植物生物工程实验二(植物DNA的提取)课件.ppt
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- 植物 生物工程 实验 DNA 提取 课件
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1、植物生物工程实验植物植物DNADNA提取、质量检测提取、质量检测及特定基因片段操作及特定基因片段操作综合实验二郝大海郝大海实验目的了解植物DNA提取方法,熟悉操作步骤掌握植物大分子操作注意事项及试剂用具准备方法掌握DNA质量紫外分光光度计检测方法了解PCR原理,熟悉操作步骤掌握核酸的琼脂糖电泳检测方法 保证保证DNADNA一级结构的完整性一级结构的完整性 排除其它分子的污染排除其它分子的污染 RNARNA、蛋白质、多糖等、蛋白质、多糖等DNA提取的原则提取的原则实验原理(DNA提取)DNA存在部位主要存在于细胞主要存在于细胞核中,线粒体和核中,线粒体和叶绿体中也少量叶绿体中也少量存在存在基因组
2、基因组DNADNA的提取的提取 CTABCTAB法法 SDSSDS法法质粒质粒DNADNA的提取的提取 碱裂解法碱裂解法 煮沸法煮沸法线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体DNADNA的提取的提取 差速离心结合差速离心结合SDSSDS裂解法裂解法DNA提取的方法提取的方法在浓氯化钠溶液在浓氯化钠溶液(1(12mol/L)2mol/L)中中,DNA,DNA核蛋白的溶解核蛋白的溶解度很大度很大,RNA,RNA核蛋白的溶解度很小核蛋白的溶解度很小;而在稀氯化钠溶而在稀氯化钠溶液液(0.14mol/L)(0.14mol/L)中中,DNA,DNA核蛋白的溶解度很小核蛋白的溶解度很小,RNA,RNA核核蛋白的溶解度
3、很大蛋白的溶解度很大.因此因此,可利用不同浓度的氯化钠可利用不同浓度的氯化钠溶液将溶液将DNADNA核蛋白和核蛋白和RNARNA核蛋白从样品中分别抽提出核蛋白从样品中分别抽提出来来.l分离得到核蛋白后分离得到核蛋白后,需进一步将蛋白等杂质除去需进一步将蛋白等杂质除去,常采用的去除蛋常采用的去除蛋白的方法有白的方法有3种种:用含辛醇或异戊醇的氯仿振荡核蛋白溶液用含辛醇或异戊醇的氯仿振荡核蛋白溶液,使其乳化使其乳化,然后离心然后离心除去变性蛋白质除去变性蛋白质,此时蛋白质凝胶停留在水相和氯仿相中间此时蛋白质凝胶停留在水相和氯仿相中间,而而DNA溶于上层水相溶于上层水相.用两倍体积用两倍体积95%乙
4、醇溶液将乙醇溶液将DNA钠盐沉淀出钠盐沉淀出来来.如果用酸性乙醇或冰乙酸来沉淀如果用酸性乙醇或冰乙酸来沉淀,得到的是游离的得到的是游离的DNA.用十二烷基硫酸钠用十二烷基硫酸钠(SDS)等去污剂使蛋白质变性等去污剂使蛋白质变性,与核酸分离与核酸分离,从而从材料中直接提取出从而从材料中直接提取出DNA.用苯酚处理用苯酚处理,然后离心分层然后离心分层,DNA或溶于上层水相或溶于上层水相,或存在于中间或存在于中间残留物中残留物中,蛋白变性后则停留在酚层内蛋白变性后则停留在酚层内.吸出上面水层吸出上面水层,将其注入两将其注入两倍体积的倍体积的95%乙醇溶液中乙醇溶液中,得到白色纤维状得到白色纤维状DN
5、A沉淀沉淀CTAB法原理CTABCTAB溶液在低于溶液在低于15 15 时会形成沉淀析出,因此在将其加入冰冷时会形成沉淀析出,因此在将其加入冰冷的的植物材料之前必须预热,且离心时温度不要低于植物材料之前必须预热,且离心时温度不要低于1515。CTAB CTAB提取缓冲液的经典配方提取缓冲液的经典配方 组份组份 Tris-HCl (pH8.0)EDTA(pH8.0)NaCl CTAB-巯基乙巯基乙醇醇 终浓度终浓度 100 mM 20 mM 1.4M2%(W/V)0.1%(V/V)使用前加使用前加入入SDS法原理原理SDS SDS 阴离子去垢剂阴离子去垢剂 高温(5565)裂解细胞,蛋白变性,染
6、色体离析高盐高盐(KAc(KAc或或NHNH4 4Ac)Ac)或降低温度(冰浴)或降低温度(冰浴)使蛋白质及多糖杂质沉淀上清液中的上清液中的DNADNA用酚用酚/氯仿抽提氯仿抽提乙醇沉淀水相中的DNASDS 组份组份 Tris-HCl(pH8.0)EDTA(pH8.0)NaCl SDS 终浓终浓度度 100mM 20 mM1.4M2%(W/V)SDS提取缓冲液的配方提取缓冲液的配方DNA提取基本步骤提取基本步骤 l多糖的去除:多糖的去除:l多糖水解酶多糖水解酶l蛋白质的去除:蛋白质的去除:l酚酚/氯仿抽提氯仿抽提l使用变性剂(使用变性剂(SDS、异硫氰酸胍、异硫氰酸胍等)等)l蛋白酶处理蛋白酶
7、处理l多酚的去除:多酚的去除:l加入还原剂:加入还原剂:-巯基乙醇、抗坏血酸、半胱氨酸、二硫苏糖醇等巯基乙醇、抗坏血酸、半胱氨酸、二硫苏糖醇等l加入易与酚类结合的试剂:如加入易与酚类结合的试剂:如PVP、PEG,可防止酚类与,可防止酚类与DNA的结合的结合l盐离子的去除:盐离子的去除:l70的乙醇洗涤的乙醇洗涤p 若长期储存建议使用若长期储存建议使用TE缓冲液溶解缓冲液溶解p pH值为值为8.0,可防止,可防止DNA发生酸解发生酸解DNA质量检测紫 外 分 光 光 度 计 检 测 法紫 外 分 光 光 度 计 检 测 法嘌呤和嘧啶的母环含有共轭双键,因此嘌呤和嘧啶的母环含有共轭双键,因此也有紫
8、外吸收现象,且在也有紫外吸收现象,且在260nm260nm和和280nm280nm处也存在吸收峰。蛋白质中含苯环的氨处也存在吸收峰。蛋白质中含苯环的氨基酸在这两个波长下也会发生光吸收。基酸在这两个波长下也会发生光吸收。因此,通过因此,通过260nm260nm和和280nm280nm下样品的吸收下样品的吸收值比率可判断核酸纯度值比率可判断核酸纯度A:测:测DNA:纯的纯的DNA样品样品OD260/OD280应为应为1.8,OD260mOD230应大于应大于2.0。1)OD260/OD280大于大于1.9时,表明有时,表明有RNA污染。污染。2)小于小于1.6时,表明样品中存在蛋白质或酚污染;时,
9、表明样品中存在蛋白质或酚污染;3)OD260/OD230小于小于2.0时,表明溶液中有残存的盐和小分时,表明溶液中有残存的盐和小分子杂质,如核苷酸、氨基酸、酚等。子杂质,如核苷酸、氨基酸、酚等。注:注:可能可能出现既含蛋白质又含出现既含蛋白质又含RNA的的DNA溶液比值为溶液比值为1.8的的情况。情况。测定结果分析测定结果分析琼脂糖电泳琼脂糖凝胶电泳是常用的用于分离、鉴定琼脂糖凝胶电泳是常用的用于分离、鉴定DNADNA、RNARNA分分子混合物的方法,这种电泳方法以琼脂凝胶作为支持物,子混合物的方法,这种电泳方法以琼脂凝胶作为支持物,利用利用DNADNA分子在泳动时的电荷效应和分子筛效应,达到
10、分子在泳动时的电荷效应和分子筛效应,达到分离混合物的目的。分离混合物的目的。DNADNA分子在高于其等电点的溶液中分子在高于其等电点的溶液中带负电,在电场中向阳极移动。在一定的电场强度下,带负电,在电场中向阳极移动。在一定的电场强度下,DNADNA分子的迁移速度取决于分子筛效应,即分子本身的分子的迁移速度取决于分子筛效应,即分子本身的大小和构型是主要的影响因素。大小和构型是主要的影响因素。DNADNA分子的迁移速度与分子的迁移速度与其相对分子量成反比。其相对分子量成反比。DNADNA、RNARNA在荧光染料溴乙锭在荧光染料溴乙锭(EB)(EB)嵌入碱基平面之间后,嵌入碱基平面之间后,DNADN
11、A、RNARNA样品在紫外光激发下,可发出红色荧光,荧光样品在紫外光激发下,可发出红色荧光,荧光强度与核酸含量成正比。使用一系列已知的不同浓度强度与核酸含量成正比。使用一系列已知的不同浓度DNADNA溶液作标准对照,可比较出被测溶液作标准对照,可比较出被测DNADNA溶液浓度。溶液浓度。注意:此法的比较主要基于目测,是估计水平。注意:此法的比较主要基于目测,是估计水平。当用低浓度的荧光嵌入染料溴化乙啶当用低浓度的荧光嵌入染料溴化乙啶(Ethidium(Ethidium bromide,EB)bromide,EB)染色,在紫外光下至少可以检出染色,在紫外光下至少可以检出1-10ng1-10ng的
12、的DNADNA条带,从而可以确定条带,从而可以确定DNADNA片段在凝胶中的位置。此外,片段在凝胶中的位置。此外,还可以从电泳后的凝胶中回收特定的还可以从电泳后的凝胶中回收特定的DNADNA条带,用于以条带,用于以后的克隆操作后的克隆操作根据OD260定量:測定260nm吸光值,OD=1.0代表值如下:a.ds DNA(double stranded DNA)=50 mg/mlb.ss DNA(single stranded DNA)=40 mg/mlc.oligonucleotide=33 mg/mlPCR实验原理聚合酶链式反应聚合酶链式反应(polymerase chain reactio
13、n,PCR)(polymerase chain reaction,PCR),是一种在体外快速扩增特定基因或是一种在体外快速扩增特定基因或DNADNA序列的方法,故序列的方法,故又称为基因的体外扩增法。又称为基因的体外扩增法。在待扩增的在待扩增的DNADNA片断两侧和与其两侧互补的两个寡核苷片断两侧和与其两侧互补的两个寡核苷酸引物,经变性、退火和延伸若干个循环后,酸引物,经变性、退火和延伸若干个循环后,DNADNA扩增扩增2n2n倍。倍。DNA复制(复制(replication)起始起始 解旋解旋 引物酶结合引物酶结合延伸延伸连接连接终止终止解链方向解链方向3 3 5 3 5 3 5 3 5 3
14、 3 5 3 ParameterConcentrationTemplatepHdNTPsGelatinPrimersMg2+oncentrationEnzymeTotal volume10 attomoles(1106 molecules)8.4(10mM Tris-Hcl)200 M(each one)100 g/ml(optional)0.5 M(each one);(0.11.0M)0.5mM 10mM1 unit25100l仪器药品1.5ml1.5ml离心管;离心管;5ml5ml离心管;研磨棒;离心管;研磨棒;5ml5ml吸头;吸头;1000ul1000ul吸头吸头(盒);(盒);20
15、0ul200ul吸头(盒);吸头(盒);10ul10ul吸头(盒);吸头(盒);5ml5ml移液器;移液器;1000ul1000ul移液器;移液器;200ul200ul移液器;移液器;30ul30ul移液器;移液器;2ul2ul移液器;移液器;试剂瓶;量筒试剂瓶;量筒恒温水浴锅;高速离心机;紫外分光光度计;电泳仪;电恒温水浴锅;高速离心机;紫外分光光度计;电泳仪;电泳槽;酸度计;电子天平;泳槽;酸度计;电子天平;PCRPCR仪仪CTABCTAB;NaClNaCl;TrisTris;HClHCl;H H3 3BOBO4 4;EDTAEDTA;NaOHNaOH;PVPPVP;琼脂;琼脂糖;糖;EB
16、EB;引物;引物;dNTPdNTP;TaqTaq酶;酶;EBEB实验步骤试剂配制试剂配制贮存液贮存液最终含量最终含量100mlTris(121.14)1 M12.114g1M Tris HCl,pH 8.0先用蒸馏水溶解加至先用蒸馏水溶解加至90ml左右,再用左右,再用HCl调整调整pH至至8.0,定容至,定容至100ml贮存液贮存液最终含量最终含量100mlEDTA(292.25)0.5 M14.613g0.5M EDTA,pH 8.0先用蒸馏水,再加入先用蒸馏水,再加入NaOH(固体)调(固体)调pH至至8.0,定容至,定容至100ml贮存液贮存液最终含量最终含量100mlNaCl(58.
17、44)5 M29.22g蒸馏水蒸馏水定容至定容至100ml5M NaCl贮存液贮存液最终含量最终含量100mlCTAB2%2g5M NaCl1.4M28ml0.5M EDTA20mM4ml1M Tris HCl pH8.0100mM10mlPVP1%1g蒸馏水蒸馏水定容至定容至100ml2CTAB贮存液贮存液最终含量(最终含量(10ml)3mlCTAB1g0.3g5M NaCl1.4ml0.42ml蒸馏水蒸馏水8.6ml2.58ml10%CTAB贮存液贮存液最终含量最终含量100ml1M Tris HCl,pH 8.010 mM10 ml0.5 M EDTA,pH 8.01 mM2 ml蒸馏水
18、蒸馏水定容至定容至1000 mlT10E1贮存液贮存液最终含量(最终含量(1000ml)100mlTris54g5.4gH3BO427.5g2.75g0.5 M EDTA,pH 8.020ml2 ml蒸馏水蒸馏水定容至定容至100 ml5TBE异丙醇;异丙醇;70%70%乙醇;乙醇;90%90%乙醇;乙醇;10mg/ml EB10mg/ml EB贮存液贮存液最终含量(最终含量(100ml)4.2ml异戊醇异戊醇4ml168ul氯仿氯仿96ml4032ul抽提液抽提液1M Tris HCl;0.5M EDTA;5M NaCl;T10E1以及以及所有需使用的离心管,各种吸头均需灭菌所有需使用的离心
19、管,各种吸头均需灭菌操作流程操作规程操作规程1.1.称取称取100mg100mg新鲜叶片,置于预冷新鲜叶片,置于预冷1.5ml1.5ml离心管中,加入离心管中,加入液氮,研为细粉。加入液氮,研为细粉。加入350l350l新鲜新鲜2 2CTABCTAB缓冲液,缓冲液,再仔细研磨。(再仔细研磨。(CTABCTAB用于抽提用于抽提DNADNA)2.2.用用350l350l新鲜新鲜2 2CTABCTAB缓冲液,冲洗研磨棒,加入缓冲液,冲洗研磨棒,加入2l2l巯基乙醇,混匀。巯基乙醇,混匀。6565水浴水浴4545分钟,每分钟,每1515分分钟摇动一次。冷却至室温,静置钟摇动一次。冷却至室温,静置2 2
20、分钟。分钟。3.3.每支离心管加入每支离心管加入700l700l氯仿:异戊醇(氯仿:异戊醇(2424:1 1)()(672672氯仿氯仿:28:28异戊醇)混合液。轻柔短暂地混和,避免异戊醇)混合液。轻柔短暂地混和,避免DNADNA断裂。颠倒几次。(氯仿、异戊醇、苯酚都用于沉淀断裂。颠倒几次。(氯仿、异戊醇、苯酚都用于沉淀蛋白质)蛋白质)4.4.在微型离心机中,以在微型离心机中,以1414,000rpm000rpm离心离心5 5分钟。移取上分钟。移取上层水层,置于新的、标识好的层水层,置于新的、标识好的1.5ml1.5ml离心管中。注意离心管中。注意避免取到中层物质。将氯仿:异戊醇废液倒入废液
21、缸。避免取到中层物质。将氯仿:异戊醇废液倒入废液缸。5.5.加入加入50l 1050l 10CTABCTAB(溶于(溶于0.7M NaCl0.7M NaCl),轻柔混和,),轻柔混和,并保证混和完全。并保证混和完全。6.6.重复第重复第3 3、第、第4 4步。步。7.7.每支离心管中加入等体积异丙醇(每支离心管中加入等体积异丙醇(400400500l500l)。)。上下颠倒几次,上下颠倒几次,44静置静置2020分钟(或分钟(或2020,1515分分钟)。(异丙醇用于沉淀钟)。(异丙醇用于沉淀DNADNA)8.8.1414,000rpm000rpm离心离心2020分钟。小心倒出上清夜,避免分钟
22、。小心倒出上清夜,避免DNADNA颗粒丢失。倒置离心管,空气干燥(颗粒丢失。倒置离心管,空气干燥(1 12 2分钟)。分钟)。9.9.用用1ml701ml70乙醇清洗乙醇清洗DNADNA(3 3分钟),分钟),14,000rpm14,000rpm离心离心3030分钟。小心倒出分钟。小心倒出70%70%乙醇,用乙醇,用1ml 901ml 90乙醇清洗乙醇清洗DNADNA,14,000rpm14,000rpm离心离心3030分钟,小心地倒去乙醇。倒置离心分钟,小心地倒去乙醇。倒置离心管,空气中干燥,或用真空泵干燥管,空气中干燥,或用真空泵干燥1515分钟。(乙醇用分钟。(乙醇用于去除低分子量寡核苷
23、酸和核苷三磷酸)于去除低分子量寡核苷酸和核苷三磷酸)10.10.以以150l T10E1150l T10E1或蒸馏水溶解或蒸馏水溶解DNADNA,加入,加入1 12l2l不含不含DNADNA酶的酶的RNARNA酶酶A A(10mg/ml10mg/ml)。)。3737反应反应1 1小时。小时。11.11.44保存(保存(2020长期保存)。长期保存)。冷却至冷却至室室 温温2l-巯基乙醇巯基乙醇100mg鲜叶鲜叶水水 浴浴1.5ml离心管离心管液液 N2研研 磨磨700l CTAB65,45离离 心心/15加入加入700l氯仿:异戊醇氯仿:异戊醇(672:28)静置静置2min涡旋混和,涡旋混和
24、,加入加入50 l 10CTAB温和温和短时短时514,000 rpm上清夜上清夜短时短时温和温和轻柔混和轻柔混和加入等体积加入等体积异异 丙丙 醇醇循环循环一次一次离心离心静置静置304,20沉淀沉淀离心离心14,000 rpm20空气干燥空气干燥121 ml 70乙醇乙醇沉淀沉淀314,000 rpm沉淀沉淀加入加入150l T10E11 ml 90乙醇乙醇离心离心14,000 rpm30空气干燥空气干燥12l RNAseA37,1h-20保存保存-20,15冷却至冷却至室室 温温琼脂糖凝胶电泳1.1.取取5 5TBETBE缓冲液缓冲液20mL20mL加水至加水至100mL100mL,配制
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