质粒DNA的提取定量酶切鉴定与PCR实验报告

1、生物化学实验报告姓 名： 学 号： 专业年级： 组 别： 生物化学与分子生物学实验教学中心实验名称质粒DNA的提取、定量、酶切鉴定与PCR实验日期实验地点合作者指导老师评分XX教师签名李某某批改日期2013-06-03格式要求：正文请统一用：小四号，宋体，1.5倍行距；数字、英文用Times New Roman；标题用：四号，黑体，加粗。需强调的地方请用蓝颜色标出。不得出现多行、多页空白现象。1、 实验目的1、掌握PCR基因扩增的原理和操作方法2、掌握碱裂解法提取质粒的方法 3、了解和掌握紫外吸收检测DNA浓度与纯度的原理和测定方法 4、 了解质粒酶切鉴定原理5、学习水平式琼脂糖凝胶电泳，检测

2、质粒DNA的构型、分子量的大小2、 实验原理1、PCR： 在DNA聚合酶催化下，以DNA为模板，特定引物为延伸起点，dNTP为原料，通过变性、退火、延伸等步骤， 在体外（缓冲液中）复制DNA，使目的DNA按2n方式呈指数形式扩增。 PCR一次循环的具体反应步骤为：（1）变性：加热反应系统至95，使模板DNA在高温下完全变性，双链解链 。 （2）退火：逐渐降低溶液温度，使合成引物在低温（3570,一般低于模板Tm值的5左右），与模板DNA互补退火形成部分双链。 （3）延伸：溶液反应温度升至中温72，在 Taq酶作用下，以dNTP为原料，引物为复制起点，模板DNA的一条单链在解链和退火之后延伸为一

3、条双链。 2、质粒DNA的提取：（1）碱裂解法：1）基于染色体DNA与质粒DNA的变性与复性存在差异：2）高碱性条件下，染色体DNA和质粒DNA均变性；3）当以高盐缓冲液调节其pH值至中性时，变性的质粒DNA复性并保存在溶液中，染色体DNA不能复性而形成缠连的网状结构，可通过离心形成沉沉淀去除。（2）离心层析柱：1）硅基质膜在高盐、低pH值状态下可选择性地结合溶液中的质粒DNA，而不吸附溶液中的蛋白质和多糖等物质；2）通过去蛋白液和漂洗液将杂质和其它细菌成分去除；3）低盐，高pH值的洗脱缓冲液将纯净质粒DNA从硅基质膜上洗脱。3、质粒DNA的定量分析（紫外分光光度法）：1）物质在光的照射下会产

4、生对光的吸收效应，且其对光的吸收是具有选择性。2）各种不同的物质都具有其各自的吸收光谱。3）A260/A280比值可以反应DNA的纯度。4、质粒DNA的酶切鉴定：限制性内切酶是DNA重组操作过程中所使用的基本工具。限制性内切酶能特异性地与一段被称为限制酶识别序列的特殊DNA序列结合，或是与其附近的特异位点结合，并在结合位点切割双链DNA。分子克隆中常用的为II类限制酶，其识别位点长度为4、5或6个核苷酸的反向重复序列。 5、琼脂糖凝胶电泳：琼脂糖是一种天然聚合长链状分子，可以形成具有刚性的滤孔，凝胶孔径的大小决定于琼脂糖的浓度。DNA分子在碱性环境中带负电荷，在外加电场作用下向正极泳动。DNA

5、分子在琼脂糖凝胶中泳动时，有电荷效应与分子筛效应：不同的DNA，分子量大小及构型不同，电泳时的泳动率就不同，从而分出不同的区带(迁移速度与分子量的对数值成反比关系).三、材料与方法：以流程图示意（一）材料：1、PCR:仪器：PCR仪、台式离心机、微量加样枪、灭菌的薄壁离心管材料：菌液：(大肠杆菌DH5a菌株，含靶基因CHD5片段的pMD19-T)、无菌去离子水、2×Premix Taq、引物2、质粒DNA的提取仪器：恒温培养箱、恒温摇床、超净工作台、台式离心机、高压灭菌锅材料：含pMD19-T质粒的大肠杆菌DH5a试剂： 溶液S1、溶液S2、溶液 S3、去蛋白液W1、漂洗液W2、洗脱

6、液Eluent3、质粒DNA的定量分析（紫外分光光度法）仪器：比色杯、紫外分光光度计、微量加样枪材料：蒸馏水、质粒4、质粒DNA的酶切鉴定仪器：1.5ml的EP管、微量加样枪材料：无菌水、10×M酶切缓冲液Buf R、质粒DNA、Hind III (15U/ul)、EcoR I(12U/ul)5、琼脂糖凝胶电泳仪器：凝胶电泳系统、凝胶成像系统材料：电泳指示剂、Gelview、TBE、琼脂糖、DNA Marker 5000、电泳缓冲液方法：1、PCR取0.2 ml PCR反应管一只用微量加样枪加入灭菌去离子水6.0l 6ml 12ml将反应管放到PCR仪上进行扩增加

7、入2*Premix Taq 12.0l加入引物1-SO100 (10mol/L) 1.0l加入引物2-SO101 (10mol/L) 1,0l加入菌液5.0l离心10min2、质粒DNA的提取旋涡振荡悬浮沉淀加250.0l 溶液S1离心13000rpm,10min弃滤液，加入500.0l漂洗液W2弃滤液，加入500.0l去蛋白液 W1取上清700.0l加到吸附柱中颠倒6-8次加250.0l 溶液S2菌液离心并弃上清液加400.0l 溶液S3颠倒数次，放置3-5min离心13000rpm,1min离心13000rpm,1min离心13000rpm,1min弃滤液放入一个干净的离心管中，在吸附膜的

8、中间加 50.0l 洗脱液Eluent,放置1min空柱离心13000rpm,2min离心13000rpm,1min3、质粒DNA的定量分析（紫外分光光度法）用蒸馏水将石英比色皿洗净，用擦镜纸擦干将石英比色皿放入检测槽，按blank键调零往石英比色皿中加入2.0l样品，混匀往石英比色皿中加入98.0l蒸馏水记录数据，重复三次取平均值将石英比色皿放入检测槽，按sample键检测4、质粒DNA的酶切鉴定取一洁净的1.5mlEP管加入无菌水6.0l加入质粒DNA 10.0l加入10×M酶切缓冲液6.0l加入Hind III (15U/ul) 1.0l加入EcoR I (12U/ul) 1.

9、0l移液枪轻轻混匀(避免产生气泡),37水浴1.5h5、琼脂糖凝胶电泳用微量加样枪各吸取10.0l样品，按序号加入到电泳仪的凝胶孔中电泳30min取出凝胶紫外光下观察，拍照往质粒DNA、酶切DNA片段样品中按10:1的比例加入Gelview染料，混匀，室温放置1min四、结果与讨论：结果：实验数据、现象、图谱；讨论：以结果为基础的逻辑推论，并得出结论。（一）结果实验现象：1、PCR:如图1所示，PCR样品呈荧光绿色。2、质粒DNA的提取：（1）加入溶液S1后，细菌沉淀部分溶解，旋涡振荡后出现悬浮现象。（2）加入溶液S2并混匀，如图2所示，溶液变清。（3）加入溶液S3，有白色絮状沉淀生成。 图1

10、 PCR样品 图2溶液变清3、质粒DNA的定量分析： 图3 质粒DNA的定量分析数据记录4、质粒DNA的酶切鉴定：如图4所示，加入10×M酶切缓冲液后，溶液呈紫色。5、琼脂糖凝胶电泳：如图5所示，电泳时，可观察到在电流作用下，点样的溶液出现电泳现象，电泳速度不同。每组中，PCR样品电泳速度最快，质粒DNA样品和酶切后DNA样品速度几乎相同。在紫外检测仪条件下，可以观察到不同的物质出现不同的电泳带。 图4 溶液呈紫色 图2 电泳结果（自然光下）实验数据：测量次数质粒DNA浓度(g/ml)Ratio值(A260/A280)1723.4221261.8631191.87平均值122.51.

11、865表格 1 质粒DNA的定量分析数据记录注：因第一次测量数据偏差较大，故弃去第一次数据，取后两次数据计算其平均值。图谱：ABCA. 质粒B. PCRC. 酶切5000 bp3000 bp2000 bp1500 bp1000 bp750 bp500 bp250 bp100 bp 图4 琼脂糖凝胶电泳图（二）讨论 1、质粒DNA的定量分析数据分析: 纯净的DNA A260/A280比值为1.8，纯净的RNA A260/A280比值为2.0。由表格1可知，本次试验测得质粒DNA的Ratio值为1.865。A260/A280比值略大于1.8，但小于1.9，表示DNA样品较纯,符合实验要求，可能有少

12、量RNA杂质。若A260/A280比值1.9，则表示样品中含RNA杂质，需用RNA酶去除。若A260/A280比值1.6，则表示样品中有蛋白质或其它杂质的污染，需重新纯化DNA，去除蛋白、多糖、多酚等杂质。2、电泳图谱分析: 如图4所示，可见质粒DNA呈现3条带，PCR产物1条带，酶切后的质粒DNA呈现2条带。将样品与Maker相比较，质粒DNA的分子大小在40005000bp，酶切反应的质粒DNA片段分子大小在30004000bp和450700bp，PCR的DNA分子大小在450700bp。理论上来说，质粒大小为:2692bp+400bp=3092bp，酶切片段约为26922792bp和40

13、0500bp两段，目的片段为400bp，预期PCR产物大小约400500bp。由此可见，样品结果略大于理论值。 本次试验所用材料大肠杆菌DH5a菌株的质粒中含有三种DNA，分别为超螺旋质粒DNA、线性DNA和开环状质粒DNA。这三种DNA有不同的迁移率，迁移速度最快的是超螺旋型，其次是线性分子，最慢的是开环状分子。因此，条带从上到下依次为：开环状分子、线性分子、超螺旋型DNA。开环状分子的条带较不明显，可能是因为其含量较少。3、注意事项:（1）在PCR中，如果配好的反应液较多沾到管壁上，要将PCR反应管置台式离心机中瞬时离心，使反应液集中于管底，然后才将反应管放到基因扩增仪上。（2）在质粒DN

14、A提取的实验中，加入溶液S1并旋涡振荡后，菌液一定悬浮均匀，不能有结块。加入溶液S2后，时间不能太久，动作要温柔，轻轻颠倒几次。加入溶液S3后，复性时间不宜过长。（3）取上清时注意不要碰到沉淀物。（4）空柱离心后应更换一个干净的离心管。（5）进行质粒DNA的定量分析时，要将比色皿中的样品和蒸馏水完全混匀。（6）每次测量前应将比色皿用蒸馏水冲洗干净。（7）在电泳实验中，点样时枪头下伸，点样孔内不能有气泡。（8）在电泳中，Geldview有毒，切勿用手接触。4、思考题:（1）碱法提质粒中溶液I、II、III的作用？答：溶液I：含有溶菌酶，葡萄糖和EDTA。溶菌酶具有溶菌的作用。葡萄糖可以增加溶液的

15、黏度，维持渗透压，以保护DNA，防止DNA受机械切力作用降解。EDTA可以螯合金属离子，抑制脱氧核酸酶对DNA的降解作用，加强溶菌酶的溶菌效果。溶液II：含有NaOH和SDS。NaOH提供高碱环境，使DNA变性。SDS能溶解膜蛋白而破坏细胞膜，解聚细胞中的核蛋白，与蛋白质结合为复合物使蛋白质沉淀下来。溶液III：起缓冲液的作用，调节pH至中性使质粒DNA复性。溶液还提供了高盐环境，有利于变性的大分子染色体DNA、RNA以及SDS-蛋白复合物凝聚而沉淀下来，从而被除去。（2）结合实验情况，如何提高限制性酶切的反应效率？答：1）酶的选择：尽量选择粘端酶切和那些酶切效率高的限制酶。2）酶量的选择：任何时候2种酶的总量不能超过反应体系的1/