细菌染色体DNA的抽提原理和方法

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一、 目的

熟练掌握抽提细菌 DNA的一般方法

二、原理

要进行重组 DNA 实验，就离不开外源基因的纯化，而外源基因主要来源之一就要直接从生物的染色体 DNA上制备，所以制备高质量的染色体 DNA样品经常为基因工程 实验所需要，抽提细菌染色体DNA的方法目前已有许多种，这里所介绍的两种方法：一适用于枯杆菌染色体的抽提;另一种方法则适用于大肠杆菌 染色体的制备。

基因工程实验所需要的基因组 DNA 通常要求分子 量尽可能大，以此增加外源基因获得率，但要获得大片段的DNA 非易事，细菌基因组 DNA通常是个很大的环状态DNA，而在抽提过程中，不可避免的机械剪切力必将切断DNA，如果要抽提到大的DNA 分子 ，就要尽可能地温和操作，减少剪切力，减少切断DNA 分子的可能性;分子热运动也会减少所抽提到的DNA分子量，所以提取过程也要尽可能在低温下进行。另外细胞内及抽提器皿中污染的核酸酶也会降解制备过程中的DNA，所以制备过程要抑制其核酸酶的活性。

另外制备的细菌染色体DNA 必须是高纯度的，以满足基因工程中各种酶反应的需要，制备的样品必须没有蛋白污染，没有RNA，各种离子浓度应符合要求，这些在染色体制备时都应考虑到。

大肠杆菌染色体DNA 抽提首先收集对数生长期的细胞，然后用离子型表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)破裂细胞，SDS 具有的主要功能是：(1)溶解细胞膜 上的脂类和蛋白质，因而溶解膜蛋白而破坏细胞膜 ;(2)解聚细胞膜上的脂类和蛋白质，有助于消除染色体DNA上的蛋白质;(3)SDS 能与蛋白质结合成为R1—0—SO3R2—蛋白质的复合物，使蛋白质变性而沉淀下来。但是SDS 能抑制核糖核酸酶 的作用，所以在以后的提取过程中，必须把它除干净。以免影响下一步RNase的作用。破细胞后RNA经RNase消化除去，蛋白质经苯酚、氯仿:异戊醇抽提除去经洒精沉淀回收DNA。枯草杆菌染色体制备与上类似，但略加修改的方法要适合教学要求。枯草杆菌是格兰氏阳性菌，所以在SDS 处理前需要使用溶菌酶裂解细胞壁。溶菌酶是一种糖苷水解酶，它能水解菌体细胞壁的主要化学成份肽聚糖中的β—1，4 糖苷键，有助于细胞壁破裂，破裂的细胞壁在SDS 的作用下溶菌，同时用蛋白酶K 消化蛋白质，能解离缠绕在染色体DNA上的蛋白质，然后加入一定量的醋酸钾，使蛋白质变性，通常离心除去，在这期间可加入核糖酸酶消化RNA，最后用乙醇回收DNA。

此二种方法抽提的细菌染色体DNA，无RNA和蛋白质污染，可用于限制性内切酶 消化，分子再克隆 等。但在下一步实验前，要测定其DNA的浓度，常用测定DNA 浓度的方法，是溴化乙锭电泳法;当DNA 样品在琼脂 糖凝胶中电泳时，加入的EB 会增强发射的荧光。而荧光的强度正比于DNA 的含量，如将已知浓度的标准样品作电泳对照，就可估计出待样品的浓度。

三、材料

(一)菌株

大肠杆菌C600、枯草杆菌BR151。

(二)仪器

电泳设备、恒温水浴锅、低速离心机 、恒温振荡器、紫外检测仪。

(三)器皿

玻璃离心管(10 毫升)、移液管(10毫升、5毫升)、微量取样器、烧杯、玻璃棒、试管、三角瓶

(四)试剂

(1)LB 完全肉汤培养液：1%蛋白胨 0.5%酵母粉 0.5%NaCl pH7.5。

(2)BY 培养液：1%蛋白胨 0.5%牛肉膏 0.5%酵母粉 0.5%葡萄糖 0.5%NaClpH7.5

(3)SET 溶液：20%蔗糖;50mmol/L Tris—HCl(pH7.6) 50mmol/L EDTA 。

(4)20%SDS

(5)饱和酚

(6)氯仿:异戊醇(24:1 V:V)

(7)预冷无水酒精

(8)TE 溶液

(9)RNase溶液

(10)5mol/L 醋酸钾

(11)蛋白酶K 20mg/ml

四、实验步骤

1、取大肠杆菌C600单菌落于5 毫升LB培养液中，37℃振荡培养过液。

2、将上述菌液1%接种量接种于20 毫升LB 培养液中，37℃摇床振荡培养过夜。

3、已培养好的菌液，收集于10毫升的离心管中，在低速离心机上4000r/min离心10分钟，去上清，留沉淀菌体。

4、用5 毫升的SET 溶液悬浮细胞，加入20% SDS 1毫升，37℃下轻摇过夜，使细胞裂解。

5、加入等体积的饱和酚，上下轻轻摇匀，放置5 分钟后，在低速离心机上3500r/min离心10 分钟。

6、取上相，加入1/2 体积的饱和酚，1/2体积的氯仿异:戊醇，上下翻转均匀，3500r/min离心10 分钟。

7、取上相，加入等体积的氯仿:异戊醇，如第6步，离心。

8、取上相于一干净离心管中，另在一个50 毫升的烧杯中加入15毫升预冷无水酒精，把上述的上相液沿着玻棒慢慢倒入酒精中，并温和地搅拌以使DNA 附着于玻棒上。

9、挑起DNA，再放于干净的酒精中洗涤，然后把DNA溶于50 毫升TE 中，待测浓度。

(二)枯草杆菌染色体DNA 的抽提

1、在BY 斜面上划线活化枯草杆菌BR151。

2、挑一环已活化的BR151 菌株于20 毫升的BY培养液中，37℃摇床振荡培养过液。

3、过夜培养物，收集10 毫升于离心管内，在低速离心机上3500r/min离心10 分钟。

4、沉淀菌体加入0.75 毫升溶菌酶液(8 毫克溶菌酶/1毫升SET)，振荡器上悬浮细胞，悬浮液移入1.5 毫升离心管，室温30 分钟。

5、在反应液中加入0.15毫升SDS溶液，蛋白酶K 溶液5 微升，37℃水浴10 分钟后转入75℃水浴5 分钟。

6、加入5mol/L 醋酸钾0.3 毫升，上下翻转均匀，置于冰上30 分钟，期间不时摇动。

于台式高速离心机离10000r/min10 分钟。

7、上清液移入另一离心管，弃沉淀。重复第六步。

8、上清液移入5 毫升的离心管内，缓慢加入2倍体积的无水酒精，DNA呈絮状沉淀。用一灭菌牙签，挑起DNA 沉淀，溶于50微升TE中。待检查浓度。

9、若无絮状沉，则把其置-20℃冷冻3 小时(或-70℃冷冻30 分钟)，取出离心10 分钟(10000rPm)，去上清，晾干，加入50ul TE溶解(取20ul 点样测定)。

(三)染色体DNA 制备样品浓度测定

1、按实验一方法制备琼脂糖凝胶(0.6%)

2、分别取标准浓度的λDNA 0.05ug、0.1ug、0.15ug、0.2ug，加相应的加样缓冲液混合好，点样。

3、取2 微升染色体DNA 样品点样(冷冻离心获取的DNA样品取50 微升点样)，打开电泳仪 电泳，待溴酚兰进入凝胶2 厘米后，停止电泳，紫外灯下观察，估计样品DNA浓度。

五、结果讨论与问题

紫外光下观察DNA 样品纯度，计算出制备的DNA总量和浓度。

1、SDS 在抽提DNA 过程有哪几个作用?

2、在本实验中未加入RNase，那么样品中应出现什么情况?