第五章核酸的分离纯化课件.ppt
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- 第五 核酸 分离 纯化 课件
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1、温州医学院温州医学院 彭彭 颖颖 DNADNA和和RNARNA是生物体中最重要的核酸分子,是是生物体中最重要的核酸分子,是分子生物学和分子诊断的研究对象分子生物学和分子诊断的研究对象 DNADNA和和RNARNA的分离纯化是分子生物学研究及分的分离纯化是分子生物学研究及分子诊断最基础的工作子诊断最基础的工作第五章第五章 核酸的分离纯化核酸的分离纯化核酸分离纯化的核酸分离纯化的原则原则:保持核酸一级结构的完整性保持核酸一级结构的完整性 尽可能提高核酸制品的纯度尽可能提高核酸制品的纯度第五章第五章 核酸的分离纯化核酸的分离纯化第一节第一节 核酸分离纯化的设计及原则核酸分离纯化的设计及原则第二节第二
2、节 基因组基因组DNADNA的分离纯化的分离纯化第三节第三节 质粒质粒DNADNA的提取与纯化的提取与纯化第四节第四节 RNA RNA的分离纯化的分离纯化第五章第五章 核酸的分离纯化核酸的分离纯化一、材料与方法的选择一、材料与方法的选择二、技术路线的设计二、技术路线的设计三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存第一节第一节 核酸分离纯化的设计及原则核酸分离纯化的设计及原则一、材料与方法的选择一、材料与方法的选择(一)(一)材料与方法的选择材料与方法的选择(二)(二)选择原则选择原则 (一)(一)材料与方法的选择材料与方法的选择 不同的研究目的对核酸的完整性、纯度、不同的研究目的对核酸的完整性、
3、纯度、产量及浓度有不同的要求。产量及浓度有不同的要求。需考虑制备核酸所需的时间与成本需考虑制备核酸所需的时间与成本 应选择安全的试剂与制备方案应选择安全的试剂与制备方案 一、材料与方法的选择一、材料与方法的选择 1.1.保持核酸碱基序列的完整性保持核酸碱基序列的完整性 2.2.尽量清除其它分子的污染,保证核酸纯度尽量清除其它分子的污染,保证核酸纯度 3.3.保持核酸的完整性保持核酸的完整性 尽量简化分离纯化步骤,缩短提取时间尽量简化分离纯化步骤,缩短提取时间 尽量避免各种有害因素对核酸的破坏尽量避免各种有害因素对核酸的破坏 (二)(二)选择原则选择原则一、材料与方法的选择一、材料与方法的选择二
4、、技术路线的设计二、技术路线的设计(一)核酸的释放(一)核酸的释放(二)核酸的分离与纯化(二)核酸的分离与纯化(三)核酸的浓缩、沉淀与洗涤(三)核酸的浓缩、沉淀与洗涤(一)核酸的释放(一)核酸的释放 DNADNA和和RNARNA均位于细胞内(病毒除外),因均位于细胞内(病毒除外),因此核酸分离与纯化的此核酸分离与纯化的第一步第一步即是裂解细胞、释即是裂解细胞、释放核酸。放核酸。二、技术路线的设计二、技术路线的设计 应该清除的杂质主要包括应该清除的杂质主要包括:1.1.非核酸的大分子污染物非核酸的大分子污染物 蛋白质、多糖及脂类物质等蛋白质、多糖及脂类物质等 2.2.非需要的核酸分子非需要的核酸
5、分子 分离某一核酸分子时,其它核酸皆为杂质分离某一核酸分子时,其它核酸皆为杂质 3.3.加入的有机溶剂和某些金属离子加入的有机溶剂和某些金属离子(二)核酸的分离与纯化(二)核酸的分离与纯化二、技术路线的设计二、技术路线的设计(三)核酸的浓缩、沉淀与洗涤(三)核酸的浓缩、沉淀与洗涤 沉淀沉淀是是浓缩浓缩核酸最常用的方法核酸最常用的方法 常用的常用的盐类盐类:醋酸钠、醋酸钾、醋酸铵、氯化醋酸钠、醋酸钾、醋酸铵、氯化钠、氯化钾及氯化镁钠、氯化钾及氯化镁 常用的常用的有机溶剂有机溶剂:乙醇、异丙醇和聚乙二醇乙醇、异丙醇和聚乙二醇 核酸沉淀常常含有少量共沉淀的盐,需用核酸沉淀常常含有少量共沉淀的盐,需用
6、70%70%75%75%的乙醇的乙醇洗涤洗涤去除去除二、技术路线的设计二、技术路线的设计三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存(一)核酸的鉴定(一)核酸的鉴定(二)核酸的保存(二)核酸的保存(一)核酸的鉴定(一)核酸的鉴定1.1.浓度鉴定浓度鉴定2.2.纯度鉴定纯度鉴定3.3.完整性鉴定完整性鉴定三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存 紫外分光光度法:紫外分光光度法:核酸分子中的碱基具有共轭双键结构,核酸分子中的碱基具有共轭双键结构,可以吸收紫外线,其最大吸收波长为可以吸收紫外线,其最大吸收波长为260nm260nm。1.1.浓度鉴定浓度鉴定三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存 各种碱
7、基的紫外吸收光谱各种碱基的紫外吸收光谱三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存 荧光光度法:荧光光度法:核酸的荧光染料溴化乙锭嵌入碱基平面后,核酸的荧光染料溴化乙锭嵌入碱基平面后,本身无荧光的核酸在本身无荧光的核酸在 UV UV 激发下发出红色荧光。激发下发出红色荧光。荧光强度的积分与溶液中核酸的含量呈正比。荧光强度的积分与溶液中核酸的含量呈正比。三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存EBEB与与DNADNA的结合的结合三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存 紫外分光光度法:紫外分光光度法:主要通过主要通过A A260260与与A A280280的比值来判定有无蛋白质的比值来判定有无蛋白质
8、的污染。比值升高或降低均提示制备的核酸纯度的污染。比值升高或降低均提示制备的核酸纯度不佳。不佳。2.2.纯度鉴定纯度鉴定三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存1.DNA1.DNA或或RNARNA的定量的定量ODOD260260=1.0=1.0相当于相当于 50 50g/mlg/ml双链双链DNADNA 40 40g/mlg/ml单链单链DNADNA(或(或RNARNA)20g/ml 20g/ml寡核苷酸寡核苷酸2.2.判断核酸样品的纯度判断核酸样品的纯度 DNA DNA纯品纯品:ODOD260260/OD/OD280 280=1.8=1.8 RNA RNA纯品纯品:ODOD260260/OD
9、/OD280 280=2.0=2.0三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存荧光光度法:荧光光度法:EB EB等荧光染料示踪的核酸电泳可判定核等荧光染料示踪的核酸电泳可判定核酸制品的纯度。酸制品的纯度。三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存琼脂糖凝胶电泳:琼脂糖凝胶电泳:以以EBEB为示踪剂的核酸凝胶电泳可判定核酸为示踪剂的核酸凝胶电泳可判定核酸制品的完整性制品的完整性基因组基因组DNADNA如果发生降解,电泳图呈拖尾状如果发生降解,电泳图呈拖尾状 3.3.完整性鉴定完整性鉴定三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存DNADNA的降解的降解三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存 完整的或降
10、解很少的完整的或降解很少的总总RNARNA电泳图谱中,三条电泳图谱中,三条带荧光强度应呈特定的比值。带荧光强度应呈特定的比值。沉降系数大,电泳迁移率低,荧光强度高沉降系数大,电泳迁移率低,荧光强度高 沉降系数小,电泳迁移率高,荧光强度低沉降系数小,电泳迁移率高,荧光强度低 三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存 28S28S(或(或23S23S)RNARNA的荧光强度一般约为的荧光强度一般约为18S18S(或(或16S16S)RNARNA的的2 2倍,否则提示有倍,否则提示有RNARNA的降解的降解 若在点样孔附近有着色条带,提示可能存在若在点样孔附近有着色条带,提示可能存在DNADNA的污
11、染的污染三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存(二)核酸的保存(二)核酸的保存1.DNA1.DNA的储存的储存2.RNA2.RNA的储存的储存三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存 溶于溶于TETE缓冲液中的缓冲液中的DNADNA在在-70-70冰箱可保存数年。冰箱可保存数年。TE TE的的pHpH为为8.08.0时,时,DNADNA的脱氨反应减少,的脱氨反应减少,pHpH低低7.07.0时时DNADNA易变性。易变性。1.DNA 1.DNA的保存的保存(二)核酸的保存(二)核酸的保存三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存 2.RNA 2.RNA的
12、保存的保存三、核酸的鉴定与保存三、核酸的鉴定与保存 RNA RNA溶于溶于H2OH2O或或0.3mol/L0.3mol/L的的NaAcNaAc溶液中,溶液中,-70-70 保存保存 RNA RNA溶液中加入溶液中加入RNasinRNasin或或VRCVRC,可延长保存时间,可延长保存时间 用于配置试剂及溶解用于配置试剂及溶解RNARNA的的H2OH2O均应经均应经DEPCDEPC处理处理生物体组织细胞生物体组织细胞玻棒缠绕法玻棒缠绕法酚抽提法酚抽提法基因组基因组 DNA粗品粗品PFGE分离分离特定的特定的DNA片段片段AGE分离分离PAGE分离分离乙醇沉淀洗涤乙醇沉淀洗涤基因组基因组DNA纯品
13、纯品精分离精分离粗分离粗分离前处理前处理离子交换层析纯化离子交换层析纯化有机溶剂抽提有机溶剂抽提细胞裂解蛋白质变性细胞裂解蛋白质变性沉淀降解沉淀降解DNA释放释放甲酰胺解聚法甲酰胺解聚法 哺乳动物基因组哺乳动物基因组DNADNA分离纯化的一般技术路线分离纯化的一般技术路线第二节第二节 真核基因组真核基因组DNADNA的分离纯化的分离纯化第二节第二节 真核基因组真核基因组DNADNA的分离纯化的分离纯化一、酚抽提法一、酚抽提法二、甲酰胺解聚法二、甲酰胺解聚法三、玻棒缠绕法三、玻棒缠绕法四、其它方法四、其它方法五、五、DNADNA片段的纯化片段的纯化六、六、DNADNA片段的回收片段的回收 一、酚
14、抽提法一、酚抽提法 19761976年由年由StaffordStafford及其同事创立,现在使用的是及其同事创立,现在使用的是改进的方法改进的方法 以含以含EDTAEDTA、SDSSDS及及RNaseRNase的的裂解缓冲液裂解细胞裂解缓冲液裂解细胞 经经蛋白酶蛋白酶K K处理后,用处理后,用pH8.0pH8.0的的TrisTris饱和酚饱和酚抽提,抽提,获得获得DNADNA粗制品粗制品 一、酚抽提法一、酚抽提法二、甲酰胺解聚法二、甲酰胺解聚法 1987 1987年年KupiecKupiec等报道了甲酰胺解聚法,等报道了甲酰胺解聚法,其其中细胞裂解和蛋白质水解步骤同酚抽提法,但中细胞裂解和蛋
15、白质水解步骤同酚抽提法,但不进行酚的抽提。不进行酚的抽提。三、玻棒缠绕法三、玻棒缠绕法玻棒玻棒缠绕法是在缠绕法是在Bowtell(1987)Bowtell(1987)方法的基础上经改进而来方法的基础上经改进而来四、其它方法四、其它方法 有些分子诊断技术并不需要高分子量的有些分子诊断技术并不需要高分子量的DNADNA样品,因此步骤简化、操作简便的样品,因此步骤简化、操作简便的DNADNA快速快速提取法广泛使用。提取法广泛使用。1.1.异丙醇沉淀法异丙醇沉淀法 2.2.玻璃珠吸附法玻璃珠吸附法五、五、DNA DNA片段的纯化片段的纯化 常用的纯化方法:常用的纯化方法:有机溶剂抽提法有机溶剂抽提法
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