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实验六:基因的体外扩增及电泳鉴定

实验六:基因的体外扩增及电泳鉴定

部分 PCR扩增DNA片段
一、实验原理
PCR技术的原理是利用碱基互补配对的原则,把体内基因的复制在体外进行,从而得到大量目的基因。主要原理如下:双链DNA分子在80~100℃的温度内双螺旋结构解体,双链打开,然后DNA聚合酶以单链DNA为模板,并利用反应混合物中的四种脱氧核苷三磷酸(dNTP)合成新的DNA互补链。期间,DNA聚合酶需要引物启动“引导”新链的合成,因此新合成的DNA链的起点事实上是由加入在反应混合物中的一对寡核苷酸引物在模板DNA两端的退火位点决定的。在为每一条链均提供一段寡核苷酸引物的情况下,两条单链DNA均作为合成新生互补链的模板,合成新的DNA互补链。此时,当温度降低时,两条彼此分离的DNA链又会重新结合成双链,如此通过温度的改变来实现变性、复性、延伸三个过程反复循环,产生了目的片断的大量克隆。
PCR技术是模仿体内的条件,使基因扩增,所以在扩增体系中需要有DNA聚合酶、一定pH值的缓冲液、扩增目的基因(模板)、起始扩增DNA目的片断的引物,及扩增需要的原料(四种三磷酸脱氧核糖核苷酸dNTP),Mg2+,DNA复性、变性及延伸温度与时间等。
二、设备及试剂
PCR仪;微量可调移液器;0.5 mL(0.2ml)离心管;PCR扩增试剂盒。
三、PCR实验流程
PCR扩增DNA片段

(1)在0.5mL(0.2ml)离心管中加入下列成份:

(1)将加入的PCR各种成分吹打混匀后,离心管瞬时离心数秒,放入PCR仪中,按照下列反应程序进行PCR扩增实验:

     95℃预变性30 sec

     95℃ 变性  10 sec

     52℃ 退火  10 sec      25个循环    72℃ 再延伸  30sec    约27min

     72℃ 延伸  10 sec

第二部分 琼脂糖凝胶电泳及凝胶图谱观察

一、实验原理

DNA扩增产物带负电荷,在电场中可以由电源的负极向正极泳动,泳动的速度与DNA片断的长度成负相关,与电压强度成正比,利用这一性质可以分离不同长度的DNA片段,并可以检测PCR产物扩增情况。

由于PCR产物不能直接观察得到,所以为了检测PCR是否扩增出了目的基因,一般要进行电泳检测。在稳压电场作用下,电泳三十分钟左右。PCR产物中加入核酸荧光染料可以嵌入到DNA分子中,与DNA样品一起电泳,电泳结束后,在相应配套的观察仪中即可观察到电泳结果。

二、设备及试剂

电泳仪,水平电泳槽,移液器及吸头,烧杯,量筒,锥形瓶,琼脂糖凝胶电泳试剂盒。

实验流程:  


配胶: 将50×电泳缓冲液稀释至1×电泳缓冲液。取0.25g琼脂糖加到装有25mL 1×电泳缓冲液的150 mL三角瓶中,瓶口用封口膜封住,在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖完全熔化。

倒胶:把U型凝胶托盘放入制胶槽中,插好梳子,把配好的琼脂糖凝胶,倒入凝胶板,约15min待凝固后,拔出梳子,把凝胶点样孔一端靠负极方向,放入电泳槽中。

点样:吸取PCR反应产物10 μL转移到一个新离心管中,加入1 μL 10×Loading Buffer和1 μL核酸荧光染料充分混合,取10 μL加入点样孔内。

电泳:点样后盖好盖子,连接正负极,在80 V恒压条件下进行电泳。

三、实验结果

如图1所示,M为DNA标准分子量,1~6泳道为扩增出的相应DNA条带,用不同的核酸染料染色的结果:


背景知识:

DNA电泳一般用溴化乙锭(EB)染色,因为EB可以插入到DNA碱基对中,DNA与EB结合后,经紫外线照射,可发射出红——橙可见荧光。此方法灵敏、快速,但由于EB能够嵌入染色体碱基对,会引起基因突变,有致癌作用,所以此法不适于教学。

本实验利用花青类染料染色,不仅大大提高了染色的效率,而且提供了更加健康更加环保的实验环境。 

Loading buffer的作用:

1、指示作用:Loading buffer中含有溴酚蓝,为蓝紫色,其泳动速度比DNA快,可指示电泳进程,一般溴酚蓝泳动到胶的2/3处即可。

2、沉降作用:Loading buffer中含有蔗糖,因为蔗糖的密度大,可带着DNA下沉到点样孔中,避免DNA扩散到缓冲液中。

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