一、 目的
熟練掌握抽提細菌DNA的一般方法
二、原理
要進行重組DNA 實驗,就離不開外源基因的純化,而外源基因主要來源之一就要直接從生物的染色體DNA上制備,所以制備高質量的染色體DNA樣品經常為基因工程實驗所需要,抽提細菌染色體DNA的方法目前已有許多種,這里所介紹的兩種方法:一適用于枯桿菌染色體的抽提;另一種方法則適用于大腸桿菌染色體的制備。
基因工程實驗所需要的基因組DNA 通常要求分子量盡可能大,以此增加外源基因獲得率,但要獲得大片段的DNA 非易事,細菌基因組DNA通常是個很大的環狀態DNA,而在抽提過程中,不可避免的機械剪切力必將切斷DNA,如果要抽提到大的DNA 分子,就要盡可能地溫和操作,減少剪切力,減少切斷DNA 分子的可能性;分子熱運動也會減少所抽提到的DNA分子量,所以提取過程也要盡可能在低溫下進行。另外細胞內及抽提器皿中污染的核酸酶也會降解制備過程中的DNA,所以制備過程要抑制其核酸酶的活性。
另外制備的細菌染色體DNA 必須是高純度的,以滿足基因工程中各種酶反應的需要,制備的樣品必須沒有蛋白污染,沒有RNA,各種離子濃度應符合要求,這些在染色體制備時都應考慮到。
大腸桿菌染色體DNA 抽提首先收集對數生的細胞,然后用離子型表面活性劑十二烷基磺酸鈉(SDS)破裂細胞,SDS 具有的主要功能是:(1)溶解細胞膜上的脂類和蛋白質,因而溶解膜蛋白而破壞細胞膜;(2)解聚細胞膜上的脂類和蛋白質,有助于消除染色體DNA上的蛋白質;(3)SDS 能與蛋白質結合成為R1—0—SO3R2—蛋白質的復合物,使蛋白質變性而沉淀下來。但是SDS 能抑制核糖核酸酶的作用,所以在以后的提取過程中,必須把它除干凈。以免影響下一步RNase的作用。破細胞后RNA經RNase消化除去,蛋白質經、氯仿:異戊醇抽提除去經灑精沉淀回收DNA。枯草桿菌染色體制備與上類似,但略加修改的方法要適合教學要求。枯草桿菌是格蘭氏陽性菌,所以在SDS 處理前需要使用裂解細胞壁。是一種糖苷水解酶,它能水解菌體細胞壁的主要化學成份肽聚糖中的β—1,4 糖苷鍵,有助于細胞壁破裂,破裂的細胞壁在SDS 的作用下溶菌,同時用蛋白酶K 消化蛋白質,能解離纏繞在染色體DNA上的蛋白質,然后加入一定量的,使蛋白質變性,通常離心除去,在這期間可加入核糖酸酶消化RNA,zui后用乙醇回收DNA。
此二種方法抽提的細菌染色體DNA,無RNA和蛋白質污染,可用于限制性內切酶消化,分子再克隆等。但在下一步實驗前,要測定其DNA的濃度,常用測定DNA 濃度的方法,是溴化乙錠電泳法;當DNA 樣品在瓊脂糖凝膠中電泳時,加入的EB 會增強發射的熒光。而熒光的強度正比于DNA 的含量,如將已知濃度的標準樣品作電泳對照,就可估計出待樣品的濃度。
三、材料
(一)菌株
大腸桿菌C600、枯草桿菌BR151。
(二)儀器
電泳設備、恒溫水浴鍋、低速離心機、恒溫振蕩器、紫外檢測儀。
(三)器皿
玻璃離心管(10 毫升)、移液管(10毫升、5毫升)、微量取樣器、燒杯、玻璃棒、試管、三角瓶
(四)試劑
(1)LB *肉湯培養液:1%蛋白胨 0.5%酵母粉 0.5%NaCl pH7.5。
(2)BY 培養液: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)飽和酚
(6)氯仿:異戊醇(24:1 V:V)
(7)預冷*
(8)TE 溶液
(9)RNase溶液
(10)5mol/L
(11)蛋白酶K 20mg/ml