綠色熒光蛋白GFP基因的克隆和表達新手詳細注釋版

-.z.綠色熒光蛋白(GFP)基因的克隆和表達背景知識綠色熒光蛋白〔greenfluorescentprotein，GFP〕是一類存在于包括水母、水螅和珊瑚等腔腸動物體的生物發(fā)光蛋白。當(dāng)受到紫外或藍光激發(fā)時，GFP發(fā)射綠色熒光。它產(chǎn)生熒光無需底物或輔因子。發(fā)色團是其蛋白質(zhì)一級序列固有的。GFP由3個外顯子組成，長2.6kb；GFP是由238個氨基酸所組成的單體蛋白,相對分子質(zhì)量為27.0kMr，其蛋白性質(zhì)十分穩(wěn)定，能耐受60℃處理。1996年GFP的晶體構(gòu)造被解出，蛋白質(zhì)中央是一個圓柱形水桶樣構(gòu)造，長420nm，寬240nm，由11個圍繞中心α螺旋的反平行β折疊組成，熒光基團的形成就是從這個螺旋開場的，桶的頂部由3個短的垂直片段覆蓋，底部由一個短的垂直片段覆蓋，對熒光活性很重要的生色團則位于大空腔。發(fā)色團是由其蛋白質(zhì)部第65-67位的Ser-Tyr-Gly自身環(huán)化和氧化形成.實驗一質(zhì)粒DNA的別離與純化一、實驗?zāi)康恼莆找环N最常用的質(zhì)粒DNA提取方法：堿裂解法。該法用于從小量培養(yǎng)物中抽提質(zhì)粒DNA，比擬方便、省時，提取的質(zhì)粒DNA質(zhì)量較高，可用于DNA的酶切、PCR甚至測序。二、根本原理質(zhì)粒是一類在細菌細胞發(fā)現(xiàn)的獨立于染色體外，能夠自主復(fù)制的穩(wěn)定的遺傳單位。迄今為止，從細菌中別離得到的質(zhì)粒都是環(huán)型雙鏈DNA分子，分子量圍從1kb到200kb。質(zhì)粒DNA可持續(xù)穩(wěn)定地處于染色體外的游離狀態(tài)，但在一定條件下又會可逆地整合到寄主染色體上，隨著染色體的復(fù)制而復(fù)制，并通過細胞分裂傳遞到后代。在大多數(shù)情況下質(zhì)粒DNA復(fù)制中的酶體系和細菌染色體復(fù)制時所用的酶是一樣的。有些質(zhì)粒復(fù)制受宿主細胞復(fù)制作用的嚴格限制，因此每個細胞中只含一個或幾個拷貝，稱為嚴謹型質(zhì)粒，有的質(zhì)粒的復(fù)制受宿主細胞的控制不嚴，稱為松弛型質(zhì)粒，它們在每個細胞中的數(shù)目可達10-200個拷貝。當(dāng)宿主細胞的蛋白質(zhì)合成受到抑制時〔例如經(jīng)氯霉素處理〕，細菌染色體雖不再增加，但松弛型質(zhì)粒DNA可繼續(xù)被復(fù)制，以至每個細胞的拷貝數(shù)可以增至一千到幾千。質(zhì)粒具有一定的生物功能，它們往往帶有一些抗藥標記，當(dāng)質(zhì)粒DNA用人為的方法轉(zhuǎn)化進細菌時，轉(zhuǎn)化后的細菌會表現(xiàn)出質(zhì)?；蛩哂械男碌纳锉憩F(xiàn)型，例如，把一個含有抗藥基因的質(zhì)粒轉(zhuǎn)入細菌后，原來無抗藥性的細菌則表現(xiàn)出抗藥的新表型。借助轉(zhuǎn)化菌獲得的新表型特征，可證實質(zhì)粒已轉(zhuǎn)入宿主細菌中，這樣就可以作為轉(zhuǎn)化菌的選擇性標記。質(zhì)粒作為基因克隆載體分子的重要的條件是獲得批量的純化的質(zhì)粒DNA分子。目前已有許多方法可用于質(zhì)粒DNA的提取，它們都包括三個根本的步驟：細菌的生長和質(zhì)粒的擴增；菌體的收集裂解，質(zhì)粒DNA的別離；質(zhì)粒DNA的純化。細菌的生長和質(zhì)粒的擴增從瓊脂培養(yǎng)基平板上挑取一個單菌落，接種到含適當(dāng)抗生素的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)。對于松弛型質(zhì)?！踩鏿UC系列〕來說，只要將培養(yǎng)物放到標準的LB或2YT培養(yǎng)基中生長到對數(shù)晚期，就可以大量提取質(zhì)粒，而不必選擇性地擴增質(zhì)粒DNA。但對于嚴謹型質(zhì)?！踩鏿BR322〕來說，則需在得到局部生長的細菌培養(yǎng)物中參加氯霉素繼續(xù)培養(yǎng)假設(shè)干小時，以便對質(zhì)粒進展選擇性擴增。2、菌體的收集、裂解和質(zhì)粒DNA的別離質(zhì)粒別離的根本原理是利用宿主菌〔一般是大腸桿菌菌株〕DNA與質(zhì)粒DNA之間的兩種主要性質(zhì)差異：〔1〕大腸桿菌的染色體較一般的載體質(zhì)粒DNA大得多?！?〕從細胞中提取得到的大腸桿菌DNA主體是變性的線性分子，而大多數(shù)質(zhì)粒DNA是共價閉合的環(huán)狀分子。這里主要介紹堿裂解法的根本原理：在細菌懸浮液中參加SDS〔十二烷基硫酸鈉〕和NaOH使菌體裂解〔有時需要先使用溶菌酶水解細胞壁〕。此處理可破壞堿基配對，故可使細菌的線狀染色體DNA變性，但閉環(huán)質(zhì)粒DNA鏈由于處于拓撲纏繞狀態(tài)而不能彼此分開。當(dāng)條件恢復(fù)正常時〔如參加酸性的NaAc或Kac中和堿性NaOH〕，質(zhì)粒DNA鏈迅速得到準確配對，重新恢復(fù)成天然的超螺旋分子。通過離心，可以使染色體DNA與變性蛋白質(zhì)、RNA分子一起沉淀下來，而質(zhì)粒超螺旋分子仍滯留于上清中。3、質(zhì)粒DNA的提純對于小量制備的質(zhì)粒DNA，經(jīng)過苯酚抽提、RNA酶消化和酒精沉淀等簡單步驟除去剩余蛋白質(zhì)及RNA，到達純化的目的。質(zhì)粒DNA分子具有三種構(gòu)型：共價閉合環(huán)形DNA〔cccDNA，SC構(gòu)型〕、開環(huán)DNA〔OC構(gòu)型〕和線性分子〔L構(gòu)型〕。在細菌體，質(zhì)粒DNA是以負超螺旋構(gòu)型存在的。在瓊脂糖凝膠電泳中不同構(gòu)型的同一種質(zhì)粒DNA，盡管分子量一樣，但具有不同的電泳遷移率。其中走在最前沿的是SCDNA，其后依次是LDNA和OCDNA。三、實驗材料、儀器及試劑1.在含有pEGFP－N3質(zhì)粒的DH5α平板上菌落上挑取菌種，置于含有5mLLB培養(yǎng)基的試管中。搖晃過夜?！睤H5α是一種大腸桿菌的誘變菌株，主要表現(xiàn)對外源DNA的免疫缺乏，是用于基因工程的菌種〕在含有pET-28a2、使用儀器恒溫培養(yǎng)箱，超凈臺，恒溫搖床，制冰機，臺式離心機，小型混合器，冰箱四、實驗步驟取1.5mlDH5α培養(yǎng)液倒入1.5mLeppendorf管〔一種離心管〕中,13000rpm離心1min。重復(fù)1。棄上清,將管倒置于衛(wèi)生紙上數(shù)分鐘,使液體流盡。菌體沉淀重懸浮于100μL溶液Ⅰ中(需劇烈振蕩),室溫下放置10min?！踩芤篒，50mM葡萄糖/25mMTris-Cl/10mMEDTA，pH8.0；溶液I的作用；mM為mmol/L。任何生物化學(xué)反響，首先要控制好溶液的pH，因此用適當(dāng)濃度的和適當(dāng)pH值的Tris-Cl溶液。50mM葡萄糖最大的好處是懸浮后的大腸桿菌不會快速沉積到管子的底部。EDTA是Ca2+和Mg2+等二價金屬離子的螯合劑，配在分子生物學(xué)試劑中的主要作用是：抑制DNase的活性，和抑制微生物生長。在溶液I中參加高達10mM的EDTA，無非就是要把大腸桿菌細胞中的所有二價金屬離子都螯合掉。菌體一定要懸浮均勻，不能有結(jié)塊?！硡⒓有屡渲频娜芤孩?00μl,蓋緊管口，快速溫和顛倒eppendorf管5次,以混勻容物(千萬不要振蕩),冰浴5min?！踩芤篒I，0.2MNaOH/1%SDS；溶液II的作用；這是用新鮮的0.4N的NaOH和2％的SDS等體積混合后使用的。要新從濃NaOH稀釋制備0.4N的NaOH，保證NaOH沒有吸收空氣中的CO2而減弱堿性。其實破細胞的主要是堿，而不是SDS，所以才叫堿法抽提。事實上NaOH是最正確的溶解細胞的試劑，不管是大腸桿菌還是哺乳動物細胞，碰到了堿都會幾乎在瞬間就溶解，這是由于細胞膜發(fā)生了從bilayer〔雙層膜〕構(gòu)造向micelle〔微囊〕構(gòu)造的相變化所導(dǎo)致。用了不新鮮的0.4NNaOH，即便是有SDS也無法有效溶解大腸桿菌〔不妨可以自己試一下〕，自然就難高效率抽提得到質(zhì)粒。這一步要記住兩點：第一，時間不能過長，因為堿性條件下基因組DNA片斷會慢慢斷裂；第二，必須溫柔混合，不然基因組DNA也會斷裂?！硡⒓?50μL預(yù)冷的溶液Ⅲ,蓋緊管口，并倒置離心管，溫和振蕩3次,使沉淀混勻,冰浴中15分鐘,13000rpm離心5min?！踩芤篒II，3M醋酸鉀/2M醋酸。溶液Ⅲ含3M醋酸鉀/2M醋酸。溶液III參加后就會有大量的沉淀，這其實是SDS遇到鉀離子后變成了十二烷基硫酸鉀〔PDS〕，而PDS是水不溶的，因此發(fā)生了沉淀。而高濃度的鹽，使得沉淀更完全。SDS易與蛋白質(zhì)結(jié)合，平均兩個氨基酸上結(jié)合一個SDS分子，鉀鈉離子置換所產(chǎn)生的大量沉淀自然就將絕大局部蛋白質(zhì)沉淀。大腸桿菌的基因組DNA也會一起被共沉淀，因為基因組DNA太長，容易被PDS共沉淀，注意SDS并不與DNA分子結(jié)合。2M的醋酸是為了中和NaOH，因為長時間的堿性條件會打斷DNA，所以要中和之?；蚪MDNA一旦發(fā)生斷裂，只要是50－100kb大小的片斷，就沒有方法再被PDS共沉淀了。所以堿處理的時間要短，而且不得劇烈振蕩，不然最后得到的質(zhì)粒上總會有大量的基因組DNA混入，瓊脂糖電泳可以觀察到一條濃濃的總DNA條帶。很多人誤認為是溶液III參加后基因組DNA無法快速復(fù)性就被沉淀了，這是天大的誤會，因為變性的也好復(fù)性的也好，DNA分子在中性溶液中都是溶解的。NaOH本來是為了溶解細胞而用的，DNA分子的變性其實是個副產(chǎn)物，與它是不是沉淀下來其實沒有關(guān)系。溶液III參加并混合均勻后在冰上放置，目的是為了PDS沉淀更充分一點?！成锨逡阂迫敫蓛鬳ppendorf管中,參加等體積的氯仿/異戊醇(24：1),振蕩混勻,13000rpm離心2min?！睵DS沉淀的形成后有些蛋白質(zhì)不能被沉淀，因此要用酚/氯仿/異戊醇進展抽提，然后進展酒精沉淀才能得到質(zhì)量穩(wěn)定的質(zhì)粒DNA，不然時間一長就會因為混入的DNase而發(fā)生降解。這里用25：24：1的酚/氯仿/異戊醇是有很多道理的。酚〔Phenol〕對蛋白質(zhì)的變性作用遠大于氯仿，但是水飽和酚的比重略比水重，碰到高濃度的鹽溶液〔比方4M的異硫氰酸胍〕，離心后酚相會跑到上層，不利于含質(zhì)粒的水相的回收；參加氯仿后可以增加比重，使得酚/氯仿始終在下層，方便水相的回收；還有一點，酚與水有很大的互溶性，如果單獨用酚抽提后會有大量的酚溶解到水相中，而酚會抑制很多酶反響〔比方限制性酶切反響〕，而用酚/氯仿的混合液進展抽提，跑到水相中的酚則少得多，微量的酚在乙醇沉淀時就會被除干凈而不必擔(dān)憂酶切等反響不能正常進展。至于異戊醇的添加，其作用主要是為了讓離心后上下層的界面更加清晰，也方便了水相的回收?！硨⑺嘁迫敫蓛鬳ppendorf管中,參加等體積的氯仿/異戊醇(24：1)振蕩混勻,13000rpm離心2min。將水相移入干凈eppendorf管中,參加2倍體積的無水乙醇,振蕩混勻后，置于室溫下2min，然后13000rpm離心5min?！不厥蘸蟮乃嗪凶銐蚨嗟柠}，因此只要參加2倍體積的乙醇，在室溫放置幾分鐘后離心就可以將質(zhì)粒DNA沉淀出來?！硹壣锨?將管口敞開倒置于衛(wèi)生紙上使所有液體流出,參加1mL70％乙醇洗沉淀一次,振蕩混勻后，13000rpm離心5min?！哺邼舛鹊柠}會水合大量的水分子，因此DNA分子之間就容易形成氫鍵而發(fā)生沉淀。如果感覺發(fā)生了鹽的沉淀，就用70％的乙醇多洗幾次，每次在室溫放置一個小時以上，并用移液槍槍頭〔tip〕將沉淀打碎，就能得到好的樣品?！澄锨逡?將管倒置于衛(wèi)生紙上使液體流盡,室溫枯燥。將沉淀溶于30μLTE緩沖液(pH8.0，含20μg/mLRNaseA)中，保存在-20℃〔溶解已經(jīng)講解的RNA，防止未降解的RNA會干擾電泳結(jié)果?！嘲凑胀瑯拥牧鞒毯头椒▽ET-28a的質(zhì)粒也提出來，保存在-20℃五、實驗結(jié)果實驗二質(zhì)粒DNA濃度的測定一、實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)利用核酸蛋白測定儀測算核酸的濃度和純度。二、根本原理核酸分子在260nm下有最大吸光值，因此可以通過260nm下核酸的吸光值計算核酸濃度〔mg/ml〕，并通過測定與280nm和230nm的比值，估算DNA的純度?！渤撕怂釢舛?分光光度計同時顯示幾個非常重要的比值表示樣品的純度,如A260/A280的比值,用于評估樣品的純度，因為蛋白的吸收峰是280nm.純潔的樣品,比值大于1.8〔DNA〕或者2.0〔RNA〕。如果比值低于1.8或者2.0，表示存在蛋白質(zhì)或者酚類物質(zhì)的影響。A230表示樣品中存在一些污染物，如碳水化合物,多肽,苯酚等，較純潔的核酸A260/A230的比值大于2.0。A320檢測溶液的混濁度和其他干擾因子。純樣品，A320一般是0?！橙嶒灢牧吓c儀器1、實驗材料pEGFP－N3和pET-28aDNA2.使用儀器Eppendorf核酸蛋白測定儀，移液槍四、實驗步驟按下Eppendorf核酸蛋白測定儀dsDNA，比色皿中參加100μlddH2O，blank空白對照。取一0.5ml離心管，吸取質(zhì)粒DNA5μl，然后再參加95μlddH2O，混勻。將100μl的溶液轉(zhuǎn)移到比色皿中，注意不要出現(xiàn)氣泡。按下sample，記錄260nm下DNA的濃度〔mg/ml〕。并同時記錄OD260nm/280nm，OD260nm/230nm的比值，估測DNA的純度。計算質(zhì)粒DNA母液的濃度=OD260nm下的濃度×20〔mg/ml〕，DNA的純度：OD260nm/280nm=1.8±0.1(如果低于1.7，說明樣品中蛋白質(zhì)去除的不完全，或樣品中有苯酚的污染；如果高于1.9，說明樣品中RNA去除的不完全。)正常OD260nm/230nm約為2.5，OD260nm/230nm小于2.0，表示樣品中存在一些污染物，如碳水化合物,多肽,苯酚等鹽和小分子。實驗三瓊脂糖凝膠電泳一、實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)掌握一種最常用的別離、鑒定、純化DNA片段的比擬方便、省時的技術(shù)：瓊脂糖凝膠電泳的根本原理和操作方法。二、根本原理影響DNA在瓊脂糖凝膠中遷移速率的因素主要有：〔1〕DNA分子的大小雙鏈DNA分子在凝膠基質(zhì)中遷移的速率與其堿基對數(shù)的常用對數(shù)成反比。分子越大，遷移的越慢，因為摩擦阻力越大，也因為大分子通過凝膠孔徑的效率低于較小的分子?！?〕瓊脂糖濃度給定大小的線狀DNA片段在不同濃度的瓊脂糖凝膠中遷移速率不同。在DNA電泳遷移速率的對數(shù)和凝膠濃度之間存在線性相關(guān)?！?〕DNA的構(gòu)象超螺旋環(huán)狀〔Ⅰ型〕、切口環(huán)狀〔Ⅱ型〕和線狀〔Ⅲ型〕DNA在瓊脂糖凝膠中以不同速率遷移。其相對遷移速率主要取決于瓊脂糖凝膠的濃度和類型，其次是電流強度、緩沖液離子強度和Ⅰ型超螺旋絞緊的程度或密度。一些條件下，Ⅰ型DNA比Ⅲ型遷移得快；在另一些條件下，順序可能相反?！?〕所用的電壓低電壓時，DNA片段遷移率與所用的電壓成正比。電場強度升高時，高分子量片段的遷移率遂不成比例的增加。所以，當(dāng)電壓增大時瓊脂糖凝膠別離的有效圍反而減小。要獲得大于2kbDNA片段的良好分辨率，所用電壓不應(yīng)高于5-8V/cm?！?〕電泳緩沖液DNA的泳動受電泳緩沖液的組成和離子強度的影響。缺乏離子則電導(dǎo)率降低，DNA或者不動或者遷移很慢。高離子強度時〔如10×buffer〕，電導(dǎo)率升高，使得應(yīng)用適中的電壓也會產(chǎn)生大量的熱能，最嚴重時凝膠會熔化，DNA變性。三、實驗材料、儀器及試劑1、實驗材料質(zhì)粒DNA2、使用儀器核酸電泳儀，小型混合器，冰箱，藍盾可見光透射儀四、實驗步驟1%瓊脂糖凝膠的配制加20ml1×TBE緩沖液于三角瓶中?！睺BE緩沖液為Tris硼酸-EDTA緩沖溶液，適合長時間電泳，但測得分子質(zhì)量大于實際分子質(zhì)量，；TAE緩沖液為Tris醋酸-EDTA緩沖溶液，運用最廣泛，較準確但不適合長時間；TPE緩沖液為Tris磷酸-EDTA緩沖溶液，磷酸鹽易在乙醇沉淀過程中析出，不適合DNA回收?！场?〕準確稱取0.2g瓊脂糖加到三角瓶中，于微波爐中加熱至完全熔化，〔3〕冷卻至60℃〔4〕輕緩倒入封好兩端和加上梳子的電泳膠板中，靜置冷卻30分鐘以上，〔5〕將膠板除去封膠帶，放入電泳緩沖液〔TBE〕中，使電泳緩沖液剛好沒過凝膠約1mm，輕輕拔除梳子，〔6〕取5μl質(zhì)粒DNA及2μlGenefinder混勻上樣?！惨部墒褂肎elRed熒光核酸凝膠染色試劑，用凝膠成像儀顯影〕〔7〕50-100v約電泳0.5-1小時?！?〕藍盾可見光透射儀觀察結(jié)果。五、實驗結(jié)果實驗四酶切及連接實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)使用限制型切酶進展DNA酶切的原理和方法。2.實驗原理迄今已發(fā)現(xiàn)了3000多種限制性切酶。傳統(tǒng)上將限制性切酶按照亞基組成、酶切位置、識別位點、輔助因子等因素劃分為三大類。II型酶在其識別位點之中或臨近確實定位點特異地切開DNA鏈。它們產(chǎn)生確定的限制片段，因此是三類限制性切酶中唯一用于DNA分析和克隆的一類。5’-G↓AATTC-3’3’-CTTAA↓G-5’II型限制性切酶中最普遍的是象EcoRI、HindIII、BamHI和NotI這樣在識別序列中進展切割的酶。這一類酶是構(gòu)成商業(yè)化酶的主要局部。大局部這類酶都以同二聚體的形式結(jié)合到DNA上，因而識別的是對稱序列；但有極少的酶作為單聚體結(jié)合到DNA上，識別非對稱序列。一些酶識別連續(xù)的序列〔如EcoRI識別GAATTC；HindIII識別AAGCTT;BamHI5’-G↓AATTC3’-CTTAA↓G5’5’-GG↓CC3’-CC↓GG-5DNA連接酶能夠催化在兩條DNA鏈之間形成磷酸二酯鍵，這種酶需要在一條DNA鏈的3’-末端具有一個游離的羥基〔-OH〕，和在另一條DNA鏈的5ligaseligase53533.實驗材料、儀器及試劑3.1實驗材料pEGFP－N3和pET-28aDNA3.2儀器準備水浴鍋、移液器、電泳槽、電泳儀、振蕩器、制冰機、藍盾可見光透射儀、凝膠成像儀3.3試劑BamHI(10U/μL)(TaKaRa公司);NotI(10U/μL)(TaKaRa公司),T4ligase4.操作步驟4.1酶切按如下雙酶切體系〔30μL〕混合：反響物〔μL〕pEGFP-N3pET-28a質(zhì)粒1818BamHI22NotI2210×bufferK330.1%BSA緩沖液33〔BSA緩沖液為牛血清白蛋白，穩(wěn)定酶的活性?！畴x心10s，混勻。37℃配制1.0%〔M/V〕普通瓊脂糖凝膠30ml。〔1%〔m/v〕指：一般是固體溶于液體的，1g固體溶于100mL水中?！尺m當(dāng)放置冷卻，45℃待凝膠凝固好以后，撥下梳子。酶切樣品中參加5μl溴酚藍-GeneFinder混合液混勻，上樣。1×TBEBuffer，80V(3-4V/cm)下電泳30min。熒光激發(fā)器觀察質(zhì)粒DNA條帶的酶切情況，并照像。4.2回收酶切產(chǎn)物〔采用天為時代DNA回收試劑盒進展回收〕配30mL1％進口瓊脂糖凝膠，盡量長一些〔用粗梳子〕，對酶切產(chǎn)物進展電泳別離；將酶切產(chǎn)物全部參加加樣孔中跑膠，觀察結(jié)果，并且拍照。用干凈的刀片將需要的DNA條帶從凝膠上切下來，稱取重量。以0.1g凝膠對應(yīng)300μL的體積參加PN〔溶膠液〕。50℃水浴放置10min將上一步得到的溶液參加到一個吸附柱中，吸附柱再放入收集管，13000rpm離心60s，棄掉廢液?！参街?，用于吸附層析〕參加800μL漂洗液PW，13000rpm離心60s，棄掉廢液?！睵W是去鹽的洗脫液，目的是洗脫脂類、蛋白及鹽類等雜質(zhì)〕參加500μL漂洗液PW，13000rpm離心60s，棄掉廢液。將離心吸附柱放回收集管，13000rpm離心2min。取出吸附柱，放入一個干凈的離心管中，在吸附膜的中間位置參加適量洗脫緩沖液EB30μL，洗脫緩沖液先在65℃水浴預(yù)熱，室溫放置2min，13000rpm離心1min，然后將離心的溶液重新加回離心吸附柱中，13000rpm離心1min置于－20℃4.3連接按照連接體系進展，16℃反響物體積/μL回收純化的pET-28a質(zhì)粒5gfp基因片段12T4連接酶1緩沖液〔10×〕2實驗五大腸桿菌感受態(tài)細胞的制備及轉(zhuǎn)化一、實驗?zāi)康牧私夂驼莆沾竽c桿菌感受態(tài)細胞的制備方法的原理和操作要點，以及質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)化大腸桿菌細胞的原理和方法。二、根本原理外源DNA只有轉(zhuǎn)化到大腸桿菌細胞才能得到擴增。感受態(tài)指細菌細胞具有的能夠承受外源DNA的一種特殊生理狀態(tài)。大腸桿菌的感受態(tài)可用CaCl2處理而誘導(dǎo)產(chǎn)生：將正在生長的大腸桿菌細胞在0℃下參加到低滲的CaCl2溶液中，便會使細胞膜的透性發(fā)生改變，此時的細胞即呈現(xiàn)為感受態(tài)。這一方法可以用于批量制備感受態(tài)細胞，其轉(zhuǎn)化效率可到達5×106-2×107個轉(zhuǎn)化克隆子/μg超螺旋質(zhì)粒DNA。制備好的大腸桿菌感受態(tài)細胞可在-70在0℃下外源DNA可吸附到感受態(tài)細胞外表，短時間的熱刺激〔42轉(zhuǎn)化了質(zhì)粒DNA的大腸桿菌隨后在培養(yǎng)基中37℃三.實驗材料、儀器1.實驗材料DH5α，BL21，pET-28a重組質(zhì)粒DNA使用儀器水浴鍋，高壓滅菌鍋、移液器、超凈工作臺、離心機、振蕩培養(yǎng)箱，制冰機四、操作步驟1.LB〔Luria-Bertain〕液體和固體培養(yǎng)基的配制〔參考附錄〕氨芐青霉素和卡那霉素等抗生素不抗熱，如果培養(yǎng)基溫度過高，容易導(dǎo)致抗生素失效，應(yīng)使培養(yǎng)基降溫至60℃左右后，再參加抗生素。但也不應(yīng)使培養(yǎng)基的溫度過低，否則容易出現(xiàn)氣泡。75mm2．感受態(tài)細胞的制備(CaCl2法)挑一大腸桿菌單菌落放入3mlLB液體培養(yǎng)基〔含Kan+〕，37℃活化大腸桿菌：取3ml新鮮的LB液體培養(yǎng)基參加50-150μl的過夜菌，培養(yǎng)2-3個小時。將昨夜搖出來的DH5α或BL21培養(yǎng)液轉(zhuǎn)入離心管中,冰上放置10min,然后于4℃下4000rpm離心5min棄去上清,用預(yù)冷的0.1mol/L的CaCl2溶液600μL輕輕懸浮細胞,冰上放置20min,4℃下4000rpm離心5min棄去上清,參加300μL預(yù)冷的0.1mol/L的CaCl2溶液,輕輕懸浮細胞,冰上放置5min,即成感受態(tài)細胞懸液，可-80℃3.轉(zhuǎn)化涂板〔1〕取2個無菌離心管，分別參加100μLDH5α感受態(tài)細胞懸液，第1管加5μl無菌水，第2管參加質(zhì)粒DNA溶液5μl,輕輕搖勻,冰上放置30min?！?〕42℃水浴中熱激90s,熱激后迅速置于冰上冷卻5min〔3〕分別向管中參加100μLLB液體培養(yǎng)基,混勻后在37℃振蕩培養(yǎng)30min〔4〕從管1中取50μL涂布于含抗生素和不含抗生素的平板上,從管2中取50μL和100μL涂布于含抗生素的平板上。正面向上放置約10分鐘,待菌液完全被培養(yǎng)基吸收后倒置培養(yǎng)皿,37℃培養(yǎng)20〔50μL和100μL構(gòu)成濃度梯度，便于后續(xù)篩選菌落密度適宜的平板〕KanKanKanKanKan管1管1管2管2管1管1管2管250μL50μL50μL100μL實驗六重組質(zhì)粒DNA的鑒定〔雙酶切法和菌落PCR法〕一、實驗?zāi)康恼莆针p酶切法鑒定重組質(zhì)粒DNA的根本原理和操作步驟，以及菌落PCR法鑒定重組質(zhì)粒DNA的根本原理。了解菌落PCR法鑒定菌落及保存的操作方法。二、根本原理重組質(zhì)粒DNA是利用限制性切酶〔如BamHI和NotI〕分別酶切基因片段和質(zhì)粒后，利用基因片段和質(zhì)粒DNA一端帶有一樣的粘性末端連接起來的重組質(zhì)粒，如果再利用一樣的限制性切酶識別重組基因片段兩側(cè)的酶切位點，通過酶切下的重組片段的大小與連接的基因片段大小是否一樣判斷質(zhì)粒DNA是否為重組質(zhì)粒。單菌落或提取的質(zhì)粒DNA也可以通過PCR方法鑒定正確克隆。聚合酶鏈式反響〔PolymeraseChainReaction，簡稱PCR〕是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法。典型的PCR由高溫變性、低溫退火和適溫延伸等三步反響組成一個循環(huán)周期，通過屢次循環(huán)反響，使目的DNA得以迅速擴增。其主要步驟是：將待擴增的DNA置于高溫下使之解鏈，人工合成的兩個寡核苷酸引物在低溫下分別在目的片段兩側(cè)與DNA兩條鏈互補結(jié)合；DNA聚合酶在72℃將單核苷酸從引物的3’端開場摻入，沿模板從5’具體地說，PCR反響系統(tǒng)有寡核苷酸引物，反響緩沖液，熱穩(wěn)定DNA聚合酶〔Taq酶〕，脫氧核苷三磷酸底物和靶序列〔即模板〕等五局部組成，缺一不可。PCR技術(shù)能在試管中建立反響，經(jīng)數(shù)小時之后，就能將極微量的*一特定的目的DNA片段擴增106倍以上，而無需經(jīng)過煩瑣的基因克隆程序便可獲得足夠數(shù)量的準確的DNA拷貝。它操作簡單，易于掌握，結(jié)果也較為可靠，為基因的分析和研究提供了一種強有力的手段，對整個生命科學(xué)的研究與開展都有深遠的影響。因此，PCR技術(shù)產(chǎn)生的時間雖不長，卻以驚人的速度廣泛地應(yīng)用于分子生物學(xué)的各個領(lǐng)域。它可用于基因的別離、克隆和核苷酸序列分析、突變體和重組體的構(gòu)建、基因表達調(diào)控的研究、基因多態(tài)性的分析、遺傳病和傳染病的診斷、腫瘤機制的探索及法醫(yī)鑒定等諸多方面。三、實驗材料、儀器及試劑1.實驗材料pET-28a重組質(zhì)粒DNA或菌落2.使用儀器PCR儀，掌中寶離心機，冰箱，小型混合器，電泳槽和電泳儀，1.5ml離心管，移液器及吸頭，藍盾可見光透射儀，恒溫培養(yǎng)箱3.試劑BamHI(10U/μL)(TaKaRa公司);NotI(10U/μL)(TaKaRa公司)四、實驗步驟雙酶切法隨機挑取2個單菌落，接種，37℃質(zhì)粒DNA的提取〔堿裂解法〕。雙酶切鑒定體系(10μl)。反響物(μl)管1管2質(zhì)粒DNA22BamHI0.50.5*hoI0.50.510×bufferK11ddH2O/μl66室溫酶切2.5-3h。配制1.0%〔M/V〕普通瓊脂糖凝膠20ml。酶切樣品中參加5μl溴酚藍-GeneFinder混合液混勻，上樣。1×TBEBuffer，80V(3-4V/cm)下電泳30min。熒光激發(fā)器觀察質(zhì)粒DNA條帶的酶切情況，并照像。并確定最終的陽性克隆菌落PCR法挑取菌落隨機挑取5個菌落。首先使用無菌槍頭挑取菌落，在已準備好的含有卡那抗菌素，分好區(qū)的固體培養(yǎng)基中輕劃一下〔為保菌種〕，然后將余下菌置于eppendorf管中〔作為PCR反響模板〕。PCR反響體系〔20μl〕反響物體積/dNTP〔10mM〕2左引物0.5右引物0.5Taq酶〔5U/μL〕0.5MgCl2(25mM)1.210×Buffer2ddH2O13.3PCR循環(huán)：95℃5min〔95℃60s；58℃60s；72℃72℃10minPCR產(chǎn)物的檢測PCR產(chǎn)物參加5μl溴酚藍-GeneFinder混合液，分別按編號參加DNA瓊脂糖凝膠電泳的加樣孔，使用1%瓊脂糖電泳別離。用熒光激發(fā)器看結(jié)果，確定陽性克隆的位置。五、實驗結(jié)果實驗七GFP蛋白的誘導(dǎo)表達一、實驗?zāi)康恼莆沼肐PTG誘導(dǎo)GFP基因表達的根本原理及根本操作步驟。二、實驗原理IPTG〔異丙基硫代β-L半乳糖苷〕是一種常見的誘導(dǎo)基因表達的誘導(dǎo)劑，構(gòu)造類似乳糖。GFP基因連接到pET-28a的多克隆位點〔MCS〕，GFP基因的表達受其上游T7啟動子和操縱基因O位點以及結(jié)合到這些順式作用元件的蛋白因子的控制。LacI基因編碼調(diào)節(jié)蛋白，可以四聚體的形式結(jié)合到操縱基因O位點上，關(guān)閉GFP基因的表達。IPTG可與四聚體調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合，從而改變調(diào)節(jié)蛋白的構(gòu)象，使調(diào)節(jié)蛋白不再與O位點結(jié)合。接著BL21編碼的T7RNA聚合酶結(jié)合到T7啟動子位點，從而啟動GFP基因的表達。三、實驗材料和儀器1.實驗材料BL21，pET-28a重組質(zhì)粒DNA2.使用儀器離心機，冰箱，小型混合器，移液器，恒溫培養(yǎng)箱，手持式紫外燈，超凈工作臺。四、實驗步驟取陽性克隆質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)化BL21；在含有Kan＋的固體培養(yǎng)基上，37℃培養(yǎng)20h挑取單菌落，37℃取4支無菌帶蓋試管，參加新鮮LB液體培養(yǎng)基〔含有Kan＋〕5ml，按1：20