生化实验指导(5)

2020-06-03 11:17

超过5V/cm(大电泳槽不超过200V ,小电泳槽不超过150V)。

8.电泳时间看实验的具体要求而异。在电泳中途可用紫外灯直接观察,DNA各条区带分开后,电泳结束。一般20分钟~3小时,取电泳凝胶块直接在紫外灯下拍照或绘图。

六、注意事项

(一)、水平式琼脂糖凝胶电泳的操作并不复杂也不困难,但影响DNA分子在电泳中的迁移率的因素是多方面的,除了决定于DNA分子大小与构型外,还有琼脂糖凝胶的浓度,电压大小,缓冲液pH值和电泳时的温度等。为了精确测定其分子量的大小,可以采用以下措施:

1.每次测定时,要有已知分子量的DNA片段作为标准,进行对照电泳。 2.选择最合适的电泳条件

(1)在低电压时,线状DNA片段的迁移速度与电压成正比,当电场强度(单位长度的电

压)提高时,大分子量DNA片段的迁移速度就不再与电压成正比,所以电压一般不超过每厘

米5伏。

(2)缓冲液中的pH值离子度:电泳液都采用缓冲液,常用的电泳缓冲液有TAE,TPE,TBE 3种,以保证较稳定的pH值,pH值的剧烈变化会影响DNA分子所带的电荷,因而也影响正常的电泳速度。而在长时间的电泳过程中,在电泳槽两端的离子强度差异很大,因而要能相互勾通,保持离子强度的一致。琼脂糖凝胶电泳要求的电泳缓冲液容量较低,因此3种电泳缓冲液中常用TAE缓冲液,TAE缓冲容量较低,且较便宜,DNA分子迁移速度较快,分辨效果好。电泳缓冲液作为一般的鉴定可以反复使用,但要注意补充水分,如果作为分离片断用,要换新鲜的缓冲液。

(3)电泳的温度:温度对电泳的影响不太严格,一般在0℃~30℃之间就可以了。但是如果夏天的室温超过37℃时,可将电泳槽放在冰库、冰柜或有空调的房问内。我们为了实验的方便都不采用电泳槽的冷却循环系统,尤其是教学实验,它需要较多数量的电泳槽,更需要考虑大量电泳槽的造价间题。当琼脂糖凝胶浓度低于0.5%或低熔点琼脂糖凝胶电泳时,电泳温度不宜太高,一般在低温室进行。

3.提高分子筛效应,降低电荷效应

DNA分子在电泳槽内,从负极向正极移动,是DNA分子大小与所带电荷多少两者决定的。我们的目的是测定分子量的大小,所以应当尽量减少电荷效应。在大孔径的琼脂糖凝

胶中(即琼脂糖含量低的凝胶中),凝胶对不同大小的DNA分子,其阻滞程度差异不大,而DNA分子的迁移率更多地依赖于分子的净电荷,因此对较小的DNA分子群得不到很好的分离效果。如果增加琼脂糖凝胶的浓度,可在一定的程度上降低电荷效应,使DNA分子迁移速度的差异主要由分子受凝胶阻滞程度的差异所决定。但是高浓度的琼脂糖凝胶电泳,会花费很长时间,对教学的安排带来困难,因此通常根据待测分子量范围选择合适浓度的凝胶。同时也要根据每次电泳的不同要求,选择不同大小的电泳槽与合适的条件。当我们在提取质粒DNA时,要检测某些弃去液中是否有残留的DNA,就可用较低浓度的琼脂糖凝胶,加大电压,可及时得到结果。如果是测定重组DNA的分子量,那就要用较高浓度的琼脂糖凝胶,把电压开得很低,就可让电泳走过夜。

(二)初学者进行琼脂糖凝胶电泳时,估计DNA的点样量是比较困难的,点样量多了,电泳结果很不理想,点样量少了,就得不到结果。点样量包括2个方面:一是DNA在电泳条带上的浓度,太高易产生拖尾与弥散现象,点样量太少,分辨不清,影响结果;另一方面是点量体积太大,点样孔装不下,太小分布不均。因此常常采用不同浓度的点样量,同时进行几个样品电泳。实践多了,有了经验,就不必重复,也节省了DNA样品。

DNA点样量的多少与分子的酶切片段多少有关,此外,还与DNA的纯度与鉴别方法有关。一般来说,0.1μgDNA的用量,已足够肉眼观察,现将pBR322质粒DNA (6.Okb)取不同点样量的电泳区带的亮度图示如下:(见图10-2)

图10-2

点样操作的好坏与电泳关系密切,最重要的是在点祥之前将样品预先混合均匀,

如果DNA浓度较大,只需吸1μL。那就必须加水或电泳缓冲液把它稀释至10μL以上,再加1/5溴酚蓝指示剂混合均匀后点样。

点样量的体积大小都在15μL左右,最高也不超过40μL(制备电泳例外)。 (三)溴化乙锭(EB)染色

溴化乙锭是核酸的显色剂,上述实验都已介绍溴化乙锭能插入DNA,可用它检测DNA的含量。

在水平式琼脂糖凝胶电泳中,目前国内外实验室使用溴化乙锭对DNA的染色,一般有3种做法:

(1)在制胶中与电泳缓冲液中同时加入0.5μg/ml的溴化乙锭。

(2)只在胶中加入0.5μg/ml的溴化乙锭,而在电泳缓冲中不加溴化乙锭。这就减少操作时双手受溴化乙锭污染的可能,而且DNA区带也清晰可见。这是目前绝大多数实验室最常用的方法。但在电泳时. EB也同时会回负电极方向移动,速率与溴酚蓝一致,这样,当DNA样品迁移到胶的一半时,EB染色效果要下降。

(3)在电泳结束以后,取出琼脂凝胶,放在含有0.5μg/ml溴化乙锭的电泳缓冲液(或dH2O)中染色10~30分钟,如果天气寒冷,琼脂搪凝胶浓度高,凝胶板厚也可在37℃保温或轻微摇动染色,也有人加大溴化乙锭的剂量(lμg/ml)或延长染色时间。

一般来讲,应按照实验的不同要求进行不同的染色,采用(1)与(2)可在实验过程中随时观察DNA的迁移情况,极为方便。(1)适合于分离和检测分子片断较多,DNA条带迁移距离差别较大电泳时间较长的DNA电泳,因为溴化乙锭的迁移方向与DNA的迁移方向相反,从正极向负极移动,电泳时间长了,靠正极方向的胶上的EB浓度明显比靠负极端的低,而且靠正极端的DNA片段分子量也较小,这样在紫外灯下观察造成误差,如果缓冲液中有EB补充,就克服了这个问题。但由于缓冲液中有EB所以操作更需小心谨滇,防止实验用具及台面的EB污染,尤其经常检查双手(虽已戴手套)是否有污染(这很方便,在暗房中将双手放在紫外灯下快速检查一遍,出现有亮点的地方就是EB溅染点,用肥皂与水清洗干净,EB废液必须收集于特定的危险品回收桶中。(2)染色法用得最多,适用于DNA片段少,电泳时问短的DNA电泳。(3)的优点是适合于更准确地测定DNA的分子量EB与DNA结合会影响DNA的电泳行为,与样品中存在大量RNA的DNA凝胶电泳。但也同(1)样,要注意EB的污染。

(四)溴酚蓝指示剂缓冲溶液的作用是电泳的上样缓冲液,50%的蔗糖,是为了增加上样DNA溶液的密度,以确保DNA样品沉入点样孔内,溴酚蓝主要是起DNA电泳时的前

沿指示剂的作用。一般溴酚蓝的电泳迁移位置,相当于300~400bp双链线状DNA。因此可以根据溴酚蓝的迁移速率大致估计DNA片段的迁移速率。如果电泳样品有相当于溴酚蓝迁移速率的DNA片段,可以只用50%的蔗糖(或甘油)作上样缓冲液,上样缓冲液是上样体积的1/5。

(五)凝胶中DNA的浓度计算与纯度分析

(1)纯度分析在琼脂糖凝胶电泳中,各DNA、RNA带在电泳胶上相应的位置中分离得清清楚楚(见图10-3)。因此它比分光光度计与溴化乙锭-标准浓度DNA比较法更直接、准确。其中1、3样品纯度好,2、4、5、6有较多RNA与蛋白质。样品在胶中如有RNA、染色体DNA、蛋白质(蛋白质与DNA结合,在点样孔内产生荧光亮点),可想法进一步纯化,如果需要量少可以制备更大容量的琼脂糖凝胶,通过电泳分离,然后从胶中切割下来进行纯化。

图10-3

(2) DNA片段的浓度计算:用λ-Hind Ⅲ酶切DNA作的标准样品,总DNA为48502bp,λDNA用Hind Ⅲ酶切后共有8个片段,依次为:23130bp, 9416bp, 6557bp,4850bp, 2322bp、2027bp, 504bp、125bp, λ-Hind Ⅲ酶切DNA浓度为0.35μg/μL,上样体积为3μL。待测 DNA样品有pBR322 EcoRⅠ酶切片段,上样2μL。见图10-4所示。

图10-4

①从图中pBR322 EcoRⅠ在紫外灯下条带的亮度与Hind Ⅲ的第四个片段大致相同。因此pBR322 EcoRⅠ的浓度通过如下计算:

48502(λDNA总bp数)/1050(λDNA上样浓度3μL×350ng)=4361(pBR322 EcoRⅠ总bp数)/pBR322 EcoRⅠ2μL的浓度

pBR322 EcoR Ⅰ酶切DNA的浓度=47.2ng/μl。

②从图中酶切为两个片段,或三个片段的DNA也可以算样品的相应浓度,估计出DNA的相对含量。

七、思考题

1、DNA的琼脂糖电泳的基本原理是什么?

2、质粒DNA电泳后的图的形态是怎么样的,每个条带代表什么?

3、如果某种质粒中含有两个EcoRⅠ酶切位点,当用EcoRⅠ酶切后的电泳图将会是怎么样的?

八、参考文献

1、彭秀玲、袁汉英、谢毅、王洪海编著,基因工程实验技术(第二版),湖南科学技术出版社,1998,p42-48


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