实验进程&PCR和跑胶介绍

       转眼间,暑假已经过半,我们的实验工作也已经开展了半个多月了!大家肯定会很好奇,在这短短半个月中,我们都完成了什么。那么今天,就跟着我们一起看看我们都完成了什么工作吧!

       首先是项目的背景调查。详细内容可以去看我们上一篇文章哦!

       在确定了主题是改造解脂耶氏酵母,使它可以利用陈化粮制造生物柴油之后,我们便开始了设计bio-Brick,将我们所要的基因片段从其他细胞中提取出来,统一使片段具有统一的组装接口。然后就可以像积木一样简单地组装了。


       在我们的项目里,总共设计了7个bio-Brick,分别是两个promoter(启动子,用来启动基因片段的表达),两个terminator(终止子,用来终止基因表达),两个基因片段(分别表现为分解淀粉和葡萄糖),和一个筛选基因(用来筛选出成功转化遗传基因的细胞)。为了要多次试验提高成功率,降低成本,我们采用了PCR技术,以扩增我们所要的基因片段。


PCR技术是什么?

PCR技术,又称聚合酶链式反应。是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术,它可看作是生物体外的特殊DNA复制。PCR的最大特点,也是最神奇的一点,是可以将微量的DNA大幅增加(比如远古生物的DNA,哪怕只有一点点,通过PCR技术也可以将其大量扩增,进行对比)。(*参考百度百科)

PCR技术的原理是什么?

简单来说,就是体外模拟生物体的DNA复制

而整个程序分为四个阶段:预变性、变性、退火、延伸 

(1)&(2)DNA双链在高温下完全解旋,变成单链DNA(预变性&变性)

(3) 引物结合在单链DNA上(退火)

(4) 在DNA聚合酶存在下,向外延长,最后合成目的片段(延伸)

在完成了PCR扩增后,我们就要开始验证所得DNA条带是否是我们需要的目的条带,大小是否正确。这里是我们主要完成的工作的第二个部分—琼脂糖凝胶电泳,简称跑胶

跑胶用到的材料有:琼脂糖,TAE缓冲液,核酸染料,Buffer,DNA marker

跑胶过程(大致):

(1) 配胶:取一定量的琼脂糖于500 mL容量的三角瓶中,并加入TAE缓冲液,于微波炉中进行加热,使得琼脂糖全部溶解。

(2) 加入核酸染料,摇晃均匀。溶解液倒入插入梳子的胶盒,等待直到胶凝固。

(3) 胶轻轻放入电泳槽,并使TAE将胶完全浸没。

(4) 点样:取PCR溶液,加入Buffer,混匀后点入胶孔。同时在胶孔点入一个marker做验证。

(5) 打开电泳槽开关,30min后关闭电泳槽。

(6) 把胶拿到紫外下进行照射。验证条带大小。

那么跑胶的原理又是什么呢?

首先,让我从原料来给大家普及下吧!

琼脂糖凝胶,以琼脂糖为支持介质制备的凝胶。最早被人们在一种藻类中发现,并成功提取。这种材料非常神奇,在电场作用下能产生较强的电渗现象,加之硫酸根可与某些蛋白质作用而影响电泳速度及分离效果。

*电渗现象:由于琼脂糖凝胶为多孔状,不带电荷,而其中的溶液在电场之中相对带电,溶液会向一边渗透。

TAE缓冲液、Buffer,都为缓冲剂,使溶液带电

核酸染料可以使最终的跑胶结果在紫外线下呈现

DNA marker:作为跑胶的对照,判断最终的DNA条带的大小是否正确。

跑胶的“核心”原理:由于琼脂糖凝胶具有网络结构,物质分子通过时会受到阻力,(大分子物质在涌动时受到的阻力大,小分子所受阻力小)因此在凝胶电泳中,带电颗粒的分离不仅取决于净电荷的性质和数量,而且还取决于分子大小,这就大大提高了分辨能力;同时,蛋白质和核酸会根据pH不同带有不同电荷,在电场中受力大小不同,因此跑的速度不同,根据这个原理可将其分开。

最后,我们将电泳完毕的胶块放置紫外灯下,由于胶和要验证的PCR产物中都加入了染料,故最后呈现出来的样子:(其中对照中不滴加任何模板,故没有条带)

以上就是我们两周来主要做的实验!

/其实,to be honest,我们一直在重复提取bio-Brick中的两个基因片段。提取时,一直无法提取到正确排序的片段(如,最近的一次,金属离子基本合格,可在测序时发现排序出现了变异)...


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