇来替代无水乙醇。但是加95%的乙醇使总体积增大,而DNA在溶液中有一定程度的溶解,因而DNA损失也增大,尤其用多次乙醇沉淀时,就会影响收得率。折中的做法是初次沉淀DNA时可用95%乙醇代替无水乙酵,最后的沉淀步骤要使用无水乙醇。也可以用0.6倍体积的异丙醇选择性沉淀DNA。一般在室温下放置15-30min即可。但因为使用异丙醇时常把盐沉淀下来,所以较多的还是使用乙醇。
6、 pH8.0TE缓冲液;10mmol/LTris-HCl,1mmol/L EDTA,其中含 RNA酶 20ug/ml。在基因操作实验中,选择缓冲液的主要原则是考虑DNA的稳定性及缓冲液成分干扰作用。磷酸盐缓冲系统(pKa=7.2)和硼酸系统(pKa=9.24)等虽然也都符合细胞内环境的生理范围(pH),可作DNA的保存液,但在转化实验时,磷酸根离子的种类及数量将与Ca2+产生Ca3(PO4)2沉淀;在DNA反应时,不同的酶对辅助因子的种类及数量要求不同,有的要求高离子浓度,有的则要求低盐浓度,采用Tris-HCl(pKa=8.0)的缓冲系统,由于缓冲液是TrisH+/Tris,不存在金属离子的干扰作用,故在提取或保存DNA时,大都采用Tris-HCl系统,而TE缓冲液中EDTA更能稳定DNA的活性。酚与水有一定的互溶,苯酚用水饱和的目的是使其抽提DNA过程中,不致吸收样品中含有DNA的水分,减少DNA的损失。用Tris调节至pH为8是因为DNA在此条件下比较稳定。在中性或碱性条件下(pH5~7),RNA比DNA更容易游离到水相,所以可获得RNA含量较少的DNA样品。
7、 70%乙醇试验步骤:
1、 无菌操作台上,取1.5ml培养菌体置于离心管(Eppendorf管)中,微量离心机上以10000rpm离心1min,或者以4000 rpm离心5-10min,弃上清液,离心管倒扣于干净的吸水纸上吸干。
2、 沉淀中加100μl用冰预冷的溶液I,加或不加入少量溶菌酶粉末,充分混合(需要剧烈振荡)。室温下放置10min。
3、 加入200μl溶液 II(新鲜配置),加盖后轻轻快速颠倒离心管数次混匀(千万不要振荡),冰浴5 min 。
4、 加入150μl预冷溶液III,轻轻颠倒数次混匀(10s),置于冰浴15 min 。
5、 微量离心机上以4℃,12000rpm离心15min,取上清液于另一新Eppendorf管中。
6、 上清夜中加入等体积酚/氯仿(1:1)混匀,微量离心机上以4℃,12000rpm,离心5min。{经验之谈:如果选用宿主合适的话(如DH5a、XL1-red等,HB101和BL21则不行),可以不用酚氯仿抽提这一步。用1倍体积的乙醇沉淀,沉淀中所含的盐和RNA就很少了,完全去除上清液后就可以直接加TE溶解质粒,后续的限制性酶切、转化完全没有问题。仅供参考}
7、 小心转上层至一新的离心管弃去中层的蛋白质和下层的有机相。
8、 小心移出上清于一新Eppendorf管中,加入2 /3倍体积异丙醇,混匀, 4℃离心12000g×5min。
9、 上清夜中加入2倍体积的无水乙醇混匀,室温下放置5min-10min,以12000rpm,离心5min-15min。
10、 1.0ml预冷的70%乙醇洗涤沉淀1 ~2次,沉淀在室温下晾干。
11、 小心吸去上清夜,将离心管倒置于一张纸上,使所有的液体流出。再将附着在管壁上的液滴除去。在除去管壁上的液滴时,可以用一次性吸头与真空管相连,用吸头接触液面。但在液体吸出时应当尽量使吸头远离核酸沉淀。自然干燥或者真空抽干到看不到液滴最好。
12、 加入50μlTE缓冲液(PH 8.0 含20μg/mlRNaseA)溶解质粒粗提物,在-20℃保存。
注意事项:
提取过程应尽量在低温环境中进行,蛋白质的去除以酚/氯仿混合效果最好,可以采取多次抽提尽量将蛋白质除干净,在沉淀DNA 时通常使用冰乙醇,在低温条件下放置可使DNA沉淀完全。同时反应中加入的盐浓度一定要控制好,当加入的盐溶液浓度太低时,只有部分DNA形成DNA钾盐而聚合,这样就造成DNA沉淀不完全,当加入的钾溶液浓度太高时,其效果也不好。在沉淀的DNA中,由于过多的盐杂质存在,影响DNA的酶切等反应,必须要进行洗涤或重沉淀。一般情况下都是加入的最终浓度达0.1~0.25mol/L为宜。

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