年研究生实验2 PCR检测apoB基因多态性课件.ppt
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1、中山医学院生化教研室中山医学院生化教研室实验内容实验内容 1、基因、基因PCR(已完成);(已完成); 2、鉴定、鉴定apoB基因基因PCR产物的产物的DNA凝胶电泳:凝胶电泳: 1.5%琼脂糖凝胶浓度,琼脂糖凝胶浓度,100V,1h;1 1 原理原理在在pH8.0pH8.0(碱性)的环境中(碱性)的环境中DNADNA的磷酸基团解离,的磷酸基团解离,使使DNADNA在该环境中带负电荷,在电场中向正极方向泳在该环境中带负电荷,在电场中向正极方向泳动,因为各种动,因为各种DNADNA分子的电荷数、分子量、构象不同,分子的电荷数、分子量、构象不同,它们在通过凝胶立体网格时所受的动力和阻力不同,它们在
2、通过凝胶立体网格时所受的动力和阻力不同,所以泳动的速度有差异,以此达到分离的目的。所以泳动的速度有差异,以此达到分离的目的。 DNADNA显色剂多用显色剂多用EBEB,它能和碱基间的氢键结合,它能和碱基间的氢键结合,在紫外光照射下呈橘红色(在紫外光照射下呈橘红色(530nm530nm)的荧光。)的荧光。3一、一、DNA琼脂糖凝胶电泳琼脂糖凝胶电泳1.1 1.1 影响影响DNADNA在凝胶中迁移速率的因素在凝胶中迁移速率的因素 1 DNA分子的大小:分子量越大,迁移速度越慢;分子的大小:分子量越大,迁移速度越慢; 2 构象:共价闭环构象:共价闭环DNA分子分子直线直线DNA开环双链开环双链DNA
3、; 3 凝胶浓度:浓度越大,孔径越小,凝胶浓度:浓度越大,孔径越小,DNA分子迁移越慢;分子迁移越慢; 4 电压:电压越高,电压:电压越高, DNA分子迁移越快;分子迁移越快; 5 缓冲液:碱性环境保证缓冲液:碱性环境保证DNA分子带负电荷。分子带负电荷。1.2 1.2 不同浓度琼脂糖的凝胶分离范围不同浓度琼脂糖的凝胶分离范围琼脂糖浓度琼脂糖浓度(,(,W/ V ) DNA分子的有效分离范围(分子的有效分离范围(kb)0.7 0.8-100.9 0.5-71.2 0.4-61.5 0.2-32.0 0.1-22 2 实验材料及试剂实验材料及试剂琼脂糖琼脂糖 电泳缓冲液:电泳缓冲液:1 1 TA
4、ETAE(Tris acetate-EDTA buffer Tris acetate-EDTA buffer ) 6 6 加样缓冲液加样缓冲液 (溴酚蓝(溴酚蓝/ /二甲苯青二甲苯青/ /甘油)甘油) EBEB染色液(溴化乙锭,染色液(溴化乙锭,ethidium bromideethidium bromide) 琼脂糖凝胶板的制备琼脂糖凝胶板的制备(封板、制备(封板、制备1.5%的预染或未染的凝胶、倒胶、插梳、凝固后拔梳)的预染或未染的凝胶、倒胶、插梳、凝固后拔梳)将胶置于电泳槽将胶置于电泳槽 (注意上样孔位于电泳槽负极一侧)(注意上样孔位于电泳槽负极一侧)倒缓冲液倒缓冲液(没过胶约(没过胶约
5、1mm) 实验实验步骤步骤上样上样紫外灯下检测紫外灯下检测(apoB基因基因PCR产物:双条带或单条带,产物:双条带或单条带,700bp左右)左右)取取apoB基因基因PCR产物产物20 l上样上样(按学号加样:(按学号加样:DNA marker,样品样品1, 样品样品2, 样品样品3, 样品样品4 )apoB基因基因PCR产物电泳产物电泳(1.5%胶,胶,100V, 1小时)小时)1. 电泳前准备准备内容作用1.刷干净电泳制胶的梳子,板子,槽子,蒸馏水洗净晾干防止不必要的重复污染,减少外来的污染。梳子干净有利于梳孔的形成。2.检查电泳槽,根据情况更换buffer排除电泳槽的电极接触不良,确保
6、buffer的缓冲能力,减少污染。3.根据DNA的分离范围选择合适的胶浓度并记录达到较好的分离效果,防止样过快跑出胶或者是过慢浪费时间。4.计算agarose的用量和制胶 buffer的用量记录,胶最终越薄越好。实验记录备查2. 制胶步骤注意事项1.称量agarose和bufferBuffer不要用成H2O,称量相对准确2.融胶,加热到胶产生大量的气泡时,拿出摇匀,继续加热到完全溶解,拿出摇匀,再加热到沸腾。非常热,小心烫手,另外注意不要加热过度使胶冲出瓶子。因此注意选择起码为胶体积2倍以上的瓶子。保证胶混匀和完全溶解,减少可能因此引起的胶中孔径不均匀影响分离效果。3.倒胶,可用水浴的办法使胶
7、冷却到60度左右,即手可以握住瓶子的温度,沿着制胶板的一侧,缓缓地一次性倒入。梳子最好是预先放好并固定的,注意梳孔的体积能点的下所有的样。用枪头赶掉气泡。制胶的桌面相对水平。倒胶时尽量减少气泡的产生。EB如果在制胶时加入,在60度左右时加入,使终浓度为0.5ug/ml。不宜过低,染色成像不明显;不宜过高,导致背景太深。摇匀要沿着瓶壁摇动,尽量减少气泡产生的可能性。高浓度胶例如2%以上的EB很难摇匀,而且凝的速度也相对快,强烈建议跑完胶之后再用EB染色。4.室温凝胶30分钟过程中不要碰到梳子,尽量保持胶的位置不移动。时间不宜过久,导致胶干燥变形;不宜过短,影响胶内部孔径形成。5.拔梳子,放入电泳
8、槽。缓缓地将梳子垂直从梳孔拔出,尽可能使梳子是同时从各个胶孔拔出的。暂时不用的胶最好放入电泳槽电泳液中浸泡。电泳液要浸没胶1mm。3. 上样电泳步骤注意事项1.样品中加入loading buffer使其终浓度为1 X,混匀Loading buffer浓度不宜过低,点样时样品不能很好的沉在胶孔里;不宜过高,电泳时容易形成带形的变形。注意混匀。2.点样(每孔10ul)apoB基因PCR产物电泳(1.5%胶,60v, 2小时)沿着胶孔的边缘匀速加入。尽量避免碰坏胶孔。枪头不要吸过多的气泡,拔起时不要过猛带出样品。每点一个样完,吸取buffer洗枪头,避免样品混杂。如果是有特殊要求,例如回收,强烈建议
9、每点一个样换一次枪头。加样的速度当然是越快越好,注意保证质量。点样的量不要太大,一方面是体积不要太大,溢出污染邻位样品;一方面不量要太大,容易导致脱尾和模糊不清。3.接通电源,选择合适的电压和时间电泳。胶孔与电极成水平状态,防止样品跑歪。跑胶期间不时回来看看,防止样品跑出胶等意外发生。4. 染色成像步骤注意事项1.染色如果胶中没有加入EB,用0.5ug/ml的EB溶液浸染5-10分钟。2.调整镜头的拍摄范围和焦距,成像3.打印照片做分析记录 又称无细胞克隆技术又称无细胞克隆技术(“free bacteria” cloning technique),是一种对特定的是一种对特定的DNA片段在体外进
10、行快速扩增的方法。片段在体外进行快速扩增的方法。 该方法一改传统分子克隆技术的模式,不通过活细胞,该方法一改传统分子克隆技术的模式,不通过活细胞,操作简便,在数小时内可使几个拷贝的模板序列甚至一操作简便,在数小时内可使几个拷贝的模板序列甚至一个个DNA分子扩增分子扩增107108倍,大大提高了倍,大大提高了DNA的得率。的得率。因此,现已广泛应用到分子生物学研究的各个领域。因此,现已广泛应用到分子生物学研究的各个领域。 二、聚合酶链反应或多聚酶链反应二、聚合酶链反应或多聚酶链反应(Polymerase Chain Reaction, PCR)Kary MullislP C R 技 术 最 早
11、由 美 国技 术 最 早 由 美 国 Cetus公司人类遗传研究室公司人类遗传研究室Kary Mullis及同事于及同事于1985年发现并研制成功的;年发现并研制成功的;lKary Mullis因发明了因发明了“聚合酶链式反应聚合酶链式反应”而获而获得得1993年度诺贝尔化学奖。年度诺贝尔化学奖。 (一)原理(一)原理lPCR是在模板是在模板DNA、引物和四种脱氧、引物和四种脱氧核苷酸等存在的情况下,核苷酸等存在的情况下,DNA聚合酶依聚合酶依赖的酶促合成反应,整个扩增过程分三赖的酶促合成反应,整个扩增过程分三步。步。l变性变性:加热,模板:加热,模板DNA形成两条单链形成两条单链l退火退火:
12、降温,模板单链:降温,模板单链DNA与引物配对与引物配对 结合结合l延伸延伸:在:在DNA聚合酶及镁离子等存在的聚合酶及镁离子等存在的 条件下,引物条件下,引物3端向前延伸,合端向前延伸,合 成与模板配对的新链成与模板配对的新链 PCR由上述高温变性、低温退火及适当温度延由上述高温变性、低温退火及适当温度延伸等几步反应组成一个周期,循环进行后使目伸等几步反应组成一个周期,循环进行后使目的的DNA得以迅速扩增。得以迅速扩增。5335(二)(二)PCR反应体系的组成及功能反应体系的组成及功能 PCR的完成是在一个的完成是在一个0.5ml的的EP管中完成,一个管中完成,一个完整的完整的PCR反应体系
13、应包括以下成分:反应体系应包括以下成分: 1. 引物引物 2.模板模板DNA 3. Taq DNA聚合酶聚合酶 4. dNTP 5. 10PCR反应反应buffer(含镁离子)(含镁离子)1、引物:引物: 人工合成短寡核苷酸人工合成短寡核苷酸 是预扩增是预扩增DNA片段两端的已知序列,是保证片段两端的已知序列,是保证PCR特异性的特异性的关键因素,目的是提高扩增的效率与特异性。关键因素,目的是提高扩增的效率与特异性。 终浓度为终浓度为0.10.5umol/L,浓度过高易形成引物二聚体且产生,浓度过高易形成引物二聚体且产生非特异性产物。一般来说用低浓度引物经济、特异,但浓度非特异性产物。一般来说
14、用低浓度引物经济、特异,但浓度过低,不足以完成过低,不足以完成30个循环的扩增反应,则会降低个循环的扩增反应,则会降低PCR的产的产率。率。 设计原则:设计原则:(1)引物长度:)引物长度: 15-30bp,常用为,常用为20bp左右。左右。(2)引物扩增跨度:)引物扩增跨度: 以以200-500bp为宜,特定条件下为宜,特定条件下可扩增长至可扩增长至10kb的片段。的片段。(3)引物碱基:)引物碱基:G+C含量以含量以40-60%为宜,为宜,G+C太少太少扩增效果不佳,扩增效果不佳,G+C过多易出现非特异条带。过多易出现非特异条带。ATGC最好随机分布,避免最好随机分布,避免5个以上的嘌呤或
15、嘧啶核个以上的嘌呤或嘧啶核苷酸的成串排列。苷酸的成串排列。 (4) 避免引物内部出现二级结构,避免两条引物间互补,特别避免引物内部出现二级结构,避免两条引物间互补,特别是是3端的端的 互补,否则会形成引物二聚体,产生非特异的扩增条互补,否则会形成引物二聚体,产生非特异的扩增条带。带。l Primer 本身不要出现内部互补序列本身不要出现内部互补序列, 形成内部形成内部loop环二环二级结构级结构, 如:如:GGGTCGATTCCTACCCATGCl 注意减少注意减少Primer间互补序列间互补序列,导致导致2个个Primer形成形成dimer , 一般不要超过一般不要超过 3个互补个互补bp
16、如:如:CCCATGC ATGGAGTC : : : : : : : : GGGTCTA TCAGTAAGC (5) 引物引物3端的碱基,特别是最末及倒数第二个碱基,应严格端的碱基,特别是最末及倒数第二个碱基,应严格要求配对,以避免因末端碱基不配对而导致要求配对,以避免因末端碱基不配对而导致PCR失败。失败。 (6)引物的特异性:引物应与核酸序列数据库的其它序列无明显引物的特异性:引物应与核酸序列数据库的其它序列无明显同源性。同源性。 修饰:修饰: 如:如:32P、生物素、荧光素,不影响其效果、生物素、荧光素,不影响其效果 突变:突变: AGCTCCATGACCCAG 5CGCTCCATGAC
17、CCAG 3 注意:绝不可以在注意:绝不可以在3端进行上述改造端进行上述改造 DNA聚合酶是聚合酶是53聚合,若聚合,若3端改造端改造不能互补不能互补不能延伸不能延伸 (7) Primer 5未端可修饰、突变未端可修饰、突变: (8) primer 5端增加碱基端增加碱基: 引物中有或能加上合适的酶切位点,被扩增的靶序列最好有适宜的酶切位点,这对引物中有或能加上合适的酶切位点,被扩增的靶序列最好有适宜的酶切位点,这对酶切分析或分子克隆很有好处。酶切分析或分子克隆很有好处。 内切酶识别点:内切酶识别点: (G)GAATTC GCTCCATGACCCAG 保护保护bp 对对PCR产物产物cloni
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