PCR与DNA提取一般方法-精选课件.ppt

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1、PCR原理+流程乌桕DNA提取方法国内外相关文章Page 2 PCR原理n 聚合酶链式反应简称PCR(英文全称:Polymerase Chain Reaction)(又称:多聚酶链式反应),聚合酶链式反应,其英文Polymerase Chain Reaction(PCR)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法,由高温变性、低温退火(复性)及适温延伸等几步反应组成一个周期,循环进行,使目的DNA得以迅速扩增。又称无细胞分子克隆或特异性DNA序列体外引物定向酶促扩增技术。Page 3特点n具有特异性强n灵敏度高n操作简便n省时等特点。Page 4用途n 可用于基因分离n 克隆和核酸序列分析等基础研

2、究n 还可用于疾病的诊断或任何有DNA,RNA的地方Page 5n(1)扩增各种蛋白的基因:n(2)PCR后的测序:可以很快地测出常规的PCR产物或单链的DNA序列n(3)用于分子进化和种系发育的研究,研究其分子进化及种系发育是很有用的n4)分析和诊断遗传性疾病n(5)对人类HLA基因的多肽性分析,对于某些基因突变,如肿瘤发生的研究等均很有用。Page 6主要过程nPCR由变性退火延伸三个基本反应步骤构成Page 7 模板DNA的变性n模板DNA经加 热至92左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,以便它与引物结合,为下轮反应作准备;Page 8模板D

3、NA与引 物的退火(复性)n模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合;Page 9引物的延伸n DNA模板-引物结合 物在TaqDNA聚合酶的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基配对与半保留复制原理,合成一条新的与模板DNA 链互补的半保留复制链,重复循环变性-退火-延伸三过程,就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链又可成为下次循环的模板。每完成一个循环需 24分钟,23小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。到达平台期(Plateau)所需循环次数取决于样品中模板的拷贝。Page 10nPCR的反应动力学 n PCR的三个反应

4、步骤反复进行,使DNA扩增量呈指数上升。反应最终的DNA 扩增量可用Y=(1+X)n计算。Y代表DNA片段扩增后的拷贝数,X表示平(Y)均每次的扩增效率,n代表循环次数。平均扩增效率的理论值为100%,但在实际反应中平均效率达不到理论值。反应初期,靶序列DNA片段的增加呈指数形式,随着PCR产物的逐渐积累,被扩增的DNA片段不再呈指数增加,而进 入线性增长期或静止期,即出现“停滞效应”,这种效应称平台期数、PCR扩增效率及DNA聚合酶PCR的种类和活性及非特异性产物的竟争等因素。大多数情况下,平台期的到来是不可避免的。Page 11PCR扩增物n PCR扩增产物 可分为长产物片段和短产物片段两

5、部分。短产物片段的长度严格地限定在两个引物链5端之间,是需要扩增的特定片段。短产物片段和长产物片段是由于引物所结合的模板不一样而形成的,以一个原始模板为例,在第一个反应周期中,以两条互补的DNA为模板,引物是从3端开始延伸,其5端是固定的,3端则没有固定的止点,长短不一,这就是“长产物片段”。进入第二周期后,引物除与原始模板结合外,还要同新合成的链(即“长产物片段”)结合。引物在与新链结合 时,由于新链模板的5端序列是固定的,这就等于这次延伸的片段3端被固定了止点,保证了新片段的起点和止点都限定于引物扩增序列以内、形成长短一致的“短产物片段”。不难看出“短产物片段”是按指数倍数增加,而“长产物

6、片段”则以算术倍数增加,几乎可以忽略不计,这使得PCR的反应产物不需要再纯化,就能保证足够纯DNA片段供分析与检测用。Page 12 所需材料n 1.试剂和溶液n(1)10 PCR缓冲液n 500 mM 氯化钾n 100 mM Tris-Cl(室温时pH 8.3)n 15 mM 氯化镁n(2)10 mM脱氧三磷酸核苷(dNTPs)溶液含有所有四种dNTPs(pH 8.0)Page 13n 3)耐热的DNA 聚合酶:n Taq DNA 聚合酶是从表达克隆嗜热水生菌的DNA 聚合酶基因的大肠杆菌提纯而来。此酶有53 DNA聚合酶和53外切酶活性,但是缺乏35 外切酶活性。n rTth DNA聚合酶

7、是Thermus thermophilus(Tth)和Thermococcus litoralis(Tli)两种菌中耐热DNA聚合酶的混合。这种混合酶特别具有53DNA 聚合酶和35外切酶(校正)的双重活性。当按推荐量使用时,此酶可提高保真度及长链PCR的产量。Page 14n(4)琼脂糖凝胶n(5)10 M的上游和下游引物n(6)DNA模板n(7)对照DNA(含有靶序列的DNA)n(8)DNA长度标准参照物Page 152.设备n(1)0.2 ml PCR扩增管Page 16(2)可预先设定扩增方案的温度循环器(PCR仪)Page 17实验操作n 1、按以下次序,将各成分加入0.2 ml灭菌

8、扩增管中:n 成分 体积 终浓度n 10 PCR缓冲液 5 l 1 10 mM n dNTP溶液(pH 8.0)1 l 每种0.2 mMn 10 M 上游引物 2.5 l 0.5 Mn 10 M 下游引物 2.5 l 0.5 Mn 5单位/l 耐热DNA聚合酶 0.5 l 2.5单位n DNA模板 1-10 l 1 pg-1gn 消毒的蒸馏水 至50 lPage 18n2将小管中的混合物混匀n并加入50 l矿物油或硅化油覆盖小管中的混合物。n3盖紧小管,短暂离心,以使PCR混合物沉于管底。Page 19n 4小管在温度循环器(PCR仪)中94C温育3分钟,以使模板DNA完全变性。Page 20

9、n5.按以下方法进行25-35个循环的PCR扩增:n变性 94C 30秒n退火 55C 30秒n延伸 72C 1分钟/1 kbPage 21n672C温育PCR样本10分钟,可于4C维持。样本可贮存于-20C直至使用。n7采用琼脂糖凝胶电泳分析PCR反应产物,溴化乙锭染色显影DNA,用合适分子量标准的DNA作参照。Page 22 电泳Page 23 PCR荧光定量Page 24 结果Page 25Page 26植物DNA提取方法n1.CTAB法n2.SDS法n3.高盐法Page 27乌桕DNA提取方法n1.CTAB法n2.SDS法Page 28 CTAB法提取植物基因组DNAn 这种方法是由M

10、urray 和Thompson(1980)修改而成的简便方法。CTAB(十六烷基三乙基溴化铵)是一种去污剂,可溶解细胞膜,它能与核酸形成复合物,在高盐溶液中(0.7 mol/L NaCl)是可溶的,当降低溶液盐浓度到一定程度(0.3 mol/L NaCl)时,从溶液中沉淀,通过离心就可将CTAB-核酸的复合物与蛋白,多糖类物质分开。n 最后通过乙醇或异丙醇沉淀DNA,而CTAB溶于乙醇或异丙醇而除去。Page 29一 材料、试剂和仪器n1 材料 n新鲜的组织材料或-80冻存的材料n叶子和种子的胚乳为材料Page 302 试剂n(1)2CTAB溶液n CTAB(W/V)2%n Tris-HCL

11、100MMOL/L PH8n EDTA 20MMOL PH 8n NACL 1.4MOL/Ln PVP 1%n 灭菌备用Page 31n(2)氯仿/异戊醇(24:1)n(3)RNaseA 10mg/mln(4)乙醇或异丙醇(5)-巯基乙醇n(6)氯仿/异戊醇(25/24/1)n(7)70%乙醇Page 323.仪器:a、离心机Page 33b、恒温水浴Page 34c、电泳装置Page 35实验步骤n 1.在2mL离心管中,加入500l的2CTAB和20 l-巯基乙醇,65预热。n 2、嫩的组织材料1-2g,用蒸馏水冲洗干净,再用灭菌ddH2O冲洗2次,放入经液氮预冷的研钵中,加入液氮研磨至粉

12、末状,用干净的灭菌不锈钢勺转移粉末到预热的离心管中,总体积达到1mL混匀后置65水浴中保温45-60min,并不时轻轻转动试管。注:冻存材料直接研磨,绝对不能化冻。而且粉末应在化冻前转移否则内源性Dnase有可能降解基因组DNA。Page 36n 3.加等体积的氯仿/异戊醇,轻轻地颠倒混匀,室温下10 000rpm离心10 min,移上清至另一新管中。n 4.向管中加入1/100体积的RNase A溶液,置3720-30min。5.加入2倍体积的100%乙醇或0.7倍体积异丙醇,会出现絮状沉淀,-20放置30 min或-80放置10min,12 000rpm离心10-15min回收DNA沉淀。

13、n 6.用70%乙醇清洗沉淀两次,吹干后溶于适量的灭菌ddH2O中。n 7.0.8%琼脂糖凝胶电泳检测基因组DNA的完整性。Page 37 SDS法n 原理:SDS(十二烷基苯磺酸钠)是一种阴离子去垢剂,在高温条件下能裂解细胞,使染色体离析、蛋白变性,同时SDS与蛋白质和多糖结合成复合物,释放出核酸;通过提高盐浓度并降低温度,使SDS-蛋白质复合物的溶解度变得更小,从而使蛋白质及多糖杂质沉淀更加完全,离心后除去沉淀;上清液中的DNA用酚/氯仿抽提,反复抽提后用乙醇沉淀水相中的DNA。Page 38 试剂n(1)提取缓冲液Tris-HCl 100mmol/L(pH8.0)nEDTA 50mmol

14、/L(pH8.0)nNaCl 500 mmol/Ln灭菌后加-巯基乙醇至10 mmol/LPage 39n(2)裂解液20%SDSn(3)高盐溶液5mol/L KAcn(4)RNaseA 10mg/mln(5)异丙醇n(6)灭菌ddH2O或TEPage 40 实验程序n 1、取幼嫩的组织材料1-2g,用蒸馏水冲洗干净,再用灭菌ddH2O冲洗2次,放入经液氮预冷的研钵中,加入液氮研磨至粉末状,用干净的灭菌不锈钢勺转移粉末到加有500L提取液的离心管中,轻轻混匀。n 2、向管中加入50L20%SDS溶液,混匀,不可过于强烈震荡以防基因组DNA断裂,65保温10min,并不时摇动。n 3、加入150

15、L 5mol/L KAc,混匀,置冰上20-30 min。Page 41n 4、4,15 000rpm离心15min,转移上清到另一离心管中,加入0.7V的异丙醇,混匀,-20沉淀30 min。n 5、12 000rpm离心10min回收基因组DNA沉淀,吹干后加入适量的灭菌ddH2O或TE溶解DNA。n 6、加入1/10体积的RNaseA,37保温20min,除去RNAn 7、CI抽提后,加2V乙醇,-20沉淀30 min。12 000rpm离心10min回收基因组DNA沉淀。n 8、用400L 70%乙醇洗一次后,吹干,加入适量的灭菌ddH2O或TE溶解DNA。Page 429、电泳检测完

16、整性。n 采用琼脂糖凝胶电泳方法,观察电泳图来判断DNA完整性n 若:电泳图呈现干净、光滑的单一一条带,没有拖尾现象,则说明DNA的完整性很好。可用于后续PCR分子生物学操作。n 若:电泳图有拖尾现象,不止单一一条带,则DNA完整性不是很好,用于后续实验操作效果较差。DNA完整完整性良好性良好Page 43 国内外相关文章Page 44 乌桕基因组DNA提取方法研究n 张帅 王晓光 邓先珍 罗治建 程军勇 卢小三n【摘要】:以改良CTAB法和SDS法提取乌桕基因组DNA,对提取条件进行了正交试验,优化出乌桕基因组DNA提取的适宜条件,采用紫外分光光度检测、琼脂糖凝胶电泳分析及限制性内切酶进行了

17、检测。结果表明:改良CTAB法的A1、B2、C2、D2组合提取的基因组DNA纯度高,无拖尾现象,OD260/280值在1.82.0,OD260/230在2.0。Page 45n【作者单位】:华中农业大学;湖北省林业科学研究院;n【分类号】:S792.99cqvip/Read/Read.aspx?id=32358846材料:乌桕嫩叶采自湖北省九峰山,种子采自湖北省英山县30年生乌桕优叔Page 46n 方法:采用若干乌桕叶片和种子,采用改良的CTAB法和SDS发分别提取乌桕基因组DNA,并对提取液分别进行紫外光分光光度计检测、检测糖凝胶电泳检测、限制性内切酶EcoRI检测n 结果:在条件相同的情况下,使用改良的CTAB法提取的乌桕嫩叶和种子DNA泳带平直清晰,亮度高,呈块壮,无明显拖尾痕迹,点样孔较干净,采用SDS发提取的DNA泳带呈块状,点样孔处残留少量杂质。纯度不高。n 适量的-ME(坏)、PVP(好)都对乌桕的DNA 提取效果有影响

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