内容正文:
实验13 DNA片段的PCR扩增
实验目的:1.简述PCR技术的原理,说出PCR扩增过程。尝试用PCR仪扩增目的基因的实验操作。
2.尝试用琼脂糖凝胶电泳技术对PCR扩增产物进行检测的基本操作。
实验原理:1.PCR技术的基本原理:该技术是在模板DNA、引物和四种脱氧核糖核苷酸存在
下,依赖DNA聚合酶的酶促合成反应。DNA聚合酶以单链DNA为模板,借助一小段双链DNA
来启动合成,通过一个或两个人工合成的寡核苷酸引物与单链DNA模板中的一段互补序列结
合,形成部分双链。在适宜的温度和环境下,DNA聚合酶将脱氧单核苷酸加到引物3´-OH末
端,并以此为起始点,沿模板5´→3´方向延伸,合成一条新的DNA互补链。
2.琼脂糖凝胶电泳原理:在生理条件下,核酸分子之糖-磷酸骨架中磷酸基团,是呈离子化状态的,所以,DNA和RNA多核苷酸链又被称为多聚阴离子,把这些核酸分子放置在电场当中,它们就会向正电极的方向迁移。由于糖-磷酸骨架在结构上的重复性质,相同数量的双链DNA几乎具有等量的净电荷,因此它们能以同样的速率向正电极方向迁移。在一定的电场强度下,DNA分子的这种迁移速率,亦即电泳的迁移率,取决于核酸分子本身的大小和构型。这就是应用凝胶电泳技术分离DNA片段的基本原理。
琼脂糖是一种天然聚合长链状分子,沸水中溶解,45℃ 开始形成多孔性刚性滤孔,凝
胶孔径的大小决定于琼脂糖的浓度。DNA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
琼脂糖凝胶电泳法分离DNA,是利用分子筛效应,迁移速度与分子量的对数值成反比关系,可依据DNA分子的大小使其分离。
4S Red Plus核酸染色剂是一种独特的油性大分子物质,其分子量约为1000左右,能与DNA静电结合。 4S Red Plus 在紫外光下可获得最佳激发,可用和观察EB染色相同的普通紫外凝胶透射仪观察。
实验材料:极速PCR试剂盒(TaqDNA聚合酶、PCR反应缓冲液、MgCl2、dNTPs、引物I、引物II、模板DNA),微量移液器,微量离心管,PCR仪,凝胶电泳槽,50ml三角瓶,微波炉,振荡器, 4S Red荧光染料, 6×上样缓冲液(Loading Buffer) TAE电泳缓冲液。
实验过程:
一、PCR扩增实验
1. 打开PCR试剂盒,依照说明书清点各种试剂;待离心管中溶液溶解后将所有离心管5000rpm离心30s,使管壁没有残留药品。使用TaqDNA聚合酶时应保证其在低温条件下(如置于冰盒中)
2. 上课前1小时,向装有TaqDNA聚合酶的离心管中加入以下成分290μL ddH2O、50μL10×buffer和50μL MgCl2,轻弹离心管管壁混匀试剂,瞬时离心一次,将壁上试剂全部甩入管底。
3. 每组取80μL已配好的预混液(在标有TaqDNA聚合酶的离心管中)加入到1个0.5ml离心管内,然后按下表依次加入相关液体得到反应液。
反应试剂
用量
dNTPmixture
4μL
引物I
5μL
引物II
5μL
模板DNA
5μL
4. 每组取20μL已配好的反应液(0.5ml的离心管中)加入到1个0.2ml离心管内,加入15μL石蜡封闭体系。(1.2组的同学进行12次循环;3.4.5组的同学进行30次循环)
5. 将离心管放入全自动基因扩增仪中,按下面程序设定参数,进行PCR扩增实验
循环过程
温度
时间
循环次数
预变性
95℃
30s
变性
95℃
20s
0次或12次或30次
退火
52℃
20s
延伸
72℃
20s
保温
72℃
30s
总计
0s或780s或1860s
二.琼脂糖凝胶电泳(兴趣小组完成)
1. 溶胶
用天平称取琼脂糖0.5g,加入到盛有50ml电泳缓冲液的三角瓶中。将三角瓶用封口膜盖上,微波炉中溶化呈透明状。
2.制胶
将溶化的的琼脂糖冷却到60℃,加入适量的5μL Red 4S荧光染料后,倒入有托盘和梳子的制胶槽中。放置20-30min完全冷却至凝固,小心垂直拔出梳子。使加样孔端置阴极段放进电泳槽内,轻压使凝胶固定在电泳槽底部。
3.加样
①用微量移液器取2μL 6×上样缓冲液(Loading Buffer)置于0.2ml离心管上,并向其中加入本组扩增的10μL PCR产物,反复吹吸混合均匀,制备成样品混合液,然后加入加样孔中。
②用微量移液器向加样孔中直接加入10μL Marker,用以对照。
4.电泳
盖上电泳槽盖,黑色对准黑色,红色对准红色;将直流电泳仪的电压设为为120V,样品应该从负极向正极泳动,开始电泳。当溴酚兰的带(蓝色)其移动至