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碱裂解法提取质粒DNA
细菌质粒 是一类双链、闭环的 DNA,大小范围从1kb~200kb 以上不等。存在于细胞之中,独立于细胞染色体之外的自主复制的遗传成分。
碱裂解法 是一种应用最为广泛的制备质粒 DNA 的一种方法,它利用染色体 DNA 与质粒 DNA 的变性与复性的差异来达到分离的目的。其基本原理为:当菌体在 NaOH 和SDS溶液中(PH12.6)裂解时,染色体 DNA 的氢键断裂,双螺旋结构解开而变性,质粒 DNA 的氢键也大部分断裂,双螺旋也有部分解开,但共价闭合环状结构的两条互补连不会完全打开,当加入 KAc(PH4.8)中和后,质粒DNA 分子能够迅速复性,成溶解状态,离心时留在上清中,蛋白质与染色体 DNA 难于复性而成絮状,离心时可与细胞碎片一起沉淀下来。
试剂:
1.溶液 I: 50mmol/L 葡萄糖 (使悬浮的大肠杆菌不会快速沉积到底部,其次调节渗透压)
25 mmol/L Tris.HCl (PH8.0) (缓冲体系)
10 mmol/L EDTA (PH8.0)(Ca离子、Mg离子等二价阳离子的螯合剂,抑制DNase
活性)
2.溶液 II: 使用前临时配制
0.2 mmol/L NaOH (溶解细胞)
1% SDS (使细胞膜崩解)
与此同时,提高溶液PH,使染色体DNA、蛋白质及质粒均变性。
3.溶液III:100mL
5mol/LKAc
60mL (Na被 K 置换成十二烷基磺酸钾 PDS,PDS 结合蛋白质沉淀,同时牵连染色体发生沉淀)
冰醋酸 11.5 mL(中和NaOH,长时间的碱性条件会打断DNA,所以要中和。基因组DNA 一旦发生断裂,只要是 50-100 kb 大小的片断,就没有办法再被 PDS 共沉淀了)
ddH2O 28.5 mL
注意:
① NaOH是最佳的溶解细胞的试剂,不管是大肠杆菌还是哺乳动物细胞,碰到了碱都会几乎在瞬间就溶解,这是由于细胞膜发生了从 bilayer(双层膜)结构向micelle(微囊)结构的相变化所导致。要新从浓NaOH 稀释制备 0.2M 的NaOH,无非是为了保证 NaOH 没有吸收空气中的 CO2 而减弱了碱性。
②溶液 II 处理这一步要记住两点:第一,时间不能过长,因为在这样的碱性条件下基因组 DNA 片断会慢慢断裂;第二,必须温柔混合,不然基因组 DNA 也会断裂。基因组 DNA 的断裂会带来麻烦。
③溶液 III 加入后的沉淀实际上是钾离子置换了 SDS 中的纳离子形成了不溶性的 PDS,而高浓度的盐,使得沉淀更完全。SDS 专门喜欢和蛋白质结合,平均两个氨基酸上结合一个 SDS 分子,钾钠离子置换所产生的大量沉淀自然就将绝大部分蛋白质沉淀了,其次大肠杆菌的基因组 DNA 也一起被共沉淀了,因为基因组 DNA 太长了,长长的 DNA 自然容易被 PDS 给合共沉淀了,尽管 SDS 并不与 DNA 分子结合。溶液 III 加入并混合均匀后在冰上放置,目的是为了 PDS 沉淀更充分一点。
④PDS沉淀的形成不能能将所有的蛋白质沉淀了,其实还有很多蛋白质不能被沉淀,因此要用酚 / 氯仿 / 异戊醇进行抽提,然后进行酒精沉淀才能得到质量稳定的质粒 DNA,不然时间一长就会因为混入的DNase 而发生降解。
操作步骤:
1. 挑取 LB 培养基上生长的单菌落,接种于 3.0mL 含Amp的 LB 液体培养基中,37℃,250rmp震荡培养 12~16 小时。
2. 取 1.5mL 细菌培养液于灭菌 EP 管中,4℃,6000rmp离心10min,弃上清,使液体尽量控干。
3. 将沉淀悬于 250μl 溶液 I 中,室温静置2min。
4. 加入 250μl 溶液II,颠倒混匀,不要剧烈震荡,常温静置5min。
5. 加入 250μl 预冷的溶液III,颠倒混匀,置于冰上放置10min,
6. 4℃,14000rpm,离心 10min,将上清转入新的灭菌EP 管中。
7. 加入等体积的酚 / 氯仿 / 异戊醇,震荡混匀5min。
8. 4℃,14000rpm,离心 10min,小心吸出上层水相,转移另一干净EP 管中。
9. 加入 1 倍体积的异丙醇,混匀后冰上静置20min。
10. 4℃,14000rpm,离心 10min, 弃上清,加入 0.5mL ,70% 乙醇洗涤 DNA 沉淀。(不要把沉淀弄碎)
11. 10000rmp,离心2min,弃上清。将沉淀在室温下晾干。
12. 将沉淀于 20μlTE(含RNase)中,37℃保温0.5~1h 后-20℃保存。