动物肝脏DNA提取和鉴定

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动物肝脏中DNA的制备和鉴定
学时:6
一、实验目的:
1、掌握动物组织总DNA的提取方法及其原理。 2、掌握琼脂糖凝胶电泳分离核酸的原理和方法。
3、学习核酸染色的方法。
二、实验原理:
(一)动物肝脏DNA制备原理
要获得纯的DNA样品,必须考虑以下几点:
如何选材,如何破碎组织细胞?
如何除去蛋白质?(在真核细胞内,DNA与蛋白质结合成核蛋
收260nm的紫外线后将能量传递给EB,二是EB本身吸收
302nm和360nm的紫外线的能量。这两方面的能量最终 激发EB发射波长为590nm的可见光(红橙区)。
2、优点:
(1)染色比较简便、快捷,一般在10-15min就可反应。
(2)EB对核酸分子无破坏作用,这是其它染料所不能做 到的。 (3)EB灵敏度高,可检测出10ng或更少的DNA含量。
(二)琼脂糖凝胶电泳分离核酸的原理:
琼脂糖凝胶电泳是用琼脂糖凝胶作为支持介质的一种电 泳分离方法,是一种简便、快速分离鉴定核酸的方法,已 成为分子生物学及基因工程研究中常用实验方法之一。
琼脂糖英文名agarose,是从琼脂中提取出来的,由半
乳糖和3.6-脱水-L- 半乳糖相互结合的链状多糖。琼脂糖 和琼脂都可在不同浓度的水溶液下可形成多孔的凝胶,电 泳中具有分子筛效应。但琼脂糖含硫酸根比琼脂少,电渗 作用降低,因而分离效果明显提高。
(三)除去RNA的方法
脱氧核糖核蛋白在浓NaCl(1-2mol/L)溶液中
溶解度很大,但在0.14mol/L NaCl溶液中溶解度很低,
而核糖核蛋白则溶于0.14mol/L NaCl溶液中,利用
这一性质可将脱氧核糖核蛋白与绝大部分核糖核蛋白 分离开来。
(四)除去蛋白质的方法
用氯仿一异成醇混合液振荡核蛋白溶液,使蛋白质变性,然 后离心除去变性蛋白质,此时蛋白质凝胶停留在水相及氯仿 相中间,而DNA溶于上层水相。用两倍体积 95%乙醇溶液可 将DNA钠盐沉淀出来。
(3)插入梳子,梳齿下端离板底0.5-1mm。 (4)在胶床上滴加2-3滴 0.5μ g/mL的EB溶液。 (5)将60℃凝胶不间断倒入胶床,高3-4mm,避免气泡,摇 匀,室温下凝固。 (6)完全凝固后,撕掉胶带,置于电泳槽中,加入电泳缓冲 液,高于胶面1-2mm,从一头轻轻斜拉出梳子,除去产生 的气泡。
(7)电泳缓冲液:Tris-硼酸-EDTA(50×TBE)pH8.0。 (8)加样缓冲液:0.25%溴酚蓝(BPB)40%蔗糖。
(9)溴化乙啶(EB)溶液:10μg/ml。
(10)琼脂糖凝胶:浓度为0.7%。
(三)仪器
(1)稳压稳流电泳仪 (2)可调微量移液器
(3)水平电泳槽
(4)暗箱紫外透射仪等。
上清液 (沉淀用80%乙醇溶液离心洗涤)。
• 7.将沉淀置于吸水纸上,除尽乙醇,室温自然
干燥后,加入200ul 电极缓冲液,使DNA充分溶解,
待用。
• 8.凝胶板的制备:
(1)取琼脂糖0.7 g,加1×TBE缓冲溶液100ml,于沸水浴中 至熔化,制成0.7%的琼脂糖胶液。
(2)胶床两头贴上防水胶带,形成8mm高的挡墙,压紧胶带, 置水平台面上。
• 11. 观察
关闭电源,取出胶床,在紫外检测仪下观察凝胶中的 DNA(红橙色荧光)。
五、思考题:
1、用荧光染料EB染色的原理和优缺
点是什么? 2、绘制DNA电泳图谱。
核酸提取过程中的注意事项:
( 1 ) 避 免 过 酸 过 碱 或 高 温 环 境 , 合 适 的 T:0-4℃, pH4-9; (2)防止机械力的切割作用,避免剧烈振荡; (3)防止核酸酶的降解作用,可加入抑制剂-EDTA,柠檬 酸钠;
DNA分子在pH高于其等电点的溶液中带负电荷,在电场
中向正极移动(电荷效应) 。 DNA分子泳动速率的大小除与DNA分子的带电量有关 外,还与DNA分子的大小和空间构象有关(琼脂糖凝胶 的分子筛效应)。
电泳时,用溴酚蓝做前沿指示剂,用溴化乙啶
(ethidium bromide,EB) 指示DNA样品在凝胶中的 确切位置。
荧光染料EB染色
后,在紫外灯 (λ305nm)下观察
到的电泳结果:
* 荧光染料EB染色的原理和优点是什么?
1、原理:
EB: 即 3 , 8 - 二氨 基 - 5 - 乙 基 - 6 - 苯基 菲锭 溴 盐
(Ethidium Bromide)。 EB是一种扁平分子,它可以嵌 入核酸的碱基之间,在紫外线激发下,发出红橙色荧 光。 激发的荧光的能量来源于两个方面:一是核酸吸
溴化乙啶检测DNA的灵敏度很高,可检出10ng甚
至更少的DNA。
琼脂糖凝胶电泳分离核酸的影响因素
(1)核酸大小与琼脂糖凝胶电泳分离的关系
凝胶中,DNA片段迁移率与DNA分子大小(碱基对的对数)成反比(≤
20kb) ,因此通过已知大小的标准物移动的距离与未知片段的移动距离
时行比较,便可测出未知片段的大小。
离心 10min。
• 2.在上述沉淀物中加入2mL
0.14mol/L NaCl
-0.15mol/L EDTA溶液,然后在60℃下,滴加 20%SDS溶液3-5滴,边加边摇动,再摇动 10min, 使核酸与蛋白质分离。
• 3.
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加固体氯化钠0.2g混匀,使其最终浓度达到
l.4mol/L,水浴30min。
(2)核酸构型与琼脂糖凝胶电泳分离的关系
不同构型DNA的移动速度次序为:闭环DNA>直线DNA>开环的双链
环状DNA.
(3)不同大小的DNA需要用不同浓度的琼脂糖凝胶进行电泳
分离。
琼脂糖浓度/% 线状DNA大小/kb 行电泳分离。
0.3 60-5 0.6 20-1 0.7 10-0.8 0.9 7-0.5 1.2 6-0.4 1.5 3-0.2 2.0 2-0.1
• 压榨法:在1000×105Pa—2000×105Pa 的高压下使几十毫升
的细胞悬液通过一个小孔突然释放至常压,细胞将彻底破碎。 温和的、彻底破碎细胞的方法,但仪器费用较高。
细胞破碎方法—机械物理法
• 反复冻融法:将待破碎的细胞冷至-15℃到-20℃, 然后放于室温(或40℃)迅速融化,由于细胞内形成 冰粒使剩余胞液的盐浓度增高而引起细胞溶胀破碎。 • 超声波处理法:借助超声波的振动力破碎细胞壁和 细胞器。使用时注意降温,防止过热。 • 冷热交替法:在90℃左右维持数分钟,立即放入冰 浴中使之冷却,如此反复多次,绝大部分细胞可以 被破碎。
• 9.加样:
将样品DNA溶液与加样缓冲液以5 :1的体积比混合,用 微量移液器加样,每加完一个样品,冲洗三次。加样量15~ 20 l (加样时应防止碰坏样品孔周围的凝胶面以及穿透凝 胶底部)。
• 10.电泳:
为了获得电泳分离DNA片段的最大分辨率,电场强度不 应高于5V/cm(两电极间的距离)开始时用较高电压(80V), 样品一进入胶内则将电压调至5V/cm 。当染料前沿移至底边 1-2mm时,电泳毕。
(4)既可用于DNA也可用于RNA的检测。
(5)EB可加到样品中,也可加到凝胶中,可随时用紫外 灯检测电泳的进程和效果。 (6)EB-DNA复合物中的EB发出的荧光比游离的EB强10倍, 因此不需洗净凝胶中游离的EB也可检测出DNA的条带。
3、缺点:
溴化乙啶是一种强的致突变剂,在操作和配制试剂 时应戴手套。含溴化乙啶的溶液不能直接倒入下水道, 应进行处理。 (1)每100ml溶液中加入100mg粉状活性炭; (2)室温下放置1小时,不时的摇动; (3)用新华一号滤纸过滤,弃滤液; (4)用塑料袋封装滤纸和活性炭,作为有害废物处理。
• 4.加等体积的氯仿一异
戊醇,混匀,摇动5min,以
4000r/min的转速离心
10min。离心管内的物质分
为三层,上层为含DNA的水
相层,下层为氯仿一异成醇 混合物,中间层为变性蛋白 凝胶。
• 5.吸出上清液,加入2倍体积95%乙醇溶液(预
冷),产生沉淀。
• 6. 再以4000r/min的转速离心溶液10min,弃去
*溴化乙啶在260℃分解,在标准条件下进行焚化后不会有 危险性。
二、实验材料、试剂和仪器:
(一)材料:动物肝脏
(二)试剂:
(1)0.14mol/LNaCl-0.15mol/L EDTA-Na溶液: (2)20%SDS溶液: (3)氯仿一异戊醇(24:1)混合液: (4)95%乙醇溶液。 (5)80%乙醇溶液。 (6) pH8.0TE缓冲液:10 mmol/LTris-HCI,lmmol /L EDTANa,其中含RNA酶20ug/mL。
用十二烷基硫酸钠(SDS)等去污剂使蛋白质变性,可以直
接从生物材料中提取DNA。
纯的DNA样品的获得
为了防止DNA酶的降解,提取时可加入适量
EDTA(乙二胺四乙酸)、柠檬酸,以降低
DNA酶的活性。
加入RNA酶降解剩余的RNA,获得纯的DNA。
保存:将DNA于滤纸上干燥,溶于1mlTE中低 温保存。
(4)整个操作步骤应尽量简化,缩短实验过程,减少核酸 变性、降解、机械切割的机会。
注:DNA片段在5-500bp之间时,一般用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)进
琼脂糖凝胶电泳具有以下优点:
(1)操作简单、制备容易快速、凝胶机械性能好、电泳速度 快、分离DNA片段范围广、样品不需事先处理就可以进行电泳。 (2)凝胶结构均匀,对样品吸附小,电泳图谱清晰,分辨率 高,重复性好。 (3)琼脂糖透明无紫外吸收,电泳过程和结果可直接用紫外 光检测及定量测定。 (4)电泳后区带易染色,样品极易洗脱,便于定量测定。制 成干膜可长期保存。 因此,琼脂糖凝胶电泳已成为分子生物学及基因工程研 究中常用实验方法之一, DNA样本的分离、纯化、鉴定以及 相对分子质量测定常用琼脂糖凝胶电泳。
移液器的使用
自动取液器的构造
自动取液器的使用
吸入液体
排出液体
使用注意事项:不超量程使用;不倒置;使用完毕调至最大刻度上。
三、实验步骤:
• 1.取新鲜动物肝,称取1g,切成小块,加
入2ml 0.14mol/L NaCl-0.15mol/L
EDTA溶液,于研钵中研磨至匀浆,再加2ml
清洗转入离心管中,以4000r/min的转速
细胞破碎方法—化学方法
• 有机溶剂处理法:利用氯仿、甲苯等脂溶性溶剂或 SDS(十二烷基硫酸钠)等表面活性剂处理细胞, 可将细胞膜溶解,从而使细胞破裂,此法也可以与
研磨法联合使用。
• 溶胀法:细胞膜为天然的半透膜,在低渗溶液和低
浓度的稀盐溶液中,由于存在渗透压差,溶剂分子
大量进入细胞,将细胞膜胀破释放出细胞内含物。
溴化乙啶是一种荧光染料,可插入DNA双螺旋结构的
两个碱基对之间,与DNA分子形成络合物,在紫外光的 激发下发出橙黄色的荧光。
荧光来自两方面,一是核酸吸收260nm的紫外光, 并将能量传给EB;二是EB本身吸收波长为302nm和 360nm的紫外光。这两方面的能量最终激发EB发出 波长为590nm的红橙色荧光。 溴化乙啶可加入凝胶中,也可以在电泳后,将凝胶 放在含EB的溶液中浸泡.
白的形式存在。因此,分离DNA时必须使其与蛋白质解离,并除去
蛋白质。)
设法除去RNA的污染; 防止DNA酶的降解作用;
选 材
要提取动物组织DNA,一般选择细 胞膜较脆弱,容易破碎的动物脏器,如
胸腺、肝脏、脾脏、胰脏等。
细胞破碎方法—机械物理法:
• 研磨:将剪碎的动物组织置于研钵或匀浆器中,加入少量石 英砂研磨或匀浆,破碎细胞。这种方法温和,适合实验室使 用。 • 组织捣碎器:较剧烈的破碎细胞的方法,为了防止发热和升 温过高,通常是转10秒—20秒,停10秒—20秒,可反复多次。
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