分子實驗中常用生化試劑的作用原理匯總

2020-11-24 中國教育裝備採購網

  知道原理對實驗出問題時分析很有益,所以列出來一起分享!

  1.溶菌酶:它是糖苷水解酶,能水解菌體細胞壁的主要化學成分肽聚糖中的β-1,4糖苷鍵,因而具有溶菌的作用。當溶液中pH小於8時,溶菌酶作用受到抑制。葡萄糖:增加溶液的粘度,維持滲透壓,防止DNA受機械剪切力作用而降解。

  EDTA:(1)螯合Mg2+、Ca2+等金屬離子,抑制脫氧核糖核酸酶對DNA的降解作用(DNase作用時需要一定的金屬離子作輔基);(2)EDTA的存在,有利於溶菌酶的作用,因為溶菌酶的反應要求有較低的離子強度的環境。

  2.NaOH-SDS液: NaOH:核酸在pH大於5,小於9的溶液中,是穩定的。但當pH>12或pH<3時,就會引起雙鏈之間氫鍵的解離而變性。在溶液II中的NaOH濃度為0.2mo1/L,加抽提液時,該系統的pH就高達12.6,因而促使染色體DNA與質粒DNA的變性。

  SDS:SDS是離子型表面活性劑。它主要功能有:(1)溶解細胞膜上的脂質與蛋白,因而溶解膜蛋白而破壞細胞膜。(2)解聚細胞中的核蛋白。(3)SDS能與蛋白質結合成為R-O-SO3-…R+-蛋白質的複合物,使蛋白質變性而沉澱下來。但是SDS能抑制核糖核酸酶的作用,所以在以後的提取過程中,必須把它去除乾淨,防止在下一步操作中(用RNase去除RNA時)受到幹擾。

  3. 3mol/L NaAc(pH4.8)溶液: NaAc的水溶液呈鹼性,為了調節pH至4.8,必須加入大量的冰醋酸。所以該溶液實際上是NaAc-HAc的緩衝液。用pH4.8的NaAc溶液是為了把pH12.6的抽提液,調回pH至中性,使變性的質粒DNA能夠復性,並能穩定存在。而高鹽的3mol/L NaAc有利於變性的大分子染色體DNA、RNA以及SDS-蛋白複合物凝聚而沉澱之。前者是因為中和核酸上的電荷,減少相斥力而互相聚合,後者是因為鈉鹽與SDS-蛋白複合物作用後,能形成較小的鈉鹽形式複合物,使沉澱更完全。

  4.為什麼用無水乙醇沉澱DNA?用無水乙醇沉澱DNA,這是實驗中最常用的沉澱DNA的方法。乙醇的優點是可以任意比和水相混溶,乙醇與核酸不會起任何化學反應,對DNA很安全,因此是理想的沉澱劑。 DNA溶液是DNA以水合狀態穩定存在,當加入乙醇時,乙醇會奪去DNA周圍的水分子,使DNA失水而易於聚合。一般實驗中,是加2倍體積的無水乙醇與DNA相混合,其乙醇的最終含量佔67%左右。因而也可改用95%乙醇來替代無水乙醇(因為無水乙醇的價格遠遠比95%乙醇昂貴)。但是加95%的乙醇使總體積增大,而DNA在溶液中有一定程度的溶解,因而DNA損失也增大,尤其用多次乙醇沉澱時,就會影響收得率。折中的做法是初次沉澱DNA時可用95%乙醇代替無水乙酵,最後的沉澱步驟要使用無水乙醇。也可以用0.6倍體積的異丙醇選擇性沉澱DNA。一般在室溫下放置15-30分鐘即可。

  5.在用乙醇沉澱DNA時,為什麼一定要加NaAc或NaCl至最終濃度達0.1~0.25mol/L?在pH為8左右的溶液中,DNA分子是帶負電荷的,加一定濃度的NaAc或NaCl,使Na+中和DNA分子上的負電荷,減少DNA分子之間的同性電荷相斥力,易於互相聚合而形成DNA鈉鹽沉澱,當加入的鹽溶液濃度太低時,只有部分DNA形成DNA鈉鹽而聚合,這樣就造成DNA沉澱不完全,當加入的鹽溶液濃度太高時,其效果也不好。在沉澱的DNA中,由於過多的鹽雜質存在,影響DNA的酶切等反應,必須要進行洗滌或重沉澱。

  6.加核糖核酸酶降解核糖核酸後,為什麼再要用SDS與KAc來處理?加進去的RNase本身是一種蛋白質,為了純化DNA,又必須去除之,加SDS可使它們成為SDS-蛋白複合物沉澱,再加KAc使這些複合物轉變為溶解度更小的鉀鹽形式的SDS-蛋白質複合物,使沉澱更加完全。也可用飽和酚、氯仿抽提再沉澱,去除RNase。在溶液中,有人以KAc代替NaAc,也可以收到較好效果。

  7.為什麼在保存或抽提DNA過程中,一般採用TE緩衝液?在基因操作實驗中,選擇緩衝液的主要原則是考慮DNA的穩定性及緩衝液成分不產生幹擾作用。磷酸鹽緩衝系統(pKa=7.2)和硼酸系統(pKa=9.24)等雖然也都符合細胞內環境的生理範圍(pH),可作DNA的保存液,但在轉化實驗時,磷酸根離子的種類及數量將與Ca2+產生Ca3(PO4)2沉澱;在DNA反應時,不同的酶對輔助因子的種類及數量要求不同,有的要求高離子濃度,有的則要求低鹽濃度,採用Tris-HCl(pKa=8.0)的緩衝系統,由於緩衝液是TrisH+/Tris,不存在金屬離子的幹擾作用,故在提取或保存DNA時,大都採用Tris-HCl系統,而TE緩衝液中的EDTA更能穩定DNA的活性。

  8.如何選擇聚乙二醇(6000)的濃度來沉澱DNA?採用PEG(6000)沉澱DNA,大小不同的DNA分子所用的PEG的濃度也不同,PEG的濃度低,選擇性沉澱DNA分子量大,大分子所需PEG的濃度只需1%左右,小分子所需PEG濃度高達20%。本實驗選擇性沉澱4.3kb的pBR322質粒DNA,每毫升加入0.4毫升的30% PEG,其最終PEG濃度為12%。PEG選擇性沉澱DNA的解析度大約100bp。

  9.抽提DNA去除蛋白質時,怎樣使用酚與氯仿較好?酞與氯仿是非極性分子,水是極性分子,當蛋白水溶液與酚或氯仿混合時,蛋白質分子之間的水分子就被酚或氯仿擠去,使蛋白失去水合狀態而變性。經過離心,變性蛋白質的密度比水的密度為大,因而與水相分離,沉澱在水相下面,從而與溶解在水相中的DNA分開。而酚與氯仿有機溶劑比重更大,保留在最下層。作為表面變性的酚與氯仿,在去除蛋白質的作用中,各有利弊,酚的變性作用大,但酚與水相有一定程度的互溶,大約10%~15%的水溶解在酚相中,因而損失了這部分水相中的DNA,而氯仿的變性作用不如酚效果好,但氯仿與水不相混溶,不會帶走DNA。所以在抽提過程中,混合使用酚與氯仿效果最好。經酚第一次抽提後的水相中有殘留的酚,由於酚與氯仿是互溶的,可用氯仿第二次變性蛋白質,此時一起將酚帶走。也可以在第二次抽提時,將酚與氯仿混合(1:1)使用。

  10.為什麼用酚與氯仿抽提DNA時,還要加少量的異戊酵?在抽提DNA時,為了混合均勻,必須劇烈振蕩容器數次,這時在混合液內易產生氣泡,氣泡會阻止相互間的充分作用。加入異戊醇能降低分子表面張力,所以能減少抽提過程中的泡沫產生。一般採用氯仿與異戊酵為24:1之比。也可採用酚、氯仿與異戊醇之比為25:24:1(不必先配製,可在臨用前把一份酚加一份24:1的氯仿與異戊醇即成),同時異戊醇有助於分相,使離心後的上層水相,中層變性蛋白相以及下層有機溶劑相維持穩定。

  11.為什麼要用pH8的Tris水溶液飽和酚?呈粉紅色的酚可否使用?如何保存酚不被空氣氧化?因為酚與水有一定的互溶,苯酚用水飽和的目的是使其抽提DNA過程中,不致吸收樣品中含有DNA的水分,減少DNA的損失。用Tris調節至pH為8是因為DNA在此條件下比較穩定。在中性或鹼性條件下(pH5~7),RNA比DNA更容易游離到水相,所以可獲得RNA含量較少的DNA樣品。保存在冰箱中的酚,容易被空氣氧化而變成粉紅色的,這樣的酚容易降解DNA,一般不可以便用。為了防止酚的氧化,可加入疏基乙醇和8-羥基喹琳至終濃度為0.1%。8-羥基喹琳是帶有淡黃色的固體粉末,不僅能抗氧化,並在一定程度上能抑制DNase的活性,它是金屬離子的弱螯合劑。用Tris pH8.0水溶液飽和後的酚,最好分裝在棕色小試劑瓶裡,上面蓋一層Tris水溶液或TE緩衝液,隔絕空氣,以裝滿蓋緊蓋子為宜,如有可能,可充氮氣,防止與空氣接觸而被氧化。平時保存在4℃或-20℃冰箱中,使用時,打開蓋子吸取後迅速加蓋,這樣可使酚不變質,可用數月沉澱回收質粒的時候省去酚和氯仿抽提,只做乙醇沉澱行嗎?

  請看一下他們得作用!用酚抽提細胞DNA時,有什麼作用?使蛋白質變性,同時抑制了DNase的降解作用。用苯酚處理勻漿液時,由於蛋白與DNA 聯結鍵已斷,蛋白分子表面又含有很多極性基團與苯酚相似相溶。蛋白分子溶於酚相,而DNA溶於水相。使用酚的優點:1.有效變性蛋白質;2抑制了DNase的降解作用。缺點:1.能溶解10-15%的水,從而溶解一部分poly(A)RNA。2.不能完全抑制RNase的活性。氯仿的作用?氯仿:克服酚的缺點;加速有機相與液相分層。最後用氯仿抽提:去除核酸溶液中的跡量酚。(酚易溶於氯仿中)用酚-氯仿抽提細胞基因組DNA時,通常要在酚-氯仿中加少許異戊醇,為什麼?異戊醇:減少蛋白質變性操作過程中產生的氣泡。異戊醇可以降低表面張力,從而減少氣泡產生。另外,異戊醇有助於分相,使離心後的上層含DNA的水相、中間的變性蛋白相及下層有機溶劑相維持穩定。用乙醇沉澱DNA時,為什麼加入單價的陽離子?用乙醇沉澱DNA時,通常要在溶液中加入單價的陽離子,如NaCl 或NaAc,Na+中和DNA分子上的負電荷,減少DNA分子之間的同性電荷相斥力,而易於聚集沉澱。

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