现代分子生物学常用实验仪器

第一篇：现代分子生物学常用实验仪器

实验一

分子生物学实验室常用仪器及使用

事实证明，在科学飞速发展的今天，无论从事哪个领域的研究，要想突破，除了有良好的理论基础外，更重要的是依赖于先进的技术和优良的仪器设备以及良好的研究环境。一个标准的分子生物学实验室除了具有一般生物学实验室的常规仪器设备外，还具有一些特殊用途的仪器，这些仪器一般较精密，价格昂贵。下面介绍这些仪器的使用方法和注意事项。

一、冷冻离心机

低温分离技术是分子生物学研究中必不可少的手段。基因片段的分离、酶蛋白的沉淀和回收以及其它生物样品的分离制备实验中都离不开低温离心技术，因此低温冷冻离心机成为分子生物学研究中必备的重要仪器。在国内，有多个厂家生产冷冻离心机，本实验室的高速冷冻离心机为GL-20G-Ⅱ型（上海安亭），落地式。配有角式转头：6×50ml、12×10ml和12×1.5ml。极限转速20000rpm。

1.安装与调试

离心机应放置在水平坚固的地面上，应至少距离10cm以上且具有良好的通风环境中，周围空气应呈中性，且无导电性灰尘、易燃气体和腐蚀性气体，环境温度应在0～30℃之间，相对湿度小于80%。试转前应先打开盖门，用手盘动转轴，轻巧灵活，无异常现象方可上所用的转头。转子准确到位后打开电源开关，然后用手按住门开关，再按运转键，转动后立即停止，并观察转轴的转向，若逆时针旋转即为正确，机器可投入使用。

2.操作程序

（1）插上电源，待机指示灯亮；打开电源开关，调速与定时系统的数码管显示的闪烁数字为机器工作转速的出厂设定，温控系统的数码管显示此时离心腔的温度。（2）设定机器的工作参数，如工作温度，运转时间，工作转速等。

（3）将预先平衡好的样品放置于转头样品架上，关闭机盖。按控制面板的运转键，离心机开始运转。在预先设定的加速时间内，其运速升至预先设定的值。（5）在预先设定的运转时间内（不包括减速时间），离心机开始减速，其转速在预先设定的减速时间内降至零。

（6）按控制面板上的停止键，数码管显示dedT，数秒钟后即显示闪烁的转速值，这时机器已准备好下一次工作。

3.注意事项

（1）离心机应始终处于水平位置，外接电源系统的电压要匹配，并要求有良好的接地线，机器不使用，要拔掉电源插头。

（2）开机前应检查转头安装是否牢固，机腔中有无异物掉入。

（3）样品应预先平衡，使用离心筒离心时离心筒与样品应同时平衡。

（4）挥发性或腐蚀性液体离心时，应使用带盖的离心管，并确保液体不外漏以免腐蚀机腔或造成事故。（5）除工作温度、运转速度和运转时间外，不要随意更改机器的工作参数，以免影响机器性能。转速设定不得超过最高转速，以确保机器安全运转。

（6）使用中如出现0.00或其它数字，机器不运转，应关机断电，10秒钟后重新开机，待所设转速显示后，再按运转键，机器将照常运转。

（7）不得在机器运转过程中或转子未停稳的情况下打开盖门，以免发生事故。（8）每次操作完毕应做好使用情况记录，并定期对机器各项性能进行检修。

二、电泳仪

电泳技术是分子生物学研究不可缺少的重要手段。电泳一般分为自由界面电泳和区带电泳大类，自由界面电泳不需支持物，如等速电泳、密度梯度电泳及显微电泳等，这类电泳目前已很少使用。区带电泳需用各种类型的物质作为支持物，常用的支持物有滤纸、醋酸纤维薄膜、非凝胶性支持物、凝胶性支持物及硅胶―G薄层等，分子生物学实验中最常用的是琼脂糖凝胶电泳。应用电泳法可以对不同物质进行定性或定量分析，或将一定混合物进行组份分析或单个组份提取制备。下面以DYY-12型电脑三恒多用电泳仪（北京六一仪器厂）为例介绍其使用方法。1.使用方法

（1）按电源开关，显示屏出现“欢迎使用DYY-12型电脑三恒多用电泳仪„”等字样后，同时系统初始化，蜂鸣4声，设置常设置。屏幕转成参数设置状态，见图一：

U:0V U＝100V ｜Mode： STD

I: 0mAI ＝50mA｜ P: 0W P＝50W｜T: 00:00 T＝ 01:00｜

其中:左侧大写U: I: P: T: 为电泳时实际值；中间部分显示程序的常设值（预置值）。Mode(模)：STD(标准)；TIME(定时)；VH（伏时）；STEP（分步）

（2）设置工作程序。用键盘输入新的工作程序。例如，要求工作电压U＝1000V，电流I限200mA以内，功率W限制在100W以内，时间T为3小时20 分，并且到时间自

动关掉输出。则操作步骤如下：

①按“模式”键，将工作模式由标准（STD）转为定时（TIME）3 模式。每按一下模式键，其工作方式按下列顺序改变： STD®TIME®VH®STEP®STD。

②先设置电压U，按“选择”键，先将其反显，然后输入数字键即可设置该参数的数值。按数字1000,则电压即设置完成。

③设置电流I，按“选择”键，先使I反显，然后输入数字200。

④设置功率P，按“选择”键，先使P反显，然后输入数字100。

⑤设置时间T，按“选择”键，先使T反显，然后输入数字320。如果输入错误，可以按“清除”键，再重新输入。

⑥确认各参数无误后，按“启动”键，启动电泳仪输出程序。在显示屏状态栏中显示Start!并蜂鸣4声，提醒操作者电泳仪将输出高电压，注意安全。之后逐渐将输出电压加至设置值。同时在状态栏中显示“Run”，并有两个不断闪烁的高压符号，表示端口已有电压输出。在状态栏最下方，显示实际的工作时间（精确到秒）。

⑦每次启动输出时，仪器自动将此时的设置数值存入“MO”号存储单元。以后需要调用时可以按“读取”键，再按“0”键，按“确定”键，即可将上次设置的工作程序取出执行。

⑧电泳结束，仪器显示：“END”，并连续蜂鸣提醒。此时按任一键可止鸣。2.注意事项

(1)U、I、P三个参数的有效输入范围是：U：5～3000V；I：4～400mA；P：4～400W.(2)一般情况下，当No Load！时，首先应关机检查电极导线与电泳槽之间是否有接触不良的地方，可以用万用表的欧姆档逐段测量。

(3)如果输出端接多个电泳槽，则仪器显示的电流数值为各槽电流之和，此时应选择稳压输出，以减小各槽的相互影响。

(4)注意保持仪器的清洁，不要遮挡仪器后方进风通道。严禁将电泳槽放在仪器顶部，避免缓冲液洒进仪器内部。

(5)本仪器输出电压较高，使用中应不避免接触输出回路及电泳槽内部，以免发生危险。

(6）长期不用仪器，应放置在干燥通风的清洁环境中保存

三、分析天平

分析天平是定量分析工作中不可缺少的重要仪器，充分了解仪器性能及熟练掌握其使用方法，是获得可靠分析结果的保证。分析天平的种类很多，有普通分析天平、半自动/全自动电光分析天平及电子分析天平等。目前实验室常规备用的是自动化程度较高的电子分析天平。下面介绍电子分析天平

PL203/01型和AL104/01型

(METTLER-TOLEDO)的性能及使用方法。

PL203/01型精密电子天平：最大称量210g；实际分度值0.001g；

AL104/01型高分辨率电子分析天平：最大称量110g；实际分度值0.0001g 1.使用方法

（1）检查并调整天平至水平位置。检查电源电压是否匹配（使用配置的稳压器），按天平仪器要求通电预热至所需时间30min。

（2）打开天平开关“on”，天平则自动进行灵敏度及零点调节。待显示屏上所有字段短时点亮，天平回零时，可进行正式称量。

（3）称量时将洁净称量瓶或称量纸置于称盘上，关上侧门，天平将显示该重量，点击“®O/T¬”键自动校对零，然后逐渐加入待称物质，直至所需重量为止。

（4）称量结束应及时除去称量瓶（纸），关上侧门，切断电源，并做好使用情况登记。

2.注意事项

（1）天平应放置在牢固平稳水泥台或木台上，室内要求清洁、干燥，同时应避免光线直接照射到天平上。

（2）称量时应从侧门取放物质，读数时应关闭箱门以免空气流动引起天平摆动。（3）挥发性、腐蚀性、强酸强碱类物质应盛于带盖称量瓶内称量，防止腐蚀天平。

（4）电子分析天平若长时间不使用，则应定时通电预热，每周一次，每次预热2h，以确保仪器始终处于良好使用状态。

四、分光光度计

不同物质对不同波长入射的吸收程度各不相同，从而形成各具特征的吸收光谱。根据这一原理，应用比色法可以对某些有色物质进行定性或定量分析。但由于比色法仅限于可见光区，而且精度低，已远远不能满足高精度微量分析的要求。随着科学技术不断发展，分析仪器也 不断地更新换代，人们引进了分光光度法的概念，分光光度计随之应用。分光光度计由光源、单色器、吸收池、接受器、显示屏幕所组成，它不仅适应于可见光区，同时还扩展至紫外光 区及红外光区。光密度（OD）是许多溶液中的溶质定量的指标之一，通过所产生的单色光 而测定某一溶液对该单色光的吸收值。分子生物学实验中常使用紫外分光光度计进行核酸溶 液定量和纯度的初步判断。下面介绍紫外可见光分光光度计GeneQantTM Pro（Amersham）的使用方法。该仪器除了能检测核酸样品浓度外，还可进行蛋白质浓度以及细胞培养液浓度 的测定，能检测低至几微升样品（70µl和5～7µl），样品无需稀释，测量后还可全部回收。5 使用方法

(1）打开电源开关（ON），等待数秒钟，显示屏上显示一系列数据，如本机型号、当前日期 等，这些数据可以重新设置，当出现“instrument Ready”即可进入下一程序。

(2）在仪器面板上有许多功能键，其中包括检测base sep、Tm、DNA、RNA、oligo、Protein595assay、Protein280 meas、cell culture等。例如，欲检测DNA，按DNA键，即进入DNA检测程序。在显示屏上：Pathlengh 10mm Units µg/µl Use 320nm NO Dilution Faotor 1 Insert reference, 以上为仪器预设置的参考数据，若按“enter”键，和“select”键可以将以上的参数进行重新设定。

(3）取石英样品杯70µl或5～7µl，容量大小根据需要。先用吸管吸高纯水入样品杯中，然 后放入仪器上的样品槽中，放入时注意样品杯的光学面朝前方。

(4)按“set ref”键，进行空白测试。显示屏上出现一系列数据均“0.000”并提示插入样品“Insert sample ”。将样品杯取出，吸干水分，稍干燥后，同样吸入待测样品，放入样品槽 中进行测定。

(5）一个样品测定完毕，按“stop”键，返回“Instrument Ready”。

(6）取出样品杯，吸出样品，然后用高纯水洗几次，自然晾干。由于样品杯十分昂贵，使用时要小心操作。不能用手指拿样品杯的光学面，用后要及时洗涤，可用温水或稀盐酸，乙醇以至铬酸洗液（浓酸中浸泡不要超过15分钟），表面只能用柔软的绒布或拭镜头纸擦净。

五、数字式酸度计

酸度计是实验室配置溶液必备的仪器。本实验室的酸度计为台式微电脑酸碱度计和温度计（Hanna）,测量pH范围为0.00～14.00pH；温度为0.0～100.0℃；

1.使用方法

（1）将pH电极和温度探头与主机连接，主机与电源连接。

第二篇：分子生物学实验室常用仪器及使用方法

实验一

分子生物学实验室常用仪器及使用

事实证明，在科学飞速发展的今天，无论从事哪个领域的研究，要想突破，除了有良好的理论基础外，更重要的是依赖于先进的技术和优良的仪器设备以及良好的研究环境。一个标准的分子生物学实验室除了具有一般生物学实验室的常规仪器设备外，还具有一些特殊用途的仪器，这些仪器一般较精密，价格昂贵。下面介绍这些仪器的使用方法和注意事项。

一、冷冻离心机

低温分离技术是分子生物学研究中必不可少的手段。基因片段的分离、酶蛋白的沉淀和回收以及其它生物样品的分离制备实验中都离不开低温离心技术，心机成为分子生物学研究中必备的重要仪器。室的高速冷冻离心机为GL-20G-Ⅱ型（上海安亭）×10ml和12×1.5ml。极限转速20000rpm。

1.安装与调试

离心机应放置在水平坚固的地面上，应至少距离中，周围空气应呈中性，且无导电性灰尘、易燃气体和腐蚀性气体，环境温度应在之间，相对湿度小于80%。试转前应先打开盖门，用手盘动转轴，轻巧灵活，无异常现象方可上所用的转头。转子准确到位后打开电源开关，然后用手按住门开关，动后立即停止，并观察转轴的转向，若逆时针旋转即为正确，机器可投入使用。2.操作程序

（1）插上电源，待机指示灯亮；打开电源开关，调速与定时系统的数码管显示的闪烁数字为机器工作转速的出厂设定，温控系统的数码管显示此时离心腔的温度。

（2）设定机器的工作参数，如工作温度，运转时间，工作转速等。

（3）将预先平衡好的样品放置于转头样品架上，关闭机盖。

（4）按控制面板的运转键，离心机开始运转。预先设定的值。

（5）在预先设定的运转时间内（不包括减速时间）定的减速时间内降至零。

（6）按控制面板上的停止键，数码管显示机器已准备好下一次工作。

3.注意事项

（1）离心机应始终处于水平位置，外接电源系统的电压要匹配，并要求有良好的接地线，机器不使用，要拔掉电源插头。

（2）开机前应检查转头安装是否牢固，机腔中有无异物掉入。

（3）样品应预先平衡，使用离心筒离心时离心筒与样品应同时平衡。

（4）挥发性或腐蚀性液体离心时，应使用带盖的离心管，并确保液体不外漏以免腐蚀机腔或造成事故。

在国内，有多个厂家生产冷冻离心机，落地式。配有角式转头：10cm在预先设定的加速时间内，其运速升，离心机开始减速，其转速在预先设dedT，数秒钟后即显示闪烁的转速值，这时1

本实验6×50ml、120～30℃

至 因此低温冷冻离 以上且具有良好的通风环境再按运转键，转

（5）除工作温度、运转速度和运转时间外，不要随意更改机器的工作参数，以免影响机器性能。转速设定不得超过最高转速，以确保机器安全运转。

（6）使用中如出现0.00或其它数字，机器不运转，应关机断电，10秒钟后重新开机，待所设转速显示后，再按运转键，机器将照常运转。

（7）不得在机器运转过程中或转子未停稳的情况下打开盖门，以免发生事故。

（8）每次操作完毕应做好使用情况记录，并定期对机器各项性能进行检修。

二、电泳仪

电泳技术是分子生物学研究不可缺少的重要手段。带电泳大类，自由界面电泳不需支持物，泳目前已很少使用。区带电泳需用各种类型的物质作为支持物，纤维薄膜、非凝胶性支持物、是琼脂糖凝胶电泳。应用电泳法可以对不同物质进行定性或定量分析，组份分析或单个组份提取制备。下面以为例介绍其使用方法。

1.使用方法

（1）按电源开关，显示屏出现“欢迎使用同时系统初始化，蜂鸣

U:

0V

U＝

I:

0mA

I ＝

P:

0W

P＝

T:

00:00

T＝

其中:左侧大写Mode(模式)：STD(标准

（2）设置工作程序。用键盘输入新的工作程序。例如，要求工作电压I限制在200mA以内，功率动关掉输出。则操作步骤如下：

①按“模式”键，将工作模式由标准（凝胶性支持物及硅胶―4声，设置常设置。屏幕转成参数设置状态，见图一：

100V

50mA

｜

50W

｜ 01:00

｜U: I: P: T:)；TIME(定时W限制在 电泳一般分为自由界面电泳和区如等速电泳、密度梯度电泳及显微电泳等，这类电G薄层等，分子生物学实验中最常用的DYY-12型电脑三恒多用电泳仪（北京六一仪器厂）DYY-12型电脑三恒多用电泳仪„”等字样后，Mode：

STD

中间部分显示程序的常设值)；VH（伏时）；STEP（分步）100W以内，时间T为3STD）转为定时（TIME）2

醋酸或将一定混合物进行（预置值）。U＝1000V，电流20分，并且到时间自常用的支持物有滤纸、｜

为电泳时实际值； 小时 模式。每按一下模式键，其工作方式按下列顺序改变：

STD®TIME®VH®STEP®STD。

②先设置电压U，按“选择”键，先将其反显，然后输入数字键即可设置该参数的数值。按数字1000,则电压即设置完成。

③设置电流I，按“选择”键，先使I反显，然后输入数字200。

④设置功率P，按“选择”键，先使P反显，然后输入数字100。

⑤设置时间以按“清除”键，再重新输入。

⑥确认各参数无误后，按“启动”键，启动电泳仪输出程序。在显示屏状态栏中显示Start!并蜂鸣至设置值。同时在状态栏中显示“压输出。在状态栏最下方，显示实际的工作时间（精确到秒）

⑦每次启动输出时，仪器自动将此时的设置数值存入“要调用时可以按“读取”键，再按“出执行。

⑧电泳结束，仪器显示：

2.注意事项

(1)U、I、P三个参数的有效输入范围是：

(2)一般情况下，当的地方，可以用万用表的欧姆档逐段测量。

(3)如果输出端接多个电泳槽，则仪器显示的电流数值为各槽电流之和，此时应选择稳压输出，以减小各槽的相互影响。

(4)注意保持仪器的清洁，不要遮挡仪器后方进风通道。严禁将电泳槽放在仪器顶部，避免缓冲液洒进仪器内部。

(5)本仪器输出电压较高，使用中应不避免接触输出回路及电泳槽内部，以免发生危险。

(6）长期不用仪器，应放置在干燥通风的清洁环境中保存。

三、分析天平

分析天平是定量分析工作中不可缺少的重要仪器，充分了解仪器性能及熟练掌握其使用方 T，按“选择”键，先使 4声，提醒操作者电泳仪将输出高电压，“No Load！时，首先应关机检查电极导线与电泳槽之间是否有接触不良

T反显，然后输入数字Run”，并有两个不断闪烁的高压符号，表示端口已有电0”键，按“确定”键，即可将上次设置的工作程序取END”，并连续蜂鸣提醒。此时按任一键可止鸣。U：5 3

注意安全。3000V；I：320。如果输入错误，可之后逐渐将输出电压加 MO”号存储单元。以后需4～400mA P：4～400W.。～ ； 法，是获得可靠分析结果的保证。分析天平的种类很多，有普通分析天平、半自动/全自动电光分析天平及电子分析天平等。目前实验室常规备用的是自动化程度较高的电子分析天平。下面介绍电子分析天平PL203/01型和AL104/01型(METTLER-TOLEDO)的性能及使用方法。PL203/01型精密电子天平：最大称量210g；实际分度值0.001g；AL104/01型高分辨率电子分析天平：最大称量110g；实际分度值0.0001g

1.使用方法

（1）检查并调整天平至水平位置。检查电源电压是否匹配（使用配置的稳压器），按天平仪器要求通电预热至所需时间

（2）打开天平开关“短时点亮，天平回零时，可进行正式称量。

（3）称量时将洁净称量瓶或称量纸置于称盘上，关上侧门，天平将显示该重量，点击“®O/T¬”键自动校对零，然后逐渐加入待称物质，直至所需重量为止。

（4）称量结束应及时除去称量瓶（纸）

2.注意事项

（1）天平应放置在牢固平稳水泥台或木台上，室内要求清洁、干燥，同时应避免光线直接照射到天平上。

（2）称量时应从侧门取放物质，读数时应关闭箱门以免空气流动引起天平摆动。

（3）挥发性、腐蚀性、强酸强碱类物质应盛于带盖称量瓶内称量，防止腐蚀天平。

（4）电子分析天平若长时间不使用，则应定时通电预热，每周一次，每次预热确保仪器始终处于良好使用状态。

四、分光光度计

不同物质对不同波长入射的吸收程度各不相同，从而形成各具特征的吸收光谱原理，应用比色法可以对某些有色物质进行定性或定量分析。而且精度低，已远远不能满足高精度微量分析的要求。不断地更新换代，人们引进了分光光度法的概念，单色器、吸收池、接受器、显示屏幕所组成，它不仅适应于可见光区，同时还扩展至紫外光区及红外光区。光密度（而测定某一溶液对该单色光的吸收值。液定量和纯度的初步判断。下面介绍紫外可见光分光光度计的使用方法。该仪器除了能检测核酸样品浓度外，的测定，能检测低至几微升样品（30min。on”，天平则自动进行灵敏度及零点调节。待显示屏上所有字段，关上侧门，切断电源，并做好使用情况登记。

随着科学技术不断发展，分光光度计随之应用。OD）是许多溶液中的溶质定量的指标之一，通过所产生的单色光分子生物学实验中常使用紫外分光光度计进行核酸溶还可进行蛋白质浓度以及细胞培养液浓度70µl和5～7µl），样品无需稀释，测量后还可全部回收。4

分光光度计由光源、GeneQantTM Pro

2h，以。根据这一分析仪器也Amersham）

但由于比色法仅限于可见光区，（使用方法

(1）打开电源开关（ON），等待数秒钟，显示屏上显示一系列数据，如本机型号、当前日期等，这些数据可以重新设置，当出现“instrument Ready”即可进入下一程序。

(2）在仪器面板上有许多功能键，其中包括检测base sep、Tm、DNA、RNA、oligo、Protein595assay、Protein280 meas、cell culture等。例如，欲检测DNA，按DNA键，即进入DNA检测程序。在显示屏上：

以上为仪器预设置的参考数据，若按“新设定。

(3）取石英样品杯后放入仪器上的样品槽中，放入时注意样品杯的光学面朝前方。

(4)按“set ref”键，进行空白测试。显示屏上出现一系列数据均““Insert sample 中进行测定。

(5）一个样品测定完毕，按“

(6）取出样品杯，吸出样品，然后用高纯水洗几次，自然晾干。由于样品杯十分昂贵，使用时要小心操作。以至铬酸洗液（浓酸中浸泡不要超过

五、数字式酸度计

酸度计是实验室配置溶液必备的仪器。本实验室的酸度计为台式微电脑酸碱度计和温度计（Hanna

1.使用方法

（1）将pH

70µl或5。将样品杯取出，吸干水分，稍干燥后，同样吸入待测样品，放入样品槽 ,测量pH范围为

Pathlengh

10mm

Units

µg/µl

Use 320nm

NO

Dilution Faotor 1

Insert reference，enter”键，和“select”键可以将以上的参数进行重7µl，容量大小根据需要。先用吸管吸高纯水入样品杯中，然 0.000”并提示插入样品stop”键，返回“Instrument Ready”。可用温水或稀盐酸，乙醇15分钟），表面只能用柔软的绒布或拭镜头纸擦净。0.00～14.00pH；温度为0.0～100.0℃；

～”不能用手指拿样品杯的光学面，用后要及时洗涤，）电极和温度探头与主机连接，主机与电源连接。

（2）取出电极保护套，如果有结晶盐出现，这是电极常见现象，浸入水后就会消逝。如果薄膜玻璃或透析膜发干，可在HI170300电极保存液中浸泡1小时。

（3）pH校准。将pH电极和温度探棒浸泡在所选的标准缓冲液内4cm（建议用pH6.86、7.01），缓冲液值可通过“D℃”或“Ñ℃”键来调节。按“CAL”键，仪器将显示“CAL”和“BUF”符号及“7.01”数据。当读数不稳定时，屏幕会显示“NOTREADY”；当读数稳定时，屏幕会显示“READY”和“CFM”，按“CFM”键确认校准值。确认第一校准点后，将pH电极与温度探棒浸泡在标准缓冲液内4cm（建议用pH4.01、9.18、10.01）；再按“CAL”键，仪器将显示“CAL”和“BUF”符号及“4.01”数据。按“CFM”键确认校正值。

（4）pH测量。校准完毕后，仪器自动进入溶液约4cm，停几分钟让电极读数稳定。

2.注意事项

（1）由于pH211酸度计内装有可充电电池，在刚购买或长时间放置后，再使用时，通电校正测量完毕后，可将电源继续还插入电源插座，只需关闭开关，这样可以保证电池充电，是校正值得以储存，下次测量时无须校正即可进入精确测量。

（2）不可用蒸馏水、去离子水和纯水浸泡电极。如果读数偏差太大（±没有校正或电极变干。为避免电极受损，在关机前要将状态时，在电极浸入电极保存液前，电极要与机器分开。

（3）如仪器已测过几种不同的样品溶液，请用自来水清洗，样品清洗电极。

（4）温度会影响pH的读数，为测量准确的补偿，用HI7669/2W温度探棒浸入样品中，紧靠电极并停几分钟，如果被测溶液的温度已知或测量是在相同温度下进行，只需动手补偿，示温度读数伴有℃信号闪烁。温度可通过“

六、PCR仪

PCR仪，也称DNA热循环仪、基因扩增仪，它是使一对寡核苷酸引物结合到正负上的靶序列两侧，从而酶促合成拷贝数为百万倍的靶序列三种不同温度进行DNA变性、引物复性、PCR仪主要应用于基础研究和应用研究等许多领域，如基因分析、序列分析、进化分析、临床诊断、法医学等等。随着分子生物学的不断发展，因此了解PCR仪的性能，熟练掌握仪器的正确使用方法及使用过程中的注意事项，将是十分必要的。

现介绍PCR 扩增仪（Tl Thermocycler）的使用方法和注意事项。

pH测量状态，将电极与温度探棒浸泡在待测

pH电极从溶液中拿出。当处于关机 或在插入样品溶液前，用待测pH值，温度要在适合的范围内进行自动温度那么此时温度探棒是不用连接，Ñ℃”或“D℃”来调节。DNA片段，它的每一循环包括在DNA聚合酶催化的延伸反应的三个过程。PCR扩增技术也得到普及推广应用，6

1pH），则是由于屏幕上会显DNA链 1.使用方法

(1）接通电源开关，仪器进入准备状态；在显示屏上记录了当前仪器的温度和盖子（Lid）的温度。若仪器正在运行时，须按“

B ”键（start/stop），才能退出运行并返回准备状态。

(2）编写程序段。在准备状态下按“

C ”键(programs)进入编程状态，选定一程序号，然后按“enter”键，进入下一程序；按 “A”(list)键后，选一文件号（empty program）；再按“enter”键，进入下一程序；按“ABC”键，进入下一程序，用上下左右键号选择一个字母（A、B、C、D、„），然后按“enter”键，进入下一程序；按“name ok”键，完成文件命名。

(3）设定盖子的温度。性温度是95℃，那么盖子的温度就要设定为程序。

(4）设定变性温度、变性时间、延伸温度、延伸时间、退火温度、退火时间及循环总数等参数。从第一步依次按“间，全部参数设置完后，按“

(5）运行程序。检查设定是否正确，屏上可观察到系统运行的情况，按“

七、凝胶成像系统

本系统属全自动电脑控制影像分析系统，主要拍摄核酸的acrylamide电泳胶片。在与确定量，是分子生物学及生化蛋白试验的重要检测工具。像头，变焦镜，电脑以及专业凝胶图象采集及分析斑点测量、PCR密度的定量分析等。此外，还提供图像采集、标注、打印、数据和图像发送到Word、Excel、图像处理等功能。

1.使用方法

(1)打开电脑，启动凝胶分析软件，进入用户界面。

（2）打开采集凝胶图像的暗箱装置电源开关，放入凝胶，打开紫外光源或白光光源，将采集装置与电脑上采集卡相连，然后选择“文件”菜单中的“图像采集”或工具栏的“图像采集”按钮，出现图像窗口：晰，可以调节暗箱上的变焦镜，使之清晰。可直接将图像保存起来，也可通过“图像处理”对图像进行旋转、裁剪、滤波、调节对比度„„方面的处理。

(3)对读入的电泳凝胶图像，可以启动电泳凝胶分析系统。在“功能选择”菜单中选择“电泳凝胶”或在工具栏上的“电泳凝胶”工具，将出现泳道分析工具栏，并在“图像显示”子窗口中出现一个红色的矩形框。还可进入“条带分析”系统，对条带 lid temp：

℃”enter”键进入，用四个移位键移动设定位置。先设定温度，后设定时pgm ok”键，所设定的程序自动被保存。

按“Stop”可停止运行。markers比较后，可精确计算样本的分子量，对核酸电泳也可准 “开始采集”105℃。待盖子预热后按“start”键，选择设定好的程序，开始运行。显示 agarose本系统包括暗箱，.软件（3.3版）。该软件提供对电泳凝胶、、“停止采集”、“采集图像”等。如果图像不清 7

10℃，例如变enter”键，进入下一 紫外透射仪，摄 进行编号，对“，盖子的温度一般比变性温度要高 电泳胶片，及蛋白质的二条以上的条带进行比较。

（4）采集图像结束后，关闭暗箱电源开关，从暗箱中取出凝胶，并将玻璃板清洗干净，晾干。

八、空气恒温摇床

摇床（振荡器）为实验室的常规设备。SHK-99-Ⅱ型台式空气恒温摇床，采用微电脑控制系统，温度范围：室温＋5℃～60℃，精度±0.5℃；时间范围：1分钟～99小时59分钟；转速范围：60RPM～250RPM。

1.使用方法

(1）LED屏幕上各段数据：

000

00.0

屏幕上“1”表示第一段，如果是第二段则为“转速，“Time”表示时间，不设定时可自动累计时间一直运行。的值随时可以修改，随时按新值运行。

(2）工作程序设置。按“F1”键，进入设置状态。可在速度，温度，时间，运行等四部分之间切换。在每一部分按“F2”键输入数据，输入完十位数据，再输入个位数据，按“键，再按“F2”键，到小数位，再按“

(3）再按“F1”键，转回运行状态，按“

(4）按“End”键，结束系统运行。

2.注意事项

（1）打开电源，系统开始自检，等待完毕，可以进行第2步参数设置。若屏幕出现：错误；b.“MOTOR ERROR”，表示电机部分有错误。

（2）运行过程可以打开箱盖，这样电机不运行，时间也停止，盖上盖接着运行。

（3）工作完毕，关闭电源。关机后，要等一段时间再开机。

九、水的净化装置

分子生物学实验对水的纯度要求越来越高，RPM

Temp

Time

00:00 2”，“Temp”表示温度，“RPM”表示每分钟“Temp”、“RPM”、F2”键，又到十位，以此循环。Start”键，电机开始运行，时间开始计时。LCD屏幕出现“WELCOME”字样，系统自检a.“TEMP ERROR”，表示温度检测线路有

一般蒸馏水常常难以满足实验要求，大多要求要

Time”F2”

“ 进行第二次蒸馏（双蒸水），它可以去除水中的大部分有机杂质，但制作时间较长，而且无机杂质还是很多。许多实验还需要去离子水，这就需要阴阳离子交换树脂进行处理。目前，分子生物学实验室都使用高质量的超纯水。如美国微孔滤膜公司的Milli-Q超纯水制造系统所制造的超纯水适用于许多学科领域，如分子克隆、各种色谱分析、氨基酸分析、DNA测序、酶反应、组织和细胞培养等实验。下面介绍RO-MB壁挂式反渗透高纯水机性能及使用方法。RO-MB反渗透高纯水机（杭州永洁达）产水量（25℃）10L/H；产水水质：RO纯水：<10μs/cm，高纯水：>15MΩ.cm；可用自来水制成普通实验用水和高纯水，同时满足不同水质要求。在线电导率仪对产水水质连续检测，可保证产水质量。

1.使用方法

(1)准备：先检测与纯水机相连的原水管路、废水管路连接是否正常，打开原水阀门。供电电源是否正常，检查按钮是否在关闭状态（按钮弹出状态）220V电源插座上。

(2）开机：依次按下电源开关，泵开关，纯水机启动产水，同时废水排出，指示灯亮起，并处于自动运行状态。

(3）取纯水：若打开阀门打开时，检测仪表显示高纯水电导率或电阻值。一杯水后再取新鲜水。

(4）关机：不用时可关闭个按钮停机，自来水进水阀门不必关闭，这时机子内部的进水电磁阀已自动切断水路。只要管路阀门不漏，也可使机子保持自动待机状态。

2.注意事项

（1）纯水机的正常使用环境温度为度不低于5℃。

（2）预处理滤芯一般三至六个月更换一次，实际使用寿命与自来水水质、总过滤量等有关。

（3）混床滤芯产高纯水约水中含盐量、总用水量等有关。天开机30分钟冲洗一次，冬季每隔

（4）使用过程若发现停机后泵仍频繁地每隔数分钟有规则地启动数秒钟又停机，此为管路漏水引起，需及时打开机箱加以解决。象，有利于冲洗和保护反渗透膜元件，十、消毒设备

细菌和细胞培养以及核酸等有关实验所用的试剂、RO纯水或高纯水出口阀门，则可获得相应水质的纯水。当高纯水出口 115～3吨，约二至四个月更换一次，2～3避免遭到微生物繁殖和减少污物沉积。将电源插头插入带有接地线的为了获得高质量的高纯水，可以先放掉 35℃，产水量会随温度降低而下降，冬季保养温实际使用寿命与自来水水质、2天。必须注意定期冲洗维护。夏季宜每 乃属正常现尤其高温季节。器皿及实验用具，应严格灭菌，有的实验

～设备停运时间超过天开机冲洗一次。若每隔半小时以上启动数秒钟又停机，还要求没有核酸酶的污染，故应将实验器械，试剂等进行高压消毒。对于经过导入DNA重组分子的菌株，操作后必须进行严格的高压消毒灭活处理。

大批实验物品、试剂、培养基等可以使用大型消毒器进行消毒。一些不能经受高压、高温消毒的试剂可用滤器滤膜除菌，器皿可用紫外线照射、75%乙醇或0.1%的十二烷基硫酸钠（SDS）浸泡消毒。所有的细胞培养、细菌培养的操作，都应在紫外线消毒后的超净工作台中进行。

下面介绍立式自动压力蒸汽灭菌器（LDZX-40BI）的使用方法。

1.使用方法

（1）开盖：转动手轮，使锅盖离开密封圈。

（2）通电：连接自动进水装置。接通电源，将控制面板上电源开关按至低（LOW）红灯亮，蒸发锅内属断水状态；缺水（（3）加水：打开水源，水位达到低水位，控制面板上低水位红灯和缺水黄灯相继灭，加热（1-绿灯）亮，继续加水至高水位（（4）堆放物品：需包扎的灭菌物品，体积不超过包装之间留有间隙，堆放在金属框内，这样有利于蒸汽的穿透，提高灭菌效果。

（5）密封高压锅：推横梁入立柱内，旋转手轮，使锅盖下压，充分压紧。

（6）设定温度：通电后数显窗灯亮，上层为红色，显示温度，下层为绿色，设定温度和时间。先按控制面板上确认键，绿色数显闪烁，进入温度设定状态。按一次移位键指相应位置闪烁，根据所需数据位置进行（单项循环）移位。按△增加键或所需温度设定。设定完毕，按二次确认键，进行温度确认。

（7）设定时间：按一次确认键，将温度设定切换成时间设定；再按一次移位键，所指相应位置闪烁，完毕，按二次确认键，定时器开始倒计时。

（8）灭菌：在加热初，将下排汽阀打开至垂直位置；下排汽阀待蒸汽冒出时，压力表显示指示为的15%为宜。安全阀设定数，超出压力部分，安全阀将自动泄压，并开始计数灭菌所需时间。灭菌完成，电控装置将自动关闭加热系统，伴有蜂鸣提醒；并将保温时间切换成控制面板上电源开关按至

（9）干燥：物品灭菌后需要迅速干燥，须打开放汽阀和下排汽阀，将灭菌器内的蒸汽迅速排出，使物品上残留水蒸汽快速挥发。根据所需数据位置进行移位；进行时间设定确认。℃时，将下排汽阀推向水平关闭位置；留有微量蒸汽逸出，以控制总汽流量使用最高灭菌温度为OFF HIGH）绿灯亮，自动停止加水。按增加键或减少键，时间采用倒计时，124℃～126℃，ON处，若水位LACK）黄灯亮，电源已正常输入。

200mm×100mm×100mm为宜，各

所??减少键，进行 进行所需时间设定。设定当灭菌锅内温度达到设定温度，0.145Mpa～0.165Mpa范围内属于END显示；此时，将

100压力在处；关闭电源，停止加热待其冷却。

（10）将盖开启，取出已灭菌物品。关闭水源，打开下排水阀，排尽灭菌室的水与水垢，以备下次使用。

2.注意事项

（1）堆放灭菌物品时，严禁堵塞安全阀的出汽孔，必须留出空位保证其空气畅通，否则安全阀因出汽孔堵塞不能工作，造成事故。

（2）灭菌液体时，应将液体灌装在硬制的耐热玻璃瓶中，以不超过选用棉花纱塞，切勿使用未打孔的橡胶或软木塞，放蒸汽，必须待压力表指针回零位方可排放余汽。

（3）对不同类型，不同灭菌物要求的物品，切勿放在一起灭菌，以免顾此失彼，造成损失。

实验二

质粒DNA

一、实验原理

细菌质粒是一类双链、闭环的在于细胞质中、独立于细胞染色体之外的自主复制的遗传成份，于染色体外的游离状态，制而复制，并通过细胞分裂传递到后代。

DNA，大小范围从

在灭菌液体结束时不准立即释 至200kb3/4体积为好，瓶口随着染色体的复特别注意，的提取－碱裂解法1kb以上不等。各种质粒都是存通常情况下可持续稳定地处但在一定条件下也会可逆地整合到寄主染色体上，一般分离质粒DNA的方法都包括3个步骤：①培养细菌，使质粒DNA大量扩增；②收集和裂解细菌；③分离和纯化质粒DNA。分离制备质粒DNA的方法很多，其中常用的方法有碱裂解法、煮沸法、SDS法、羟基磷灰石层析法等。在实际操作中可以根据宿主菌株类型、质粒分子大小、碱基组成和结构等特点以及质粒DNA的用途进行选择。本实验介绍碱裂解法提取质粒DNA。

碱裂解法提取质粒DNA是根据共价闭合环状质粒DNA和线性染色体DNA在拓扑学上的差异来分离质粒DNA。在pH值介于12.0-12.5这个狭窄的范围内，线性的DNA双螺旋结构解开而被变性，尽管在这样的条件下，共价闭环质粒DNA的氢键会被断裂，但两条互补链彼此相互盘绕，仍会紧密地结合在一起。当加入pH4.8乙酸钾高盐缓冲液恢复pH至中性时，因为共价闭合环状的质粒DNA的两条互补链仍保持在一起，因此复性迅速而准确，而线性的染色体DNA的两条互补链彼此已完全分开，复性就不会那么迅速而准确，它们相互缠绕形成不溶性网状结构，而复性的质粒DNA恢复原来构型，保持可溶性状态。通过离心，染色体DNA与不稳定的大分子RNA，蛋白质-SDS复合物等一起沉淀下来而被除去，最后用酚氯仿抽提纯化上清液中的质粒DNA。

二、仪器及试剂

1.仪器及耗材：37℃恒温摇床、冷冻离心机、台式离心机、微量移液器、50 ml离心管、1.5 ml离心管管、枪头、各种规格的量筒、接种环、试剂瓶、100 l或者250 ml三角瓶、玻棒等。

2.试剂及配制：

LB培养液的配制：

酵母浸提物

5.0 g；

胰蛋白胨

10.0 g；

NaCl

10.0 g；

依次称量后加入800 ml去离子水后搅拌至完全溶解，用5 mol/L NaOH（约0.2 ml）调节培养液的pH值至7.0。再加去离子水将溶液定容至总体积为1000 ml，10磅高压灭菌20 min，冷却后4℃保存。

溶液 Ⅰ（GET缓冲液）： 25 mmol/LTris-HCl（pH8.0）, 10 mmol/L EDTA, 50 mmol/L 葡萄糖

配制：1000 ml

mol/L Tris-HCl（pH8.0）

ml

0.5 mol/L EDTA（pH8.0）ml

20% Glucose（1.11mol/L）

ml

dH2O

910ml

将以上溶液混合装瓶，10磅高压灭菌20 min，冷却后4℃保存。

溶液II（变性液）：200 mmol/L NaOH，1% SDS

配制： 500 ml

10% SDS

ml

2N NaOH

ml

取以上溶液，用灭菌去离子水定容至500 ml，充分混匀。室温保存，此溶液保存时间最好不超过一个月，最好现用现配。

注意：SDS易产生气泡，不要剧烈搅拌。

溶液 III(醋酸钾液)：3 mol/L 醋酸钾（KAc）缓冲液，pH 5.6。5 mol/L 冰醋酸

配制：500 ml

醋酸钾

g

冰醋酸

57.5 ml

加入300 ml去离子水后搅拌溶解。待醋酸钾溶解后，再加去离子水将溶液定容至高温高压灭菌后，4℃保存。

10×TE缓冲液（pH 8.0）：100 mmol/L Tris-HCl, 10 mmol/L EDTA

配制：1000ml mol/LTris-HCl 缓冲液(pH 8.0)

100ml

500 mmol/L EDTA(pH8.0)ml

加入约800 ml的去离子水，均匀混合。溶液定容至1 L。高温高压灭菌后，苯酚/氯仿/异戊醇(25 : 24 : 1)：将量取25 ml Tris-HCl（pH8.0）平衡苯酚，加入 13

500 ml。4℃保存。24 ml 氯仿和 1 ml 异戊醇，充分混合后，移入棕色玻璃瓶中，4℃保存。

其它试剂：TE（pH8.0）、异丙醇、氯仿/异戊醇（24:1）、无水乙醇、70％乙醇、氨卞青霉素贮存液（50 mg/ml）

三、操作步骤

1.菌体的培养和收获

(1）将5～10 ml含有氨卞青霉素（后接入一单菌落，并保持通气良好，于接一次，于37℃ 220 rpm振摇培养(2）吸取培养的菌液1.5 ml，转入弃上清，将离心管倒置，使液体尽可能流尽。

2.质粒DNA提取（碱裂解法）

（1）加100 ul 溶液Ⅰ 重悬细菌沉淀，用枪吹打直至混和均匀。

（2）加200 ul溶液 Ⅱ，盖紧管口，液变透明，粘稠）。

（3）加150 ul溶液 Ⅲ，轻微振荡混和

（4）12000 rpm离心6 min，取上清液至另一离心管（弃沉淀）

（5）加等量的酚/氯仿/异戊醇，旋涡混匀离心管。

（6）加1倍异丙醇，振荡混匀，静置倒置于吸水纸，将附于管壁的残余液滴除净。

（7）加200 ul 70％乙醇洗涤沉淀物，台式离心机在室温下晾干（或在50℃－60℃的烘箱中也可）

（8）沉淀加20μl TE, 反复吹打使质粒

四、常见问题及可能原因

1.提取的质粒DNA不纯：变性不充分；关键步骤反应时间过短；离心时间或速度不够。

2.提取的质粒DNA呈涂布状：操作过程中用力过猛，动作过大；操作系统内有污染。

AP）的LB培养基加入到容量为100ml的三角瓶中，然37℃ 220 rpm振摇过夜培养（约16h）后可以再转3～4 h。的离心管中，用台式离心机以12000 rpm

轻缓上下颠倒离心管以混合内容物。室温静置10 sec，置冰上10 min(溶液出现白色沉淀。1 min，12000 r/min离心6min，取上清液至另一10 min，12000 rpm离心6 min。弃上清液，将离心管 12000 rpm离心2 min，弃上清液，将沉淀。DNA充分溶解，－20℃保存。14 min。5 min（溶)。

1.5 ml离心 3.与染色体DNA分离不全：变性过程不完全；试剂配制有问题（成分，浓度或pH）。

实验三

琼脂糖凝胶电泳

一、实验原理

琼脂糖凝胶电泳是分离和纯化的多孔支持介质（琼脂糖凝胶）的样品孔中，并置于静电场上。由于架两侧带有含负电荷的磷酸根残基，分子的迁移速度取决于分子筛效应。因而可依据DNA可以分离相对分子质量相同，而构型不同的相对分子质量标准参照物和样品一起进行电泳而得到检测。以提供一个用于确定EB)，其分子可插入下，呈桔红色荧光，因此也可对分离的

一般琼脂糖凝胶电泳适用于大小在胶的制备以及琼脂糖凝胶电泳在

二、仪器及试剂

1.仪器及耗材：

水平电泳槽、电泳仪、100 ml或250 ml锥形瓶、量筒、吸头等。

2.试剂及配制：

50×TAE缓冲液的配制：

配制1000 ml

DNA 片段的常用技术。把DNA样品加入到一块包含电解质DNA分子的双螺旋骨因此在电场中向正极移动。在一定的电场强度下，DNA具有不同的相对分子质量的DNA片段泳动速度不一样，DNA，也DNA分子。在电泳过程中可以通过示踪染料或相对分子质量标准参照物相对可DNA片段大小的标准。在凝胶中加入少量溴化乙锭(ethidium bromide, DNA的碱基之间，形成一种络合物，在254～365nm波长紫外光照射DNA进行检测。0.2kb～50kb范围内的DNA片段。本实验介绍琼脂糖凝

DNA片段分离中的应用方法。

凝胶成像分析系统、微波炉、微量移液器、透明胶带、点样板或parafilm、2 mol/L Tris-乙酸，0.05 mol/L EDTA（pH 8.0）15 分子的大小来使其分离。凝胶电泳不仅可分离不同分子质量的Tris

242 g

冰乙酸

57.1 ml

0.5 mol/L EDTA

ml

加入600 ml去离子水后搅拌溶解，将溶液定容至1 L后。高温高压灭菌，室温保存。

1×TAE缓冲液的配制：

称量20 ml的50×TAE缓冲液，再加入980 ml的去离子水。

溴化乙啶贮存液：10 mg/ml 溴化乙啶

配制：100 ml

称取1 g溴化乙啶，置于100 ml烧杯中，加入80 ml去离子水后搅拌溶解。将溶液定容至100 ml后，转移到棕色瓶中。室温保存。

6×上样缓冲液：0.25%溴酚蓝，0.25%二甲苯青FF，30%甘油。

配制：10 ml

溴酚蓝mg

二甲苯青FF

mg

甘油

ml

用6×TAE缓冲液定溶至10 ml，分装成1 ml/管。-20℃保存。

其它试剂：DNA样品、DNA Ladder、琼脂糖、三、操作步骤

1.制备1％琼脂糖凝胶(大胶用70ml，小胶用50ml)：称取0.7 g中，加入70 ml（50ml）1×TAE，瓶口倒扣小烧杯。微波炉加热煮沸摇匀，即成1.0%琼脂糖凝胶液。

2.胶板制备：取电泳槽内的有机玻璃内槽（制胶槽）洗干净、晾干，放入制胶玻璃板。取透明胶带将玻璃板与内槽两端边缘封好，形成模子。将内槽置于水平位置，好梳子。将冷却到65℃左右的琼脂糖凝胶液混匀小心地倒入内槽玻璃板上，使胶液缓慢展开，直到整个玻璃板表面形成均匀胶层。室温下静置直至凝胶完全凝固，垂直轻拔梳子，取 16

0.5 g）琼脂糖置于锥形瓶3次至琼脂糖全部融化，并在固定位置放（下胶带，将凝胶及内槽放入电泳槽中。添加1×TAE电泳缓冲液至没过胶板为止。

3.加样：在点样板或parafilm上混合DNA样品和上样缓冲液，上样缓冲液的最终稀释倍数应不小于1X。用10 ul微量移液器分别将样品加入胶板的样品小槽内，每加完一个样品，应更换一个加样头，以防污染，加样时勿碰坏样品孔周围的凝胶面。（注意：加样前要先记下加样的顺序）。

4.电泳：加样后的凝胶板立即通电进行电泳，电压60－100V，样品由负极（黑色）向正极（红色）方向移动。电压升高，琼脂糖凝胶的有效分离范围降低。当溴酚蓝移动到距离胶板下沿约1cm处时，停止电泳。

(5）电泳完毕后，取出凝胶，用含有0.5 ug/ml的溴化乙锭1×TAE用清水漂洗10 min。

(6)观察照相：在紫外灯下观察，DNA存在则显示出红色荧光条带，采用凝胶成像系统拍照保存。

四、常见问题及注意事项

1．配琼脂糖时应使其完全熔化后方可制胶。

2．琼脂糖凝胶易于破碎，操作时要轻缓。

3．电泳时应注意电源线路，预防触电。

4．溴化乙淀具有致癌作用，配制及使用时应带乳胶或一次性塑料手套。并在专门的实验室内使用。

5．紫外线对人体有损伤作用，开灯时间不宜太长，注意防护。

6．DNA带形状模糊：DNA加样过多；电压太高；凝胶中有气泡。

7．质粒DNA的存在形式有3种，①共价闭环DNA（cccDNA），常以超螺旋形式存在；②开环DNA（ocDNA），此种质粒DNA的两条链中有一条发生一处或多处断裂，因此可以自由旋转从而消除张力，形成松弛的环状分子；③线状DNA，因质粒处断裂而造成。因此质粒DNA电泳的结果中有可能出现三条泳带，它们的泳动速度为：cccDNA > 线状DNA > ocDNA。min，再DNA的两条链在同一溶液染色约 DNA18

DNA

实验四

限制性内切核酸酶的酶切与鉴定

一、实验原理

限制性内切酶是一类能识别双链分子中特异核苷酸序列的水解酶，主要存在于原核生物中。根据限制酶的识别切割特性、催化条件及是否具有修饰酶活性可分为 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型三大类。其中Ⅱ类酶在分子克隆和基因操作中最为有用，是常用的分子生物学工具酶。

限制性内切酶识别序列长度一般为4～8个呈回文序列的特异核苷酸对。一般情况下，识别序列越长，在同一DNA分子中识别位点出现的频率就越小。许多限制性内切酶的酶切位点已被确定。例如EcoRl 酶的识别与切割序列为以下6个碱基对。

5′„„GAATTC„„3′

EcoR I以独特的方式识别并裂解这个顺序，形成两个 和

……G

这些末端为互补的，即粘性末端，并可在连接酶的催化下与由相连接。

限制性内切酶主要用于基因组基因片段的分离与回收以及单酶切、双酶切或部分酶切等不同方式。大量的酶切反应。小量酶切反应主要应用于质粒的酶切鉴定，DNA，大量酶切反应用于制备目的基因片段，体积为

本实验为EcoR I对质粒性内切核酸酶酶切位点。琼脂糖凝胶电泳进行鉴定酶切效果。

二、仪器与试剂

1.仪器：

水浴锅、离心管、移液器、吸头、2.试剂：

质粒pUC18、EcoR I限制性内切核酸酶、内切酶反应缓冲液、琼脂糖、电泳缓冲液、样缓冲液、溴化乙啶染液、无菌水等。

三、操作步骤

3′„„

……CTT AA DNA的片段化、重组DNA分子物理图谱的构建等。根据酶切目的和要求不同，可有pUC18的小量酶切。在用特定的限制性内切核酸酶对质粒进行酶切反应后，CTT AAG„„ 5′

5′突出末端：

AATTC……

EcoR I产生的其它分子末端DNA分子的构建与鉴定、载体中目的可分为小量酶切反应和体积为20 μ50～100 μl，DNA

在质粒的双链环状DNA电泳设备等。

l, 含0.210通常可采用1 μg 30ug。6×上

G……根据酶切反应的体积不同，～用量在～分子上有多个限制

1．限制性内切酶反应一般在灭菌的0.2或0.5ml PCR薄壁离心管中进行。

2.酶切反应体系（10ul）：

酶解缓冲液（10×buffer）ul

限制性内切酶

0.5 ul EcoR I(7.5U)

底物DNA（质粒）

灭菌ddH2O

限制性内切酶最后加入，手弹混匀或用吸头轻轻上下吹吸，混匀后离心15s。37℃水浴消化

3.酶切完毕，分子量标准物同时进行电泳以确定应，或加入适量酶后继续反应。

5.经电泳观察酶切反应完全后，将上述反应液置将剩余酶切产物保存于

四、注意事项

1.限制性内切酶需保存于

2.限制性内切酶溶液通常含有溶液底部，所以要充分摇匀。

3.加样时吸头垂直进入试剂管，避免碰到管壁，每加完一样要换一个吸头，同时在已加的样品前做个记号以防止错加或漏加，避免污染。

4.酶（置于冰盒上）应最后加入，尽量减少室温接触机会。加酶时吸头深入不可过深。

5.酶解消化反应温度及时间根据该酶使用说明书而定。

6.注意酶的用量，加入的酶量按的10%，以避免酶液中甘油干扰反应活性的可能，即在识别序列以外的位点进行切割。此外，反应体系中甘油的质量分数大于12%，以及缺少

五、相关问题

2h。取5ul酶切产物进行琼脂糖凝胶电泳，?C20℃备用。-20℃，操作时应将酶保持在冰浴中，避免长时间置于高温中。NACL和存在M

x ul（依质粒浓度而定）

加至10 ul 鉴定酶切反应效果，DNA片段的大小。如果酶切不完全，可继续65℃水浴中10～15min，中止酶切反应，50%甘油，加入反应管后，因密度较大，往往沉淀至

1-3U/ug DNA计算，酶的体积应低于反应总体积

。酶量过大（≥25U/ug DNA）时，有产生所谓星号 20

6000 r/min，DNA.酶解消化反

必须用 等情况下，都有可能出现星号活性。

1.酶的保存

不同的限制酶往往保存在大致相似的缓冲液中，这种特定配方的缓冲液能使酶活性维持较长时间。常用的保存缓冲液各组分作用如下：

Tris-HCl（7.4―7.8）：

维持稳定的pH范围。

50-100mmol/L

NaCl或KCl：提供一定的离子强度。

0.1mmol/L EDTA：

1mmol/L

DTT：

200-500ug/ml BSA：

度，防止蛋白质分子浓度过低而导致酶分子变性。

50%的甘油：

1-5 g/L的Triton-100：

白质分子的表面变性作用。

2.酶单位的定义

限制酶的单位通常定义为：1U的酶能在约完成酶切1ug的λDNA。确定限制酶单位的具体操作方法是分别向列的酶（1U左右），当电泳观察到酶切片段的条带不再发生变化时说明已作用完全，割的最少酶量定为1U的酶量。

3.限制酶的作用条件

限制酶切割DNA的反应中，酶切条件是实验成功的重要因素，其中包括反应的温度、时间与反应的缓冲体系，除了这些条件外，只有在正确选择酶反应条件时才能达到最佳酶切效果。

（1）作用温度

早期的酶切反应都在37℃进行，这种方法虽然简单、统一，但却不能达到每个酶的最适反应温度。为了达到最佳酶切的效果，最好根据所选用的酶确定所需要的反应温度。

（2）缓冲体系

限制酶反应的缓冲体系大致相同，都含有以下组分：约作用是将酶反应体系的pH维持在7.5-8.5；约

络合掉能激活限制酶的镁离子。

保护酶分子上的还原性基团。

牛血清白蛋白提高溶液中蛋白质的浓

使酶液保存于-20℃不至冻结。

这是一种非离子型表面活性剂，能防止蛋50ul合适的反应缓冲体系中，在1ug的底物中加入一系DNA的纯度与浓度也会影响酶切效果，100mmol/L10mmol/L的MgCl2，作用是为限制酶提供激

1h内完全切Tris-HCl，的活因子；1mmol/L的DTT，作用是保护还原性基团；约150mmol/L的NaCl，作用是提供合适的离子强度。由于认识的局限性，早期的限制酶反应体系仅根据其中NaCl含量的不同分为高盐、中盐与低盐三种，这同样不能使每种酶获得最适反应条件。现在提供酶的很多厂商能提供4-10种缓冲体系，其中各必需成分之间只有很小的差别，目的是使每种酶都发挥最大的作用。

缓冲液一般配成10倍的浓度，使用时以1/10的比例加入，当然为了减小吸量误差也可自行配制5倍的缓冲液。

(3)反应体积与时间

酶反应体积一般不宜小于20ul。因为过小的反应体积在加入各种成分时易产生误差，甘油含量易超过10%。在37℃保温可因水分蒸发而明显改变反应体系中各成分的浓度，从而影响酶活力。同时还要考虑反应完毕进行电泳时，所加样品中DNA的量能够在电泳中显出清晰的泳带。

常规的酶切反应一般控制在60min内进行，但也可以根据切割对象与所用的酶将保温时间延长至十几个小时。

(4)DNA的纯度与浓度

除了上述酶反应条件外，影响酶切效果的最主要因素是DNA的纯度。例如，样品中含有大量RNA杂质时会因减少了酶的有效浓度而影响酶切效果；某些杂蛋白未除净而结合在DNA时也会影响酶切效果。至于抽提过程中未除净的各种影响因素就更多了，可能是微量的氯仿、SDS、EDTA、酚、EB、乙醇或是琼脂糖凝胶中的硫酸根离子等。

DNA纯度的另一个指标是不可含有微量的DNA酶。如果酶切后电泳结果显示出不清晰条带或成为一片红色（术语称Smear）时，可肯定系统中已经污染了DNA酶。

DNA样品中含有大量RNA时可用RNA酶处理；含有结合在DNA上的杂蛋白与DNA酶时都可用氯仿/异戊醇抽提；当样品中含有氯仿、SDS、硫酸根等抑制酶切的小分子物质时可以通过沉淀更换一个新的缓冲体系。当然，酶切失败时也不能排除除DNA外的一切因素，如无菌水，EP管，吸咀等的干净程度以及内切酶自身的酶活性情况。

除纯度外，DNA的浓度也会影响酶切效果，一般DNA质量浓度在1ug/20ul才能得到较好的酶切效果，质量浓度高达1.5ug/20ul时就可能发生酶切困难。

(5)终止酶切反应的方法

如果需对酶切片段进行连接或标记等操作时，首先要将限制酶灭活。灭活的方法可分为三种：第一种是向反应缓冲体系中加入终浓度为10-12.5mmol/L的EDTA，原理是络合掉酶反应中所需的镁离子。但这种方法会影响需镁离子的后续反应。所以一般加入EDTA后，要用乙醇沉淀法来更换缓冲体系，以除去EDTA，但这样就会造成DNA的损失。第二种方法是热失活：一般的酶如EcoRⅠ等在65℃保温60min即可；另一些酶如Hind Ⅲ等需在85℃保温 22 30min方能达到目的；极端的例子是Ttb Ⅲ甚至不能用加热的方法使之失活。热失活方法的特点是简单并且未向体系中引入任何物质，特别适用于连续进行几个酶切反应；热失活法的另一个特点是不用更换体系，所以不会造成DNA的损失。第三种方法是用酚和氯仿抽提使之失活，之后以乙醇沉淀DNA片段。这种方法的特点是处理条件剧烈，能使酶彻底失活（不像第一种方法中酶蛋白并未变性而只是没有激活因子而已）。

实验五

大肠杆菌感受态细胞的制备及转化

一、实验原理

体外连接的重组DNA分子导入合适的宿主细胞中才能大量的进行复制、增殖和表达。研究发现，用含Ca2+ 的溶液处理大肠杆菌细胞会易于吸收外源DNA。大肠杆菌吸收外源DNA的过程被称为转化。细菌处于容易吸收外源DNA的状态称为感受态。用理化方法可以诱导细胞进入感受态，如电转化法、CaCL2法。

CaCL2法是目前实验室常用的制备感受态细胞的方法，其原理是使细菌处于0°C、CaCl2低渗溶液中，细胞膨胀成球形，细胞膜的通透性发生改变，外源DNA附着于细胞膜表面，经42°C短时间热冲击处理，促进细胞吸收DNA复合物。宿主细胞一般是限制―修饰系统缺陷的变异株，即不含限制性内切酶和甲基化酶的突变株，而质粒载体携带有某一抗生素抗性基因，如抗氨卞青霉素的基因（AP＋）。若将转化的细胞涂布与于含氨卞青霉素的平板上，则只有那些含有被转化质粒的细胞才能生存并生长增殖。从而可以筛选出哪个克隆含有质粒。

本实验以E.coli JM109菌株为受体细胞，受体菌使其处于感受态，然后与pUC18质粒共保温实现转化。将经过转化后的全部受体细胞进行适当稀释，在含有氨卞青霉素的平板培养基上培养，只有转化体才能存活，化的受体细胞则因无抵抗氨卞青霉素的能力而死亡。转化子经过扩增后，可将转入的质粒DNA分离提取出来，用于电泳分析、限制性内切酶图谱的制作以及

二、仪器及试剂

1.仪器：

恒温摇床、电热恒温培养箱、电热恒温水浴锅、超净工作台、分光光度计、高速冷冻离心机、台式离心机。

2.材料

E.coli JM109受体菌、质粒pUC18。

3.试剂：

LB培养液（1L）：

胰蛋白胨

10g

酵母粉

5g

NaCl

10g（高盐）或

氨苄青霉素（Ampicillin）

100mg/ml

用CaCl2处理而未有转DNA测序等实验。5g（低盐）在三角瓶中将胰蛋白胨 10g，酵母粉 5g以及 NaCl 5g溶于1L的重蒸水中并高压灭菌。待冷却至55℃，向溶液中加入1.5ml 100mg/ml 的氨苄青霉素。然后贮存于4℃备用。

LB平板培养基：

胰蛋白胨

10g

酵母粉

5g

NaCl

10g

琼脂

13g

在三角瓶中依次将上述配方加入1L的重蒸水中并高压灭菌。待培养基降温至养基并轻轻旋转以使溶解的琼脂均匀分布于整个培养基溶液中，根据需要加入氨苄青霉素，然后可直接从三角瓶中倒出培养基铺制平板。90mm直径的培养皿约需培养基完全凝结后，倒置平皿并贮存于4℃备用。

其它试剂：

0.1M CaCl2溶液、灭菌蒸馏水

三、操作步骤

1.感受态细菌的制备：

（1）用接种环从E.coli JM109菌平板上挑取一单克隆菌落，培养基的试管中中，37℃ 220 rpm振荡培养过夜（12～16h）。

（2）取0.5 ml过夜菌液接种到装有50ml LB液体培养基三角瓶中中，振荡培养2－3h，隔20－30min测量OD600值，至OD600值为转至1.5ml 离心管中，每管1ml菌液，按需要决定管数。

（3）4℃，12000 rpm，离心2 min，以回收细菌。

（4）倒净上清液，倒置离心管于滤纸上1min，使残留的痕量培养液流尽。冰预冷的0.1mol/L CaCl2悬浮细胞，冰浴30 min。

（5）4℃，12000 rpm，2 min。

（6）倒净上清液，倒置离心管1min，使残留液流尽。每管加CaCl2重新悬浮细胞（重悬时操作要轻），即成感受态细胞悬浮液。

2.细菌转化：

（1）取3只灭菌的Ep管，分别编号1、2、3、分别加入以下各组分：加入

5g，30接种于装有0.3-0.4。无菌条件下将细菌100 ul冰预冷的 50℃，取出培50ml培养基。5ml LB液体37℃，220 rpm每管加1ml0.1 mol/L 10～20ng

或 ～ 质粒DNA（体积小于10ul），同时做两个对照组：

1号：受体菌对照组：

100ul感受态细胞悬浮液+2ul无菌ddH2O

2号：质粒DNA对照组：100ul 0.1mol/L CaCl2+2ul pUC19

3号：正常转化组：100ul感受态细胞悬浮液+2ul pUC19

（2）轻轻旋转离心管以混匀内容物，冰浴30min，促进DNA分子在感受态细胞表面的吸附。

（3）转入便于DNA分子的吸附进入，提高转化率。

（4）迅速转入冰上冷却

（5）使受体菌恢复正常生长状态，并且表达

（6）取200ul37℃恒温培养箱倒置培养可将之置于37℃恒温培养箱继续培养，100ul左右，用移液器吹打重悬，再全部涂于含

（7）观察并记录转化子出现的数目，计算转化率。

四、注意事项：

1.实验中所用的器皿均要灭菌，以防止杂菌和外源

2.实验过程中要注意无菌操作，溶液移取、分装等均应在无菌超净工作台上进行。

3.必须设对照组，以检验实验过程中是否有污染。

4.整个实验过程均需置于冰上。

5.选用对数生长期细胞，42℃水浴2min，通过热刺激增强CaCL2的作用，2min，修复细胞膜。600u无抗生素lLB液体培养基，摇匀后于37℃，Ampicillin抗性基因。Ampicillin的LB平板，将平板置于无菌台直至液体被吸收，12－16h后观察结果，其余保存于4℃。如果平板上没有长出菌落，同时将剩下的500ul菌液离心，Ampicillin的LB平板上，置 DNA

OD600不应高于0.6。26

使细胞膜产生通道，220 rpm，振荡倒掉大部分上清，37℃培养。60min。留 加菌液涂在含 的污染。

实验六

动物组织细胞基因组

一、实验原理

真核生物的一切有核细胞（包括培养细胞）都能用来制备基因组的DNA是以染色体的形式存在于细胞核内，质、脂类和糖类等分离，又要保持组织细胞在含仿/异戊醇抽提分离蛋白质，得到的

蛋白酶K在匀浆后提取EDTA则抑制细胞中分子完整地分离出来。

二、仪器及试剂

1.恒温水浴锅、台式离心机、紫外分光光度计（离心管（灭菌）

SDS（十二烷基硫酸钠）和蛋白酶DNA的反应体系中，Dnase

、吸头（灭菌）DNA提取 因此，制备DNA分子的完整。提取KDNA溶液经乙醇沉淀使SDS和EDTA（乙二胺四乙酸二钠）存在下保持很高的活性。SDS可破坏细胞膜、活性；而蛋白酶K可将 27

DNA的原则是既要将DNADNA核膜，并使组织蛋白与蛋白质降解成小肽或氨基酸，GeneQuant）DNA。真核生物DNA与蛋白 DNA分离，使DNA 的一般过程是将分散好的的溶液中消化分解蛋白质，再用酚和氯从溶液中析出。的重要特性是能在的 仪器：、移液器、玻璃匀浆器、2.试剂：

（1）细胞裂解缓冲液：

Tris(pH8.0)

mmol/L

EDTA(pH 8.0)

500 mmol/L

NaCL

mmol/L

SDS

10%

胰RNA酶

20ug/ml

（2）蛋白酶K：

称取20mg蛋白酶k溶于1ml灭菌的双蒸水中，?C20℃备用。

（3）TE缓冲液（pH 8.0）：高压灭菌，室温贮存。

（4）酚?氯仿?异戊醇（25:24:1）、（5）异丙醇、冷无水乙醇、70%乙醇、灭菌水。

三、操作步骤

1.取新鲜或冰冻动物组织块0.1g（0.5cm3），尽量剪碎。置于玻璃匀浆器中，加入1ml的细胞裂解缓冲液匀浆至不见组织块，转入1.5ml 离心管中，加入蛋白酶K（500ug/ml）20μl，混匀。在65℃恒温水浴锅中水浴30min，也可转入37℃水浴12～24h，间歇振荡离心管数次。于台式离心机以12000 rpm离心5min，取上清液入另一离心管中。

2.加2倍体积异丙醇，倒转混匀后，可以看见丝状物，用100ul 吸头挑出，凉干，用200ul TE 重新溶解。（可进行PCR反应等，需要进一步纯化的按下列步骤进行）

3.加等量的酚?氯仿?异戊醇振荡混匀，离心12000 rpm，5min。

4.取上层溶液至另一管，加入等体积的氯仿?异戊醇，振荡混匀，离心12000 rpm，5min。

5.取上层溶液至另一管，加入1/2体积的7.5mol/L乙酸氨加入2倍体积的无水乙醇，混匀后室温沉淀2min，离心12000 rpm ,10min。

6.小心倒掉上清液，将离心管倒置于吸水纸上，将附于管壁的残余液滴除掉。

7.用1ml 70%乙醇洗涤沉淀物1次，离心12000 rpm，5min。

8.小心倒掉上清液，将离心管倒置于吸水纸上，将附于管壁的残余液滴除掉，室温干燥。

9.加200ul TE重新溶解沉淀物，然后置于4℃或?C20℃保存备用。

10.吸取适量样品于GeneQuant上检测浓度和纯度。

四、常见问题

1.选择的实验材料要新鲜，处理时间不易过长。

2.在加入细胞裂解缓冲液前，细胞必须均匀分散，以减少

3.提取的DNA不易溶解：不纯，含杂质较多；加溶解液太少使浓度过大。沉淀物太干燥，也将使溶解变得很困难。

4.电泳检测时DNA成涂布状：操作不慎；污染核酸酶等。

5.分光光度分析DNA应加入SDS至终浓度为

6.酚/氯仿/异戊醇抽提后，其上清液太黏不易吸取：含高浓度的的量或减少所取组织的量。

A280/A2600.5%，并重复步骤 DNA团块形成。1.8；不纯，含有蛋白质等杂质。在这种情况下，2～8。DNA，可加大抽提前缓冲液29

的小于

实验七

DNA的定量

一、实验原理

核酸分子（DNA或RNA）由于含有嘌吟环和嘧啶环的共轭双键，在260 nm的紫外吸收峰，其吸收强度与核酸的浓度成正比，这个物理特性为测定核酸溶液浓度提供了基础。OD260相当于dsDNA 50 ug/ml，ssDNA 33 ug/ml和ssRNA 40 ug/ml。可以此来计算核酸样品的浓度。

紫外分光光度法不但能确定核酸的浓度，还可通过测定260nm和280nm的紫外线吸收值的比值（A260/A280）估计核酸的纯度，纯的DNA制品的比值为1.8，RNA的比值为DNA高于1.8,则可能有RNA污染，低于1.8则有蛋白质污染。

对于很稀的核酸溶液，可用荧光光度法进行测定。DNA 本身并不产生荧光，但在荧光染料溴化乙锭（EB）插入DNA 的碱基对平面之间并与之结合后，DNA样品能在紫外光的激发下产生桔红色荧光。荧光强度与被结合的EB的量成正比，而被结合的EB的量又与核酸分子长度和含量成正比，使用一系列已知的不同浓度DNA溶液作标准对照，可比较出被测DNA溶液的浓度。灵敏度可达1～5ng。由于是基于目测，所以是估计水平。简便，但准确性较低。

二、仪器及试剂

1.仪器：Amersham

GeneQantTM Pro 紫外可见分光光度仪，琼脂糖凝胶电泳设备。

2.试剂及配制：

5×上样缓冲液：

配制10 ml

2.0, 波长处有特异若 该方法经济

0.5 mol/L EDTA(pH8.0)

ml

10% SDS

ul

50% 甘油

2.5 ml

0.2% 溴酚蓝

mg

0.2% 二甲苯青FF

mg

加去离子水至10 ml

其它试剂：0.1×TE、DNA标准液，EB储存液（10 mg/ml），三、实验步骤

1.紫外分光光度法

（1）用0.1×TE对待测DNA样品按1:20或合适的倍数稀释。

（2）开机，仪器会自动对光路及分析软件进行检测，待显示屏上出现“instrument Ready”时，进入核酸测定窗口

（3）调零。先用0.1×TE缓冲液注入样品杯，放入样品槽，关闭盖板。点击“set ref”键，仪器自动校正零点。将样品槽内的样品杯取出，换上待测样品。

（4）吸70 ul已稀释的DNA样品转入石英样品杯，放入样品槽，关闭盖板。如果样品很少，可以用5～7ul的石英样品杯。点击“enter” 键，仪器即进入分析状态。窗口同时显示260和280nm处的光密度（OD值）及260/280nm和280/260nm的比率以及DNA样品的浓度等。

（5）打开盖板，取出石英样品杯，吸出样液，用高纯水清洁石英样品杯，风干后，再加入下一个待测样品。

（6）DNA纯度：以OD260/ OD280比值来反映。当OD60 /OD80比值 <1.8时，说明样品存在蛋白质或酚等杂质，可采用平衡酚/氯仿―异戊醇再抽提除去蛋白质或用乙醚抽提去除残留酚，再用无水乙醇沉淀，TE悬浮后再测定。当OD60/OD280比值>2.0，说明样品存在RNA污染，可以用RNA酶处理样品去处RNA。

2.EB荧光分析法

（1）琼脂糖凝胶的制备。

（2）样品的准备。把待测DNA样品进行1:2连续稀释，并准备一份DNA标准液作对照。

（3）上样。稀释样品与上样缓冲液按1:5混合均匀后上样。

（4）电泳。用100V稳压电泳至溴酚蓝指示剂迁移到凝胶的3/4处停止电泳。

（5）取出凝胶，入EB荧光染液中作用20min，取出后清水漂洗干净，然后紫外检测。肉眼可见到的最高稀释度约含DNA 80ng。此法也可用于了解核酸样品中的严重污染干扰核酸紫外线吸收物质的情况。

四、常见问题

1． 紫外分光光度法不能区分三种构型，也不能区分染色体染色体DNA、以及偏高。

2．OD320值是背景，若溶液盐浓度越高，3．的光面以避免干扰测定。

DNADNA和DNA解链的增色效应等因素的影响，因此测得的数据往往比实际浓度 RNA等。由于测定吸收光度OD320也越高。要小心不要摔破，32

DNA分子的超螺旋、开环、线状A260时，难以排除 持杯时也不要接触透明RNA、分子的构型，如质粒测样品时使用的石英样品杯比较贵，实验八

PCR基因扩增

一、实验原理

聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一种体外核酸扩增系统，其原理类似DNA分子的天然复制过程，是将在待扩增的DNA片段和与其两侧互补的两个寡聚核苷酸引物，经变性、退火和延伸若干个循环后，生物学中一种有助于DNA克隆及基因分析的必需工具。

PCR的工作程序实际上是一个在模板种脱氧核苷酸等存在的情况下，DNA聚合酶依赖的酶促合成反应。扩增的特异性取决于引物与模板DNA的结合。整个扩增过程分三步：①变性，加热使模板裂而形成两条单链；②退火，突然降低温度后模板存在两条模板链之间的结合，但由于引物的高浓度、物与模板之间；③延伸，在DNA聚合酶及镁离子等的存在条件下，从引物的结合单核苷酸，形成与模板链互补的新的循环，样本中的DNA量就增加一倍，新形成的40个循环后，DNA 可扩增106～109倍。

二、仪器及试剂

1.仪器：PCR仪、台式离心机、移液器及吸头、2.试剂：

10X PCR 缓冲液配制（部分随Taq

250～500 mmol/L

100～500 mmol/L

15～20 mmol/L

0.5%

1mg/L

其它试剂：模板DNA、dNTP 混合液、凝胶、等

DNA扩增 DNA、一对已知序列的寡核苷酸引物和四DNA引物按碱基配对原则互补结合，也结构简单等特点，DNA链。完成以上三步为一个循环，每经过一个DNA链又成为下一轮循环的模板。现用图示说明PCRPCR薄壁管、电泳仪等： KCl Tris-Cl（pH8.4）

MgCl2

Tween-20

BSA Taq聚合酶、上游和下游寡核苷酸引物、琼脂糖33

2n 倍。该技术已成为分子DNA主要的结合发生在引: 3 ′端开始，经过25～ 双链间的氢键断 原理酶提供）

三、操作步骤

1.PCR 体系（40ul）：

4ul

10XPCR 缓冲液

4ul

25mM MgCl2（根据不同公司PCR 缓冲液的不同而定）

Xul

模板DNA ≥50ng

1ul

上游引物（50-100ng）

1ul

下游引物（50-100ng）

1ul

dNTP Mixture（终浓度

0.4 ul

Taq聚合酶

加ddH2O至40ul

视PCR仪有无热盖，不加或添加石蜡油。

2.将上述试剂依次加入PCR薄壁管。加样后用手轻弹混匀，使反应成分集于管底。

3.PCR反应热循环程序设置：

（1）95℃

300s

变性

（2）94℃

45s

变性

（3）55℃

45s

退火（根据不同引物可能有不同退火温度）

（4）72℃

45s

延伸（每分钟可延伸

重复步骤2-4共 30 循环

（5）72℃

600s

延伸

反应结束后短暂离心，吸取少量（10ul）进行分析，其余置

4℃保存备用。

4.琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物。

20－200uM）1kp）6000 rpm 15 sec

离心

四、注意事项：

1.PCR 体系所加成分的实际用量应根据实验者选用的该成分的终浓度及所拥有的贮备液浓度进行核算。

2.加样时要认真,吸头垂直进入试剂管，每加完一样要换一个吸头，同时在已加的样品前做个记号以防止错加或漏加，避免污染。

3.Taq聚合酶（置于冰盒上）应最后加入，尽量减少室温接触机会。加酶时吸头深入不可过深，酶量不能过多。

五、影响PCR的主要因素

1.模板DNA

单链、双链DNA白水解酶等的污染。模板用量依具体实验而定，PCR反应时模板变性要充分。

2.PCR引物

PCR引物设计是否成功是能否获得高质量应用时，需注意以下重要环节：

（1）PCR引物的长度约为以使它们在相近的温度下与其互补序列结合。随机的，应避免连续出现4个以上的单一碱基，否则会使引物在G+C富集序列区错误引发。引物免选用T ,尤其应避免连续出现

（2）一般来说，PCR引物长度选择24bp左右为宜。

（3）要避免引物分子自身序列互补，否则会形成发夹样二级结构。两个互之间的3，末端序列不能有明显的互补性，以免形成引物二聚体。

（4）引物的熔点温度（引物的GC/AT应与要扩增的模板

（5）引物的3，末端必须与模板严格互补，而

（6）目前在引物选择中已广泛应用计算机软件，从基因序列，并对设计的引物在引物二聚体形成、自身互补性及特异性等方面进行分析评价。PCR

18～30个核苷酸，并且成对引物间的2个以上T500bp时，引物长度选择 Tm值）要适当。DNA相当或略高些。一般熔点温度以大于DNA样品尽量纯净，不能有核酸酶、蛋一般为100ul反应液有105-106个目标分子。PCR产物最关键的因素之一。在设计和G＋C含量应相似。G+C含量应为45%～55%之间。碱基分布是尤其是不应在其3，端出现3个连续G或C，3，端碱基最好选用A、G、C,尽可能地避16-18bp；PCR产物≥5kb时，PCR引物相 Tm值与引物的碱基组成和长度有关；PCR55℃为宜。5，末端的要求可灵活些。EMBL或Genebank中查找有关

均可作为的模板。产物≤

（7）用于亚克隆的引物，常在引物的5，端加上限制性内切酶位点。为了保证内切酶有效酶切扩增产物，一般在酶切位点的5，端再加上几个额外的碱基。

（8）引物的浓度，在终浓度为0.2～1.0 umol/L的范围内产量基本相同，低于0.2 umol/L时会影响产量。但过高时一乃不经济，二则会出现非特异扩增及增加引物二聚体的产生。

3.热稳定DNA聚合酶（如Taq DNA聚合酶）

一般用量为2.5 U/100uL 反应体积。酶量过多易导致非特异性产物的产生。适温度为75℃，在低温下仍保留相当高的活性，易引起不完全配对的引物伸及引物二聚体的扩增延伸，所以应注意防止非特异性产物的出现。

4.dNTPs

PCR常用的dNTP浓度在50-200umol/L。四种

低则反应速度下降，过高则特异性下降，可根据具体实验来确定最适的

5.PCR缓冲液

因PCR反应中的dNTP能与Mg2+结合，影响反应液中游离应按不同条件，确定合适的Mg2+浓度。一般在标准的Mg2+浓度约为1.5mmol/L。Mg2+离子浓度可显著影响出现非特异扩增，过低则酶活性显著下降。应用无核酸酶的及5mmol的二硫苏糖醇（DTT）对酶有一定的保护作用。

6.PCR循环的温度

预变性：起始变性的时间应该长些，以使变性充分。一般为不完全时，DNA双链会很快复性，影响PCR反应，但若变性温度太高（不宜超过会影响Taq酶的活性。

变性：一般为94℃ 30s或95℃ 20s。

引物退火：应根据具体反应中引物与模板的碱基配对情况及实验的目的确定。一般为50-72℃。退火温度增高会增强对不正确退火引物的识别，还能降低引物酸的错误延伸。

延伸：一般为72℃ 60-90s。最后一个循环后应在物合成的完整性。

7．平台效应和PCR循环的次数

dNTPsPCR反应中（PCR的产量及产物特异性。BSA 72℃保留该类酶的最-模板的非特异延

dNTP浓度。Mg2+的浓度，所以dNTP浓度200umol/L），浓度高则Tween-20(0.05%～0.1%)94℃ 3-5min。变性95℃），3，端不正确核苷5min，以保证PCR产应等当量。浓度、在PCR基因扩增的后期，由于产物的堆积，将使原来产物以指数增加的速度变为平坦曲线，即所谓平台效应。它的出现是由于PCR原料的不断消耗、酶的稳定性的降低、终产物的阻滞效应及非特异性产物等多种因素造成的，所以选择合理的循环次数，既能得到足够量的PCR产物，又不要无意义地增加循环次数。

8.操作环境

避免环境污染和交叉污染，如核酸酶的污染、非目标DNA的污染等。

实验九 琼脂糖凝电泳分离与纯化目的一、实验原理

不同大小的片段分离位于不同的位置，的片段。有许多型号的低熔点琼脂糖可在双链DNA的解链温度高于收DNA片段。该法的优点是可直接在熔化的凝胶中进行各种酶反应，如合成同位素探针、进行限制酶切割和连接反应等。

二、仪器及试剂：

1.仪器

电泳仪、凝胶成像系统、移液器、离心管、吸头等。

2.试剂：

低熔点琼脂糖、待纯化的

三、操作步骤：

1.配制1％的琼脂糖凝胶，在适当的位置切一条与加样槽平行的槽，换低熔点琼脂糖凝胶。

2.加样，100V

DNA DNA酶切片段是基因工程中常用的手段。在电泳过程中切下目的片段并采用低熔点琼脂糖回收法即可获得目65℃时熔化成液体，在65℃，所以可以熔化凝胶而 DNA、凝胶回收试剂盒、去离子水或38

30℃时凝固成凝胶。由于DNA并不变性，在凝胶成液态时回TE（pH7.6）

分离和纯化。

电泳，观察所需片段是否移至低熔点胶内。3.在紫外灯下切含有DNA的低熔点胶，置1.5 ml离心管中，于70℃热水中熔化。

4.按凝胶回收试剂盒说明书操作。

12.取适量纯化好的目的DNA在 GeneQuant 中检测，确定纯度和浓度，其余样品于-20℃保存。

四、注意事项：

1.配凝胶的三角瓶、电泳槽和配胶板要先冲洗干净

实验十

DNA重组

一、实验原理

外源DNA与载体分子的连接就是DNA重组，这种重新组合的DNA在体外的连接重组是基因工程操作的核心技术之一，其本质是一个酶促反应过程。即在一定的条件下，DNA连接酶催化两个双链DNA用，形成磷酸二酯键的过程。常用的DNA连接酶有两种：菌DNA连接酶。其中T4噬菌体DNA连接酶对底物的要求低，能更有效地连接末端，应用更广泛。

T4噬菌体DNA连接酶催化DNA连接反应分连接酶通过ATP的磷酸与连接酶的赖氨酸的氨基形成酶―随后从赖氨酸残基转移到DNA一条链的5¹端的磷酸基团上，形成磷酸―磷酸键。③链3¹端的羟基被活化，取代ATP后与DNA5¹端的磷酸根形成磷酸二酯键，完成DNA之间的连接。T4噬菌体DNA连接酶需要镁离子和温度和pH条件下进行连接反应。

二、仪器及试剂：

1.仪器：

台式离心机、移液器、吸头、恒温水浴锅等。

2.试剂：

T4 DNA连接酶、10×T4 DNA连接酶缓冲液、载体

三、操作步骤

1.外源DNA片段和载体DNA的连接

DNA5¹端磷酸和3¹端羟基之间相互作T4噬菌体DNA连接酶和大肠杆3步：①首先，ATP与T4ATP复合物。②被激活的并释放出ATP作为辅助因子，DNA、外源DNA。DNA的平DNAAMPDNAAMP，在一定的 叫做重组子。片段的噬菌体

取1只无菌Ep管、用微量进样器按下列顺序加入各成分。

10×T4 DNA Ligase Buffer

2.5 ul

酶切后的DNA片段

*1

约0.3 pmol

酶切后的载体DNA *2

约0.03pmol

T4 DNA Ligase

ddH2O

*1 DNA片段的摩尔数应控制在载体

*2 相同末端的载体与DNA自身环化。

2.盖好盖子，用手指轻弹Ep

3.将反应管放入16℃过夜反应（4.取出约25ng的DNA连接液进行琼脂糖凝胶电泳，片段和酶切DNA片段作电泳。

5.用0.1×TE将连接混合物稀释至

四、注意事项

1.连接产物经鉴定后应迅速做转化实验。

2.根据具体情况调节酶的用量。平端连接或接头连接都比黏端连接慢得多，而且酶的用量也增大。

3.单价阳离子或低浓度的聚乙二醇可提高平端连接的效率。

4.防止载体DNA自身环化，常用碱性磷酸酶处理线性载体，去掉载体的DNA片段的自身环化。

5.正确调整载体DNA和外源

五、相关问题

1.连接反应的影响因素

1ul

加至 25ul DNA摩尔数的3－12～16h）。鉴定连接结果，50ul，使用10～20ul DNA之间的比例有助于获得高产量的重组产物。40

10倍。2s 以集中溶液。以未经连接的质粒 5¹?CDNA

片段进行连接时，应首先将载体进行去磷酸化处理，以防止其管数次，并于台式离心机离心转化大肠杆菌感受态细胞。磷酸以抑制

除了载体、供体的浓度及其比例等因素外，影响连接反应的因素还有很多，如缓冲液组分、连接温度与时间、酶浓度、DNA浓度及片段末端的碱基序列等。

（1）连接缓冲液的影响

不同的公司提供的连接缓冲液可能有所不同，但大体上都含有以下组分：20-100mmol/L的Tris-HCl，较多用50mmol/L，pH的范围在7.4-7.8，较多用7.8，目的是提供合适酸碱度的连接体系；10mmol/L的MgCl2，作用是激活酶反应；1-20mmol/L的DTT，较多用10mmol/L，作用是维持还原性环境，稳定酶活性，25-50ug/ml的BSA，作用是增加蛋白质的浓度，防止因蛋白浓度过稀而造成酶的失活。与限制酶缓冲液不同的是连接酶缓冲液还含有0.5-4mmol/L的ATP，现多用1mmol/L，是酶反应所必需的。

（2）pH的影响

一般将缓冲液的pH调节到7.4-7.8，较多用7.8。有实验表明，若把pH为7.5-8.0时的酶活力定为100%，那么体系偏碱（pH为8.3）时仅为全部活力的65%；当体系偏酸（PH为6.9）时仅为全部活力的40%。

（3）ATP浓度的影响

连接缓冲液中ATP的浓度在0.5-4mmol/L之间，较多用1mmol/L。研究发现，ATP的最适浓度为0.5-1mmol/L，过浓会抑制反应。例如，5mmol/L的ATP会完全抑制平末端连接，黏端的连接也有10%被抑制；还有报道，当ATP的浓度为0.1mmol/L时，去磷酸载体的自环比例最大。由于ATP极易分解，所以当连接反应失败时，除了DNA与酶的问题外，还应考虑ATP的因素。含有ATP的缓冲液应于-20℃保存，溶化取用后立即放回。连接缓冲液体积较大时最好分小管贮存，防止反复冻融引起ATP分解。与限制酶缓冲液不同的是，含ATP的连接缓冲液长期放置后往往失效，所以也可自行配制不含ATP的缓冲液（可长期保存），临用时加入新配制的ATP母液。

（4）连接温度与时间的影响

因为黏性末端的DNA双链间有氢键的作用，所以温度过高会使氢键不稳定，但连接酶的最适温度又恰为37℃。为了解决这一矛盾，在经过综合考虑后，传统上将连接温度定为16℃，时间为4-16h。现经实验发现，对于一般的黏性末端来说，20℃ 30min就足以取得相当好的连接效果，当然如果时间充裕的话，20℃ 60min能使连接反应进行得更完全一些。对于平末端是不用考虑氢键问题的，可使用较高的温度，使酶活力得到更好的发挥。

（5）酶浓度的影响

根据New England Biolabs公司对T4 DNA连接酶的定义，1U的酶可在16℃ 30min内连接20ul体系中Hind Ⅲ酶切片段（黏性末端为0.12umol/L 5,末端，此时DNA质量浓度约为300ng/ul）的50%。日常使用的DNA浓度比酶单位定义状态低10-20倍，连接平末端时酶用量要比连接黏端大10-100倍，厂商为了满足这一要求，又往往提供高浓度的酶（几百个 41 单位/ul），所以进行黏末端连接时需先行稀释。除了立即用于反应的部分可用酶反应缓冲液稀释外，其余都应使用厂商提供的稀释液。稀释液的成分与酶保存缓冲液相同或类似，稀释液中的酶能在长时间保持活力，也便于随时取用。

（6）DNA浓度的影响

尽管有的实验手册上推荐使用0.1-1nmol/L的DNA浓度，但考虑到用质粒作为载体克隆时，最后要求得到环化的有效连接产物，所以DNA浓度不可过高，一般不会超过20nmol/L。相比较而言，以噬菌体、cosmid质粒为载体的克隆过程最后要求线性化的连接产物，所以，DNA的浓度可以高些，至少是接近推荐的浓度。此外，在用大质粒载体进行大片段克隆时，以及在双酶切片段的连接反应中，DNA浓度还应降低，甚至是DNA的总浓度低至几个nmol/L。另据研究，T4 DNA连接酶对DNA末端的表观Km值为1.5nmol/L，所以，连接时DNA浓度不应低于1nmol/L。即应具有2nmol/L的末端浓度。

2.三种连接酶单位定义

（1）Weiss单位

连接酶单位最早是1968年由Weiss提出的Weiss单位，现也称PPi单位。他的单位定义为：37℃ 20min内将1nmol的32P从焦磷酸根上置换到ATP分子上所需的酶量。现在大多数厂商仍使用这种单位。

（2）d（A-T）环化单位

由于Weiss单位定义中测试的是T4 DNA连接酶中除连接功能外的另一种磷交换功能，并且测试温度高达30℃，与实际连接反应相比无论在哪一方面都有一定的差距，于是，1970年Modrich与Lehman提出了真正度量连接功能的d(A-T)环化单位，又称外切酶抗性检测。d（A-T）环化单位的定义为：30℃ 30min 内将100nmol/L的d（A-T）（约2kb长）转化成抗外切酶的形式。

（3）黏性末端单位

与Weiss单位相比，d（A-T）环化单位更接近实际，但仍有一定的问题，例如，环化单位测试中用的是纯AT片段，与实际连接中4种碱基随机排列不符；再说，如果连接酶将片段连接成多聚体而末环化时，仍可能被外切酶组所切；除此之外，与实际上大多数连接反应使用的温度16℃相比，30℃仍显得偏高。为了衡量实际连接条件下的酶活力，New England Biolabs公司提出了最实用的黏性末端单位，它的单位定义为：16℃ 30min内将5,末端浓度为0.12umol/Lλ-HindⅢ 酶切片段的50%连接上。

实验十一 动物组织细胞总RNA的提取

一、实验原理

RNA是基因表达的中间产物，存在于细胞质与核中。对中占有重要地位。获得高纯度和完整的RNA 是很多分子生物学实验所必需的，如杂交、cDNA合成及体外翻译等实验的成败，在很大程度上取决于内的大部分RNA是以核蛋白复合体的形式存在，所以在提取质变性剂，迅速破坏细胞结构，使核蛋白与RNA分离，释放出机溶剂处理、离心，使RNA与其他细胞组分分离，得到纯化的总抑制内源和外源的RNase活性，保护RNA分子不被降解。中进行。可使用RNase抑制剂，如DEPC是RNase的强抑制剂，常用来抑制外源性。提取缓冲液中一般含SDS、酚、氯仿、胍盐等蛋白质变性剂，也能抑制并有助于除去非核酸成分。

本实验介绍异硫氰酸胍法和TRIzol法提取动物组织总

二、仪器和试剂

1.仪器：

超净工作台、高速冷冻离心机、电泳仪、紫外分光光度计、吸头、Ep管、玻璃匀浆器、试管、玻璃器皿洗净后置180℃烘烤8h；不耐高温的器皿（如塑料制品）应用2h,70～80℃烘烤干燥，120℃高压20min，再70～80

2.试剂：

(1)细胞裂解液：

异硫氰酸胍

4mol/L

柠檬酸钠（pH7.0）

25mmol/L

十二烷基肌氨酸钠

0.5%

RNA进行操作在分子生物学NorthernRNA的质量。由于细胞RNA时要利用高浓度的蛋白RNA。再通过酚、氯仿等有RNA。在提取的过程中要RNase的环境RNase活RNase活性。RNA并通过电泳 进行鉴定。振荡器、移液器、0.1% DEPC浸泡 因此提取必须在无凝胶成像系统、℃烘烤干燥方可使用。

β-巯基乙醇

0.1mol/L

称取柠檬酸钠0.64g，十二烷基肌氨酸钠0.415g，吸取β-巯基乙醇0.7ml，用无Rnase的蒸馏水溶解，定容至50ml。然后取以上配制的溶液(CBS液)33ml，异硫氰酸胍 25g,混合，完全溶解后4℃保存备用。

(2)10×凝胶缓冲液：

吗啉代丙璜酸（MOPS）（pH7.0）

200mmol/L

NaAc

EDTA(pH 8.0)

过滤除菌后避光保存。

（3）5×变性上样缓冲液：

水饱和的溴酚蓝

500mmol/LEDTA(pH 8.0)

甲醛（37%）

甘油

甲酰胺

10×凝胶缓冲液

加无RNase水至10ml，4℃可保存

（4）TRIzol RNA抽提试剂

（5）2mol醋酸钠

（6）0.1% DEPC

(7)平衡酚：氯仿：异戊醇（（8）平衡酚、氯仿

（9）无水乙醇、70%乙醇、异丙醇

100mmol/L

10mmol/L

16μl

80μl

720μl

2ml

3084μl

4ml 3个月。25：24：1）

(10)无RNase水

三、操作步骤

（一）异硫氰酸胍法（PLT）

1.取新鲜动物组织0.1～0.2g置于组织匀浆器中，加入预冷的细胞裂解液1ml,在冰浴中迅速匀浆15～30s，以充分研碎组织。然后将细胞悬浮液吸入另一试管中。

2.加入2mol醋酸钠（pH4.0）120μl，充分混匀。

3.加入1.2ml酚：氯仿：异戊醇，充分混匀摇振10s，冰浴15min。

4.将混合物转移至1.5ml Ep管中，4℃，离心10 000r/min,20min.5.移取上层水相至另一Ep管中，加入等体积的异丙醇，静置?C20℃，30min沉淀RNA.6.4℃，离心12 000r/min，15min.7.弃上清液，加入70%乙醇400μl,洗涤RNA沉淀物；如果RNA沉淀物被悬浮，则4℃离心10 000r/min，10min。

8.弃上清液，自然干燥，但应避免沉淀完全干燥，否则RNA难以溶解。

9.加入100μl无RNase水重悬RNA，或加1ml无水乙醇和1/10体积3mol醋酸钠（pH4.0），?C70℃保存。

（二）TRIzol试剂提取RNA

1.取新鲜动物组织0.1～0.2g置于组织匀浆器中，加入预冷的Trizol液 1ml 于玻璃匀浆器中，在冰浴中迅速匀浆15～30s，以充分研碎组织。然后将细胞悬浮液吸入另一1.5ml Ep管中，于室温下静置5min。

2.加入200μl氯仿，剧烈振摇15s混匀后，室温静置3min。

3.4℃，10 000r/min离心15min，RNA分布于水相中。

4.将上层无色水相转移到另一Ep管中，加入500μl 异丙醇，室温静置10min。

5.4℃，10 000r/min离心10min。

6.弃上清液，用1ml 75%乙醇洗涤RNA沉淀物，4℃，7500r/min离心5min。

7.弃上清液，室温干燥15min.45

8.向干燥过的沉淀物中加入200μl DEPC处理水（无核水）溶解沉淀物，于-20℃保存备用。

（三）RNA检测

1.在紫外分光光度计上检测RNA浓度及纯度。

方法同实验四，用DEPC处理水校正零点；用DEPC处理水稀释RNA样品；读取OD260、OD280值及OD260/OD280的比值。

2.琼脂糖凝胶甲醛变性电泳检测

（1）制备凝胶（1.2%）。称1.2g琼脂糖，加72ml DEPC处理水，加热熔化。冷却至60℃，在通风橱内加入10×凝胶缓冲液10ml，甲醛（37%）18ml，混匀后，倒胶。

（2）制备样品。在离心管中，将RNA样品与5×变性上样缓冲液以4：1温育5～10min，迅速在冰上冷却5min，离心数秒。

（3）上样前凝胶须预电泳5min，随后将样品卷入上样孔。以5V/cm的电压电泳2h.。

（4）待溴酚蓝迁移至凝胶长度的2/3～4/5处结束电泳。将凝胶置于溴化乙啶溶液μg/ml，用0.1mol/L乙酸胺配制）中染色约30min。

（5）在凝胶成像系统观察并分析。

四、注意事项

1.RNA是极易降解的核酸分子。因此提取总RNA必须在无RNase 环境中，戴口罩、手套、使用无RNase污染的试剂、材料、容器。

2.所有溶液应加DEPC至0.05%～0.1%，室温处理过夜，然后高压处理或加热至小时或60℃过夜，以除去石油残留的DEPC。

3.所用的化学试剂应为新包装，称量时使用干烤处理的称量勺，所有操作均应在冰浴中进行，低温条件可减低RNA酶活性。

4.根据RNA样品的紫外吸收OD值，可计算出RNAd 浓度。

单链RNA [ssRNA]=40×（OD260-OD310）×稀释倍数

纯RNA OD260 / OD280比值通常在1.7～2.0。若比值低于1.7,说明有蛋白质等污染，/氯仿在抽提。若比值低于2.0,表明有盐、胍、糖可用LiCL选择沉淀RNA以除去杂质。

65℃1.5～（0.570℃ 1 应用酚 混匀。

5.RNA样品电泳后，可见28S、18S及5S小分子RNA条带，则说明完整性好。若有降解可能是操作不当或污染了RNase.。28S和18S RNA比值约为2：1,表明RNA无降解。如比值逆转，则表明RNA降解。电泳中如果在28S 后方还有条带，表明有DNA污染，应用DNase处理后再进行纯化。

主要参考书：

1..金冬雁等译.分子克隆实验指南.第二版.北京：科学出版社，1995

2.子颖等译.精编分子生物学实验指南

3.周俊宜编.分子生物学基本技能和策略

4.姜泊等编.分子生物学常用实验方法

5.刘进元等编.分子生物学实验指导

.科学出版，.科学出版社.北京：人民军医出版社，.北京：清华大学出版社，47

1996.2002.

第三篇：现代分子生物学总结

医学细胞与分子生物学习题库

一、名词解释

1．基因组

2．基因文库

3．卫星DNA

4．SD序列

5．分子克隆

6．载体

7．反式作用因子

8．粘性末端

9．限制性内切酶

10．cDNA文库

11．转化率

12．质粒拷贝数

13．体外重组

14．感受态细胞

15．探针

16．核酸杂交

17．阳性克隆

18．固相杂交

19．解链温度

20．C值悖理

21．基因家簇

22．反义RNA

23．RNA干扰

24．魔斑

25．顺式作用元件

二．填空题

1.真核生物基因组DNA序列可分为（）、（）和（）。

2.真核生物基因组高度重复序列包括（）、（）、（）和（）四种。

5.原核生物转录水平调控的方式有（）和（）两种方式；前者又可分为（）和（）；后者可分为（）和（）。

6.真核生物基因表达调控包括（）、（）、（）、（）和（）五个层次。

7.真核生物基因组DNA水平的调控包括（）、（）、（）、（）和（）五种方式。

8.反式作用因子可划分为（）、（）和（）三类。

12.影响杂交的因素有（）、（）、（）、（）和（）。

15.逆转录酶是多功能酶，具有（）、（）、（）三种功能，但无（）作用。

16.DN的损伤突变类型有（）、（）、（）、（）和（）。

17.引起DNA损伤突变的因素是（）、（）、（）、（）和（）。

18.DNA的损伤修复方式有（）、（）、（）和（）。

20.病毒基因组可由（）或（）组成；细菌基因组由一条（）组成；真核生物基因组由（）和（）形成（）。

21.原核生物基因表达调控的方式有（）和（）；其中（）是主要的方式。

22.、操纵子由（）、（）和（）组成；受（）产物的调控。

23．顺式作用元件按功能可划分为（）、（）、（）和（）。

24．分子克隆技术的操作包括（）、（）、（）和（）等四个基本过程。

25．限制性内切酶分为（）、（）、（）三种，其中只

有（）在基因工程操作中被应用。

26.限制性内切酶识别（）序列； DNA分子在该酶切割下可产生（）、（）或（）末端。

27．分子克隆中常用的工具酶有（）、（）、（）和（）。

28．分子克隆中常用的载体有（）、（）、（）和（）。

29．目的基因制备的常用方法有（）、（）、（）。

30．体外重组常用方法有（）、（）、（）和（）。

31．重组体导入原核生物细胞中的常用方法有（）和（）；重组体导入真核生物细胞中的常用方法有（）、（）和（）。

32．重组体的筛选方法有（）、（）、（）、（）。

33．cDNA文库的构建步骤是（）、（）（）、（）。

34．常用的核酸探针包括（）、（）和（）。

35．放射性同位素标记常用的标记方法有（）、（）、（）。

36．分子克隆中常用的非放射性同位素标记物有（）、（）、（）等；常用的标记方法有（）、（）。

37．核酸杂交技术可分为（）和（）两种类型；后者又可分为（）和（）。

39．PCR技术的基本过程是（）、（）、（）。

40．影响PCR的因素有（）、（）、（）、（）、（）。

41．PCR反应的特点是（）、（）、（）、（）。

45．限制性核酸内切酶的作用特点是（）、（）、（）、（）。

50．DNA切除修复需要的酶有（）、（）和（）。

三、判断题

1、生物越高度，基因组越庞大，基因数目就越多。（）

2、真核生物结构基因都是单拷贝，rRNA基因为多拷贝。（）

3、同基因是一类结构上完全相同，表达产物功能也相同的一组基因。（）

4、真核细胞基因转录产物为单顺反子。（）

5、原核细胞基因转录产物为多顺反子。（）

6、真核生物基因组中不编码的区域多于编码的区域。（）

7、卫星DNA实际上是出现在非编码区的串联重复序列。

8、串联重复序列是形成卫星DNA 的基础。

9、所有真核生物基因组中都有α卫星DNA。

10、高度重复序列在真核生物细胞基因组中重复出现可达106次以上。

11、中度重复序列的长度和拷贝数很不均一。

12、短分散片段重复顺序的平均长度约为3500-5000bp。

13、长分散片段重复顺序的平均长度约为300bp。

14、中度重复序列大多不编码蛋白质。

15、高度重复序列中有一些可编码蛋白质。

16、中度重复顺序一般具有种特异性。

17、每种组蛋白的基因在同一种生物中拷贝数是相同的。

18、不同生物中组蛋白基因在基因组中的排列不一样。

19、端粒是所有生物染色体末端的一种特殊结构。

20、以RNA为模版合成出的DNA链叫负股链。

21、颠换是指原为嘧啶突变后变为嘌呤。

22、置换是指原为嘧啶突变后变为嘌呤。

23、重组修复也叫复制后的修复。

24、原核细胞和真核细胞中许多mRNA都是多顺反子转录产物。

25、限制性内切酶切割的DNA片段都具有粘性末端。

26、原核生物中mRNA一般不需要转录后加工。

27、增强子并没有启动子活性，却具有增强启动子活性，促进转录起始的效能。

28、在双向复制中一条链按5′→3′的方向合成，另一条链按3′→5′的方向合成。

29、原核细胞和真核细胞复制在多个位点同时起始进行。

30、真核细胞的基因是不连续的，转录出来的所有RNA都必须经过加工。（31、生物DNA分子的大小等于基因的总和。（）

32、所有多肽链经核糖体翻译出来即有正常生理功能。

33、核糖体是蛋白质和rRNA构成的功能复合体。

34、机体的各种细胞中含有相同的遗传信息，所以有相同的表达，35、在负控诱导系统中，阻遏蛋白不与效应物结合时，结构基因不转录。

36、在负控阻遏系统中，阻遏蛋白不与效应物结合时，结构基因不转录。

37、CAP结合在启动子上时，能促进RNA聚合酶与启动子结合，促进转录。）

38、CAP首先与cAMP形成复合物才能与启动子结合。

39、RBS是指mRNA起始密码AUG前的一段非翻译区。

40、反义RNA由反义基因转录而来。

41、转录后基因沉默被称为RNAi。

42、细胞中蛋白质合成旺盛时，mRNA链上核糖体数量就多，poly（A）也较长。

43、限制性核酸内切酶是原核生物所特有的酶。

44、只有Ⅱ型限制性核酸内切酶在分子生物学中被应用。

45、COS区是指λ噬菌体粘性末端构成的区域。

53、基因扩增是指某些基因的拷贝数大量增加的现象。

54、基因重排是DNA水平调控的重要方式之一

55、所有核酸的合成都是以碱基配对为基础的。

56、甲基化程度与基因的表达一般呈反比关系。

57、基因的甲基化程度愈高，其表达则降低。

58、去除组蛋白基因转录活性降低。

59、常染色质:结构松散，基因不表达。

60、异染色质:结构紧密，基因表达。

61、有基因表达活性的染色质DNA对DNaseⅠ更敏感。

62、真核生物基因调控主要也是在转录水平上进行的。

四、选择题：

1.原核生物基因组中的复制起始点有（）

A．1个B．2个C．多个D．1000个以上

2．真核生物基因组中的复制起始点有（）

A．1个B．2个C．多个D．1000个以上

3.真核生物基因之间的间隔区与基因组大小（）

A．有关B．无关C．成正比E．成反比

４.卫星DNA的长度一般为()

A．5-10bpB．300bpC．100bpD．500-1000bp

５.在大肠杆菌细胞中DNA复制的保真性主要是下列哪个酶的作用（A．DNA聚合酶ⅠB．DNA聚合酶Ⅱ

C．DNA聚合酶ⅢD．DNA连接酶

６.既有内切酶活力，又有连接酶活力的是

A．拓扑异构酶B．DNA聚合酶Ⅱ

C．解螺旋酶D．DNA连接酶）

7.转录过程中遗传信息的转递方向是()

A．DNA→RNAB．RNA→DNAC．DNA→DNAD．RNA→RNA

8.hnRNA是()

A．存在于细胞核内的tRNA前体B.存在于细胞核内的mRNA前体

C.存在于细胞核内的rRNA前体D.存在于细胞核内的snRNA前体

9.以RNA为模板合成DNA的酶是（）

A．DNA聚合酶ⅢB．DNA聚合酶ⅠC．RNA聚合酶D．反转录酶

10.蛋白质的生物合成中肽链延伸方向是（）

A．5→3B．从N端到C端C．3→5D．从C端到N端，，11.蛋白质翻译后的加工主要包括（）。

A．氨基酸侧链修饰B．水解修饰

C．二硫键的形成D． 上述各种修饰都包括

12.操纵子调控系统属于哪一种水平的调控（）

A．复制水平的调节B。转录水平的调节

C．翻译水平的调节D。转录后加工的调控

13.与乳糖操纵子操纵基因结合的物质是（）

A．RNA聚合酶B．DNA聚合酶C．阻遏蛋白D．诱导物

14、参与线粒体DNA复制的酶是（）

A．polαB．polδC．polβD．polγ

15、参与领头链DNA复制的酶是（）

A．polαB．polδC．polβD．polγ

16、端粒酶是一种()

A．逆转录酶B．RNA聚合酶C．DNA聚合酶D．DNA酶

17.含稀有碱基最多的RNA是（）

A．mRNAB、rRNAC．5S-rRNAD．tRNA

18.大肠杆菌DNA连接酶需要下列哪一种辅助因子？（）

A．FAD作为电子受体B．NADP+作为磷酸供体

C．NAD+形成活性腺苷酰酶D．NAD+作为电子受体

19.真核生物RNA聚合酶I催化转录的产物是（）

A．mRNAB．45S-rRNAC．5S-rRNAD．tRNA

20.魔斑是指（）

A．ppGppB．cAMPC．cGMPD．7mGppp

21.CAP复合体与操纵子结合的部位是（）

A．启动子B．操纵基因C．结构基因D．调节基因

22.基因的甲基化修饰一般发生在（）

A．CpGB．ApGC．GpTD．TpG

23.有基因表达活性的染色质DNA对下列那个酶敏感性增加？（）

A．DNaseⅠB．DNA polⅠC．DNA polⅡD.Rnase H

24.真核生物的RNA聚合酶识别的是（）

A．启动子B．增强子C．TF-DNA复合体D．RF

25.在分子生物学中被应用的限制性核酸内切酶是（）

A．Ⅰ型B．Ⅱ型C．Ⅲ型D．以上都没用

26.限制性核酸内切酶错位切割产生（）

A．粘性末端B．平头末端C．3’-磷酸D．5’-羟基

27.大肠杆菌DNA连接酶只能连接（）

A．粘性末端B．平头末端C．3’-磷酸D．5’-羟基

28.pBR322是（）

A．复制型载体B．表达型载体C．穿梭载体D．噬菌体载体

29、pUC载体是（）

A．复制型载体B．表达型载体C．穿梭载体D．噬菌体载体

30.M13噬菌体是（）

A．单链DNA噬菌体B．双链DNA噬菌体

C．RNA噬菌体D．都不是

31、B．表达型载体C．穿梭载体D．噬菌体载体

五．问答题

1．分子克隆中常用的工具酶有哪些？各有何用途？

2．何谓载体？分子克隆中常用的载体有哪些？理想的载体应具备哪些条件？

3．何谓PCR？试述PCR基本技术原理和影响因素。

4．常用的核酸探针有哪些类型？各有何优缺点？

5．将目的DNA与载体DNA连接起来的方法有哪些？并用文或图表示各种连接过程。

6．简述原核生物与真核生物基因组结构特点。

9．体外重组常用的连接方法有哪些？各有何优缺点？

13．何谓核酸杂交？常用的杂交方法有哪些？

28.何谓宿主细胞？分子克隆中常用的宿主细胞有哪些？宿主细胞应具备哪些条件？

31.简述重组体导入哺乳动物细胞的方法

35、DNA损伤修复有哪些类型？试述各类型的修复方式。

第四篇：现代分子生物学总结

第一章、基因的结构和功能实体及基因组

1、基因定义

基因（遗传因子）是遗传的物质基础，是DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称，携带有遗传信息的DNA序列，是具有遗传效应的DNA分子片段，是控制性状的基本遗传单位，通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。

2、DNA修复

DNA修复（DNA repairing）是细胞对DNA受损伤后的一种反应，这种反应可能使DNA结构恢复原样，重新能执行它原来的功能；但有时并非能完全消除DNA的损伤，只是使细胞能够耐受这DNA的损伤而能继续生存。也许这未能完全修复而存留下来的损伤会在适合的条件下显示出来（如细胞的癌变等），但如果细胞不具备这修复功能，就无法对付经常在发生的DNA损伤事件，就不能生存。对不同的DNA损伤，细胞可以有不同的修复反应。

3、DNA损伤

DNA损伤是复制过程中发生的DNA核苷酸序列永久性改变，并导致遗传特征改变的现象。情况分为：substitutation（替换）deletion（删除）insertion（插入）exon skipping（外显子跳跃）。

DNA损伤的改变类型：a、点突变：指DNA上单一碱基的变异。嘌呤替代嘌呤（A与G之间的相互替代）、嘧啶替代嘧啶（C与T之间的替代）称为转换（transition）；嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤则称为颠换（transvertion）。b、缺失：指DNA链上一个或一段核苷酸的消失。c、插入：指一个或一段核苷酸插入到DNA链中。在为蛋白质编码的序列中如缺失及插入的核苷酸数不是3的整倍数，则发生读框移动（reading frame shift），使其后所译读的氨基酸序列全部混乱，称为移码突变（frame-shift mutaion）。d、倒位或转位：（transposition）指DNA链重组使其中一段核苷酸链方向倒置、或从一处迁移到另一处。e、双链断裂：对单倍体细胞一个双链断裂就是致死性事件。

4、同源重组 同源重组，（Homologus Recombination)是指发生在姐妹染色单体（sister chromatin)之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。同源重组需要一系列的蛋白质催化，如原核生物细胞内的RecA、RecBCD、RecF、RecO、RecR等；以及真核生物细胞内的Rad51、Mre11-Rad50等等。同源重组反应通常根据交叉分子或holiday结构（Holiday Juncture Structure)的形成和拆分分为三个阶段，即前联会体阶段、联会体形成和Holiday 结构的拆分。a、基因敲除

基因敲除（geneknockout），是指对一个结构已知但功能未知的基因，从分子水平上设计实验，将该基因去除，或用其它顺序相近基因取代，然后从整体观察实验动物，推测相应基因的功能。这与早期生理学研究中常用的切除部分-观察整体-推测功能的三部曲思想相似。基因敲除除可中止某一基因的表达外，还包括引入新基因及引入定点突变。既可以是用突变基因或其它基因敲除相应的正常基因，也可以用正常基因敲除相应的突变基因。b、因转移法

同源重组(homologousrecombination)是将外源基因定位导人受体细胞染色体上的方法，因为在该座位有与导人基因同源的序列，通过单一或双交换，新基因片段可替换有缺陷的基因片段，达到修正缺陷基因的目的。位点特异性重组是发生在两条DNA链特异位点上的重组，重组的发生需一段同源序列即特异性位点(又称附着点；attachmentsite，att)和位点特异性的蛋白因子即重组酶参与催化。重组酶仅能催化特异性位点间的重组，因而重组具有特异性和高度保守性。

5、碱基错配对修复

错配修复（mismatch repair，MMR）：在含有错配碱基的DNA分子中，使正常核苷酸序列恢复的修复方式；主要用来纠正DNA双螺旋上错配的碱基对，还能修复一些因复制打滑而产生的小于4nt的核苷酸插入或缺失。MMR的过程需要区分母链和子链，做到只切除子链上错误的核苷酸，而不会切除母链上本来就正常的核苷酸。修复的过程是：识别出正确的链，切除掉不正确的部分，然后通过DNA聚合酶III和DNA连接酶的作用，合成正确配对的双链DNA。

6、基因组学

基因组学（英文genomics），研究生物基因组和如何利用基因的一门学问。用于概括涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学分支。该学科提供基因组信息以及相关数据系统利用，试图解决生物，医学，和工业领域的重大问题。基因组研究应该包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学（structural genomics）和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（functional genomics)，又被称为后基因组（postgenome）研究，成为系统生物学的重要方法。基因组学的主要工具和方法包括： 生物信息学，遗传分析，基因表达测量和基因功能鉴定。第二章、基因的结构实体

1、核酸分子

核酸（Nucleic Acids）是一种主要位于细胞核内的生物大分子，其充当着生物体遗传信息的携带和传递。DNA分子含有生物物种的所有遗传信息，为双链分子，其中大多数是链状结构大分子，也有少部分呈环状结构，分子量一般都很大。RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译和表达，为单链分子，分子量要比DNA小得多。核酸存在于所有动植物细胞、微生物和病毒、噬菌体内，是生命的最基本物质之一，对生物的生长、遗传、变异等现象起着重要的决定作用。核酸大分子可分为两类：脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），在蛋白质的复制和合成中起着储存和传递遗传信息的作用。核酸不仅是基本的遗传物质，而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置，因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。

2、DNA的结构

DNA即脱氧核糖核酸（英文Deoxyribonucleic acid的缩写）,又称去氧核糖核苷酸，是染色体主要组成成分，同时也是组成基因的材料。DNA分子的双螺旋结构是相对稳定的。这是因为在DNA分子双螺旋结构的内侧,通过氢键形成的碱基对,使两条脱氧核苷酸长链稳固地并联起来。另外,碱基对之间纵向的相互作用力也进一步加固了DNA分子的稳定性。各个碱基对之间的这种纵向的相互作用力叫做碱基堆集力,它是芳香族碱基π电子间的相互作用引起的。现在普遍认为碱基堆集力是稳定DNA结构的最重要的因素。再有,双螺旋外侧负电荷的磷酸基团同带正电荷的阳离子之间形成的离子键,可以减少双链间的静电斥力,因而对DNA双螺旋结构也有一定的稳定作用。DNA分子由于碱基对的数量不同,碱基对的排列顺序千变万化,因而构成了DNA分子的多样性。例如,一个具有4 000个碱基对的DNA分子所携带的遗传信息是4种,即10种。不同的DNA分子由于碱基对的排列顺序存在着差异,因此,每一个DNA分子的碱基对都有其特定的排列顺序,这种特定的排列顺序包含着特定的遗传信息,从而使DNA分子具有特异性。

3、DNA的拓扑学

首先以一260 bp双链线形B-DNA为例，此DNA在松弛时，螺旋数为25（260/10.4），首尾连接成环形后，为一松弛环形DNA，并处于最稳定状态。若将此线形DNA先拧松2个连环再连成环形，则可以形成两种环形DNA，一种称为松弛解链环形DNA；另一种环形DNA称为超螺旋DNA，其螺旋周数为25，有2个负超螺旋。由此引入拓扑学参数： 1.连环数（Linking number）：在双螺旋DNA中，一条链以右手螺旋绕另一条链缠绕的次数，以L 表示（或以α表示），其计数方法为处于松弛环形DNA时的螺旋周数，肯定为整数，右手螺旋为正、左手螺旋为负。2.缠绕数（Twisting number）：即DNA分子中的Watson-Crick螺旋周数，以T 表示(或以β表示)，其数值可直接在处于最稳定状态下的双链环形（或超螺旋形式）DNA中的实际螺旋周数计数得到，不一定是整数，右手螺旋为正，左手螺旋为负。但必须注意T仅针对于形成双螺旋区域而言，解链部分的bp数就不涉及T的计算。对于一定长度的DNA双链，一旦出现解链T值就减少。如260bp B-DNA双链自然状态下T=25，解链20%时的T=20。3.超螺旋数 或 纽数（Writhing number）：其数值有公式L=T+W 计算得到，以W表示（或以τ表示），不一定为整数。左手超螺旋为正，右手超螺旋为负（此点解释见后）。4.比连环差：为双链DNA的超螺旋密度。用σ表示，由公式σ = Lβ /β 表示。

4、染色体和核小体

染色体（Chromosome），是细胞内具有遗传性质的物体，易被碱性染料染成深色，又叫染色质。其本质是脱氧核甘酸，是细胞核内由核蛋白组成、能用碱性染料染色、有结构的线状体，是遗传物质基因的载体。在无性繁殖物种中，生物体内所有细胞的染色体数目都一样；而在有性繁殖大部分物种中，生物体的体细胞染色体成对分布，称为二倍体。性细胞如精子、卵子等是单倍体，染色体数目只是体细胞的一半。哺乳动物雄性个体细胞的性染色体对为XY，雌性则为XX。鸟类和蚕的性染色体与哺乳动物不同：雄性个体的是ZZ，雌性个体为ZW。

染色体是细胞核中载有遗传信息的物质，在显微镜下呈圆柱状或杆状，主要由脱氧核糖核酸和蛋白质组成，在细胞发生有丝分裂时期容易被碱性染料（例如龙胆紫和醋酸洋红）着色，因此而得名。在无性繁殖物种中，生物体内所有细胞的染色体数目都一样；而在有性繁殖大部分物种中，生物体的体细胞染色体成对分布，称为二倍体。性细胞如精子、卵子等是单倍体，染色体数目只是体细胞的一半。哺乳动物雄性个体细胞的性染色体对为XY，雌性则为XX。鸟类和蚕的性染色体与哺乳动物不同：雄性个体的是ZZ，雌性个体为ZW。

核小体（英语：Nucleosome，也译作核体或核仁小体等）是组成真核生物染色质（除精子染色质外）的基本单位。核小体是由DNA与四对组织蛋白（共8个）的复合物，其中有H2A和H2B的二聚体两组以及H3和H4的二聚体两组。另外还有一种H1负责连结两个核小体之间的DNA。核小体假说是在1974年，由Don Olins、Ada Olins与罗杰·科恩伯格等人首次提出的。核小体是染色体的基本结构单位，由DNA和组蛋白（histone）构成，是染色质（染色体）的基本结构单位。由4种组蛋白H2A、H2B、H3和H4，每一种组蛋白各二个分子，形成一个组蛋白八聚体，约200bp的DNA分子盘绕在组蛋白八聚体构成的核心结构外面，形成了一个核小体。

5、染色质的构象状态

(chromosome conformation capture，3C)通过一种定量手段(PCR产物的有和无、产量的高和低)对DNA之间是否存在相互作用这一定性问题进行研究。主要经过甲醛交联、限制性酶切、稀释和连接、解交联、DNA纯化与PCR鉴定。通过一对分别与选定的2段DNA配对的引物进行PCR扩增，通过PCR产物的有无、产量的高低等，就可以对是否存在相互作用进行判断。

6、常染色质和异染色质

常染色质：常染色质是指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态，用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。在常染色质中，DNA包装比约为1/2000-1/1000，即DNA实际长度为染色质纤维长度的1000-2000倍。构成常染色质的DNA主要是单一序列DNA和中度重复序列DNA（如组蛋白基因和tRNA基因）。常染色质并非所有基因都具有转录活性，处于常染色质状态只是基因转录的必要条件，而不是充分条件。

异染色质：在细胞周期中，间期、早期或中、晚期，某些染色体或染色体的某些部分的固缩常较其他的染色质早些或晚些，其染色较深或较浅，具有这种固缩特性的染色体称为异染色质（heterochromatin）。具有强嗜碱性，染色深，染色质丝包装折叠紧密，与常染色质相比，异染色质是转录不活跃部分，多在晚S期复制。异染色质分为结构异染色质和功能异染色质两种类型。结构异染色质是指各类细胞在整个细胞周期内处于凝集状态的染色质，多定位于着丝粒区、端粒区，含有大量高度重复顺序的脱氧核糖核酸（DNA），称为卫星DNA（satel-lite DNA）。第三章、基因的功能实体

1、基因的功能

基因有控制遗传性状和活性调节的功能。基因通过复制把遗传信息传递给下一代，并通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的个体性状表现。基因还可以通过控制结构蛋白的成分，直接控制生物性状。、生物体细胞中的DNA分子上有很多基因，但并不是每一基因的特征都表现出来。即使是由同一受精卵发育分化而来的同一人体不同组织中的细胞，如肌肉细胞、肝脏细胞、骨细胞、神经细胞、红细胞、和胃黏膜细胞等。它们的细胞形状都是各不相同的。为什么会出现这种现象呢？原来，细胞核中的基因在细胞的一生中并非始终处于活性状态，它们有的处于转录状态，即活性状态，这时基因打开，有的处于非转录状态，即基因关闭。在生物体的不同发育期，基因的活性是不同的，而且基因的活性有严格的程序。基因活性的严格程序是生命周期稳定的基础。各种不同的生物因其细胞内的基因具有独特的活性调节而呈现不同的形态特征。

2、顺反因子

顺式作用元件（cis-acting element）能影响基因表达，但不编码RNA和蛋白质的DNA序列

反式作用因子（trans-actingfactor）能识别和结合特定的顺式作用元件,并影响基因转录的一类蛋白质或RNA

3、顺式调控元件

有顺式调控元件(cis-regulatory element)，或顺式作用元件是调节位于相同的DNA分子(通常是一个染色体)的基因的表达的DNA或RNA的区域。这个词是从拉丁词顺，这意味着“在同一侧的”构建。可能有顺式元件位于控制(或什至更上游的启动子区域)的基因的编码序列的上游，在一个内含子，或该基因的编码序列的下游，无论是在非翻译或未转录区域。

4、非编码RNA分子的调控作用 非编码RNA（Non-coding RNA）是指不编码蛋白质的RNA。其中包括rRNA，tRNA，snRNA，snoRNA 和microRNA 等多种已知功能的 RNA，还包括未知功能的RNA。这些RNA的共同特点是都能从基因组上转录而来，但是不翻译成蛋白，在RNA 水平上就能行使各自的生物学功能了。非编码RNA 从长度上来划分可以分为3类:小于50 nt，包括microRNA，siRNA，piRNA；50 nt到500 nt，包括rRNA，tRNA，snRNA，snoRNA，SLRNA，SRPRNA 等等；大于500 nt，包括长的mRNA-like 的非编码RNA，长的不带polyA 尾巴的非编码RNA等等。

5、基因在细胞核内的地域分布 第四章、基因组的组织结构

1、基因组

在生物学中，一个生物体的基因组是指包含在该生物的DNA（部分病毒是RNA）中的全部遗传信息，又称基因体(genome)。基因组包括基因和非编码DNA。1920年，德国汉堡大学植物学教授汉斯.温克勒（Hans Winkler）首次使用基因组这一名词。更精确地讲，一个生物体的基因组是指一套染色体中的完整的DNA序列。

2、原核生物基因组的特点

a、基因组较小，通常只有一个环形或线形的DNA分子。

b、基因组的大部分序列是用来编码蛋白质的，基因之间的间隔序列很短。

c、功能相关的序列常串连在一起，由共同的调控元件调控，并转录成同一mRNA分子，可指导多种蛋白质的合成，这种结构称操纵子。

3、真核生物基因组的特点 a、基因组较大。真核生物的基因组由多条线形的染色体构成，每条染色体有一个线形的DNA分子，每个DNA分子有多个复制起点。

b、不存在操纵子结构。真核生物的同一个基因簇的基因，不会像原核生物的操纵子结构那样，转录到同一个mRNA上。

c、存在大量的重复序列。真核生物的基因组里存在大量重复序列，通过其重复程度可将其分成高度重复序列、中度重复序列、低度重复序列和单一序列。

d、有断裂基因。大多数真核生物为蛋白质编码的基因都含有“居间序列”，即不为多肽编码，其转录产物在mRNA前体的加工过程中被切除的成分。

4、基因的拷贝数

拷贝数就是指某基因（可以是质粒）在某一生物的基因组中的个数.单拷贝就是该基因在该生物基因组中只有一个,多则指有多个。

(一)在细菌细胞中，某种特定质粒的数目。根据复制特性，质粒分严紧型和松弛型两类，前者在细胞中只含1～2个，而后者含10～15个以上。恒定的拷贝数与质粒复制控制系统、宿主细胞遗传背景及生长条件有关。质粒复制控制系统首先通过调节复制的起始点来控制拷贝数，调节因素包括阻遏蛋白、反义RNA和某些顺向重复序列。有些质粒还有其他控制系统，如有分配功能的par系统和确保质粒稳定遗传的ccd系统。一旦质粒上与调控有关的基因或位点突变，可使拷贝数明显增加或减少。(二)在细菌细胞中，某种特定基因的数目。

5、线粒体DNA 线粒体中的遗传物质，线粒体能为细胞产生能量，是在细胞线粒体内发现的脱氧核糖核酸特殊形态。线粒体DNA（mtDNA）呈双链环状，在哺乳动物中大小一般在15kb～18kb之内。一个线粒体中一般有多个DNA分子。

与核基因组相比，线粒体基因组有如下有趣的性质： 所有的基因都位于一个单一的环状DNA分子上。遗传物质不为核膜所包被。DNA不为蛋白质所压缩。

基因组没有包含那么多非编码区域（垃圾DNA或“内含子”）。一些密码子与通用密码子不同。相反，与一些紫色非硫细菌相似。一些碱基为两个不同基因的一部分：某碱基作为一个基因的末尾，同时作为下一个基因的开始。

线粒体DNA比DNA存活时间长得多，而且遗传自母亲，因此用来确认家庭关系十分理想。第五章、基因的自身维护

1、DNA复制

DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前的分裂间期进行的复制过程，复制的结果是一条双链变成两条一样的双链（如果复制过程正常的话），每条双链都与原来的双链一样。这个过程通过边解旋边复制和半保留复制机制得以顺利完成。DNA复制主要包括引发、延伸、终止三个阶段。

2、DNA复制的特点

A、半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制。DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M.Meselson 和 F.Stahl 所完成的实验所证明。

B、有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。

C、需要引物（primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。

D、双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。但在低等生物中，也可进行单向复制。

E、半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链（leading strand)。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为随从链（lagging strand)。DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段（Okazaki fragment)。冈崎片段的大小，在原核生物中约为1000～2000个核苷酸，而在真核生物中约为100个核苷酸。

3、DNA复制的忠实性维护

DNA聚合酶高度选择性、DNA聚合酶的自我校对、错配修复

4、连接体和去连接体

5、几种特殊形式的DNA合成

诱导型稳定DNA复制、DNA重组依赖的DNA复制、组成型稳定DNA复制、DNA的跨损伤复制。

6、DNA复制的多种形式

滚环复制：滚环式复制(rolling circle replication)是噬菌体中常见的DNA复制方式。滚环式复制的一个特点是以一条环状单链DNA为模板，进行新的DNA环状分子合成。噬菌体的双链DNA环状分子先在一条单链的复制起点上产生一个切口(nick)，然后以另一条单链为模板不断地合成新的单链。释放出的新合成的单链或是先复制成双链DNA，被酶切割成单位长度后，再形成环状双链DNA分子；或是释放出的新合成的单链DNA，先被酶切割成单位长度形成单链环状DNA分子后再复制成双链环状DNA分子。

D环复制：双螺旋的两条链并不同时进行复制，重链先开始复制，稍后轻链再开始复制，当复制沿轻链开始时，重链上产生了D环，随环形轻链复制的进行，D环增大，轻链后亦开始复制，最后两条链完成复制形成两条新的DNA双螺旋。第六章、综合

1、DNA的损伤和修复

DNA损伤修复是在细胞中多种酶的共同作用下，使DNA受到损伤的结构大部分得以恢复，降低了突变率，保持了DNA分子的相对稳定性。DNA分子的损伤类型有多种。UV照射后DNA分子上的两个相邻的胸腺嘧啶(T)或胞嘧啶(C)之间可以共价键连结形成环丁酰环，这种环式结构称为二聚体。胸腺嘧啶二聚体的形成是 UV对DNA分子的主要损伤方式。

Χ射线、γ射线照射细胞后，由细胞内的水所产生的自由基既可使DNA分子双链间氢键断裂,也可使它的单链或双链断裂。化学物中的博莱霉素、甲基磺酸甲烷等烷化剂也能造成链的断裂。

丝裂霉素C可造成DNA分子单链间的交联，这种情况常发生在两个单链的对角的鸟嘌呤之间。链的交联也往往带来DNA分子的断裂。

DNA分子还可以发生个别碱基或核苷酸的变化。例如碱基结构类似物5-溴尿嘧啶等可以取代个别碱基，亚硝酸能引起碱基的氧化脱氨反应，原黄素（普鲁黄）等吖啶类染料和甲基氨基偶氮苯等芳香胺致癌物可以造成个别核苷酸对的增加或减少而引起移码突变（见基因突变）。

一种 DNA损伤剂往往可以同时引起几种类型的损伤，其损伤效应的大小和类型与剂量及细胞所处的周期状态有关。

2、基因重组与重排

基因重排是指通过基因的转座，DNA的断裂错接而使正常基因顺序发生改变。

基因组重排技术结合了传统诱变技术和细胞融合技术,是一项对整个微生物基因组重排的新型育种技术。基因组重排技术通过多亲本原生质体递归融合,可以使工程菌快速获得多样复杂优良表型,并且无须了解其基因组学、代谢组学等具体背景。介绍了基因组重排技术的过程及应用,展现了基因组重排技术的优点,并给出了基因组重排技术的发展在未来的应用情景。

3、细胞周期控制及细胞死亡控制

细胞周期分为：合成DNA的时期称为DNA合成期（S期），进行DNA拷贝分配和细胞分裂的时期称为有丝分裂期（M期），在M期结束后和S期开始前的一段间隙称为G1期，而在S期结束后和M期开始前的间隙则称为G2期。真核细胞内有一个调控机构，使细胞周期能有条不紊地依次进行。细胞周期的准确调控对生物的生存、繁殖、发育和遗传均是十分重要的，细胞周期各时相中有各自特异性的细胞周期蛋白控制细胞周期有序地进行。细胞是有机体的基本结构单位和功能单位，而细胞周期则是保证细胞进行生命活动的基本过程。细胞周期分为：合成DNA的时期称为DNA合成期（S期），进行DNA拷贝分配和细胞分裂的时期称为有丝分裂期（M期），在M期结束后和S期开始前的一段间隙称为G1期，而在S期结束后和M期开始前的间隙则称为G2期。真核细胞内有一个调控机构，使细胞周期能有条不紊地依次进行。细胞周期的准确调控对生物的生存、繁殖、发育和遗传均是十分重要的，细胞周期各时相中有各自特异性的细胞周期蛋白控制细胞周期有序地进行。细胞死亡是生命现象不可逆停止及生命的结束，正常的组织中经常发生细胞死亡，是维持组织机能和形态所必须的，包括细胞主动死亡-程序性死亡和细胞被动死亡即细胞坏死、细胞凋亡。

细胞的死亡方式有两种A被动死亡——细胞坏死，它是指细胞受到环境因素的影响，导致细胞死亡的病理过程。B主动死亡（细胞编程性死亡）——即细胞凋亡，为了维持机体内环境的稳定，细胞发生主动的，由基因控制的自我消亡过程，此过程需要消耗能量。

第五篇：分子生物学实验总结

分子生物学实验

1.TOMY全自动灭菌锅的使用

（1）检查排放蒸汽的水壶，腔体内的水位与托板齐平。（2）SET键设置温度和时间（121℃，20min）（3）关闭排气阀，Start机器开始运行，Check Heat检查设置的温度，Stop键终止机器运行。（4）程序运行结束，旋开排气阀或机器自行排气至压力为0。温度降至80℃以下压力为0时方可开盖。运行过程中勿接触盖子。（5）腔体内经常清洁。2.LB液体培养基（1000mL）

将胰蛋白胨10g，酵母提取物5g，氯化钠10g完全溶解在950mL去离子水中，用NaOH调节pH至7.0，加入去离子水至总体积为1000mL，121℃湿热灭菌20min。冷却后4℃保存备用。固体还要再加琼脂。3.碱裂解法

碱裂解法提取质粒是根据共价闭合环状质粒DNA与线性染色体DNA在拓扑学上的差异来分离它们的。在pH值介于12.0～12.5这个狭窄的范围内，线性的DNA双螺旋结构解开而被变性，尽管在这样的条件下，共价闭合环状质粒DNA的氢键会断裂，但两条互补链彼此缠绕，仍会紧密的结合在一起。当加入 pH4.8的乙酸钾高盐缓冲液，恢复pH至中性时，共价闭合环状质粒DNA的两条互补链仍保持在一起，因此复性迅速而准确，而线性的染色体DNA的两条互补链彼此完全分开，复性就不会那么迅速而准确，它们缠绕形成网状结构。通过离心，染色体DNA与不稳定的大分子RNA，蛋白质－SDS复合物等一起沉淀下来而被除去。

溶液Ⅰ：葡萄糖，Tris-HCl，EDTA 葡萄糖能增加溶液的黏度，防止DNA受机械作用而降解。EDTA可螯合Mg2+、Ca2+等金属离子，抑制DNase对DNA的降解作用。溶液Ⅱ：氢氧化钠，SDS 氢氧化钠加入后碱性环境12-12.5促使染色体DNA与质粒的变性解离成单链。SDS是一种阴离子去垢剂，它的主要作用有：①溶解细胞膜上的脂肪与蛋白，因而溶解膜蛋白而破坏细胞膜；②解聚细胞中的核蛋白，使蛋白质与DNA分开；③SDS能与蛋白质结合成为SDS-蛋白质复合物，使蛋白质变性而沉淀；④SDS能抑制核酸酶的作用，防止对DNA的降解。

溶液Ⅲ：乙酸钾。用pH4.2的KAc溶液是为了调整溶液pH至中性，使变性的质粒DNA能够复性，并能稳定存在。而高盐的3mol/L醋酸钾(KAc)有利于变性的大分子染色体DNA、RNA以及SDS-蛋白质复合物凝聚而沉淀。4.loading buffer 电泳指示剂溴酚兰在碱性液体中呈紫兰色，一般与蔗糖、甘油组成上样缓冲液。作用：①增加样品比重，以确保DNA均匀沉入加样孔内。②形成肉眼可见的指示带，预测核酸电泳的速度和位置。③使样品呈色，使加样操作更方便。5.限制性内切酶（I型）限制性内切酶：能识别专一的核苷酸顺序，并在识别点附近的一些核苷酸上切割DNA分子中的双链，但是切割的核苷酸顺序没有专一性，是随机的。

(II型)限制性内切酶：能识别专一的核苷酸顺序，并在该顺序内的固定位置上切割双链。这类限制性内切酶的识别和切割的核苷酸都是专一的，因此，这种限制性内切酶是DNA重组技术中最常用的工具酶之一。

（III型）限制性内切酶：也有专一的识别顺序，但不是对称的回文顺序,在识别顺序旁边几个核苷酸对的固定位置上切割双链。但这几个核苷酸对不是特异性的。因此，这种限制性内切酶切割后产生的一定长度DNA片段，具有各种单链末端。因此不能应用于基因克隆。6.引物设计和选择目的DNA序列区域时遵循下列原则： 引物长度约为16～30bp；引物中G+C含量通常为40%～60%，可按Tm＝4(G+C)+2(A+T)粗略估计引物的解链温度；四种碱基应随机分布，在3’端不存在连续3个G或C，因这样易导致错误；引物3’端最好与目的序列阅读框架中密码子第一或第二位核苷酸对应，以减少由于密码子摆动产生的不配对；在引物内，尤其在3’端应不存在二级结构；两引物之间尤其在3’端不能互补，以防出现引物二聚体，减少产量；引物5’端对扩增特异性影响不大，可引入酶切位点或突变位点；引物不与模板结合位点以外的序列互补；简并引物应选用简并程度低的密码子；引物的浓度一般为0.1～0.5μmol/L，引物浓度偏高会引起错配和非特异性产物扩增，引物浓度偏低则降低产量。7.dNTP 常用的浓度为20～200μmol/L，而且4种dNTP的终浓度相等，以减少合成中由于某种dNTP的不足而出现的错误掺入；dNTP浓度过高虽可加快反应速度，但会增加碱基的错误掺入率，同时会抑制Taq DNA聚合酶的反应活性；适当的低浓度会提高反应的精确度；注意协调Mg2+浓度和dNTP浓度之间的关系。8.感受态

处于对数生长期的细菌经低温CaCl2处理后接受外源DNA的能力显著增加。细菌处于容易吸收外源 DNA的状态叫感受态。在自然条件下，很多质粒都可通过细菌接合作用转移到新的宿主内，但在人工构建的质粒载体中，一般缺乏此种转移所必需的mob 基因，因此不能自行完成从一个细胞到另一个细胞的接合转移。如需将质粒载体转移进受体细菌，需诱导受体细菌产生一种短暂的感受态,以摄取外源DNA。9.转化

转化是将外源DNA 分子引入受体细胞,使之获得新的遗传性状的一种手段。转化过程所用的受体细胞一般是限制修饰系统缺陷的变异株，即不含限制性内切酶和甲基化酶的突变体(R-,M-)，它可以容忍外源DNA 分子进入体内并稳定地遗传给后代。它是微生物遗传、分子遗传、基因工程等研究领域的基本实验技术。10.DNA连接酶

有两种：T4噬菌体DNA连接酶和大肠杆菌DNA连接酶；DNA重组的方法主要有粘端连接法和平端连接法，为了防止载体本身的自连，可以通过牛小肠碱性磷酸酶CIP处理克服； 连接反应的温度在37℃时有利于连接酶的活性。但是在这个温度下，粘性末端的氢键结合是不稳定的。因此人们找到了一个折中的温度，即12～16℃，连接12～16h（过夜），这样既可最大限度地发挥连接酶的活性，又兼顾到短暂配对结构的稳定；

pMD18-T Vector 是一种高效克隆PCR 产物（TA Cloning）的专用载体，该载体由pUC18 载体改建并在其3’端添加“T”而成

大部分耐热性DNA聚合酶进行PCR反应时都有在PCR产物的3’末端添加一个“A”的特性，所以使用本制品可以大大提高PCR产物的连接、克隆效率；

转化是指质粒DNA或以它为载体构建的重组子导入细菌的过程 11.α互补

重组质粒转化宿主细胞后，还需对转化菌落进行筛选鉴定。利用α互补现象进行筛选是最常用的一种鉴定方法； α互补：质粒载体上lacZ’基因编码的α肽段与失去了正常氨基端的β-半乳糖苷酶突变受体菌之间实现互补的现象，由α互补而形成的有功能活性的β半乳糖苷酶，可以用Xgal显色测定出来；任何携带着lacZ’基因的质粒载体在转化β半乳糖苷酶突变的大肠杆菌细胞后，在含有Xgal的培养基平板上形成蓝色菌落，而含有重组质粒载体的克隆往往是白色菌落。