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背景介紹
將質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)化入細菌的過程稱為轉(zhuǎn)化。
轉(zhuǎn)化通常有兩種方法:化學轉(zhuǎn)化法和電穿孔法,。
電穿孔法的轉(zhuǎn)化率高達 109 ~ 1010個轉(zhuǎn)化子/μg 質(zhì)粒 DNA,轉(zhuǎn)化率比化學轉(zhuǎn)化法高,,當可能得到的每一個克隆都非常重要時(如構(gòu)建cDNA文庫),,就需要用電穿孔法。
化學轉(zhuǎn)化法一般每微克 DNA 能獲得105 ~ 106個轉(zhuǎn)化子,,可滿足常規(guī)的克隆實驗需求,,因此化學轉(zhuǎn)化法在克隆實驗中是較為常用到的轉(zhuǎn)化方法。
化學感受態(tài)細胞轉(zhuǎn)化步驟
化學轉(zhuǎn)化法中用到的感受態(tài)細胞是化學感受態(tài)細胞,,化學感受態(tài)細胞常用冰預冷的CaCl2處理細菌的方法來制備,。
化學感受態(tài)細胞轉(zhuǎn)化的實驗步驟可以簡單分為以下4步:
1、冰上融化感受態(tài)細胞,,將DNA加入感受態(tài)細胞中,,輕彈管壁混勻,冰上放置30 min
2,、42 ℃熱激,,冰上孵育2 min
3,、加入不含抗生素的LB培養(yǎng)基,37 ℃復蘇
4,、離心后棄部分上清,,重懸后涂板,過夜培養(yǎng)
在化學轉(zhuǎn)化法的實驗步驟中,,為何要冰上放置30 min、熱激,、冰上孵育2 min,、加入不含抗生素的LB培養(yǎng)基在37 ℃復蘇?每一步的作用及背后的原理是怎樣的,?
要理解這些步驟的作用和背后的原理,,我們首先要了解下化學轉(zhuǎn)化法中DNA進入細胞需要克服哪些困難。
DNA要進入細胞需要克服的困難
圖1.DNA和細菌細胞膜的電荷排斥
困難1:DNA帶負電荷,,細菌的細胞膜也帶負電荷,,需要克服DNA和細胞膜間的電荷排斥作用;
困難2:DNA進入細胞需要細胞膜上有孔隙,。
01
克服電荷排斥
化學感受態(tài)細胞轉(zhuǎn)化的第一步,,加入DNA后,輕彈管壁混勻,,冰上靜置,,使Ca2+與DNA結(jié)合中和DNA的負電荷,Ca2+與細菌細胞膜結(jié)合中和電荷,,克服了外來DNA和細菌細胞膜之間的負電荷排斥作用,。Ca2+與DNA和細菌細胞膜脂多糖的磷酸鹽形成配位絡合物,Ca2+促進了DNA和脂多糖的結(jié)合,。
圖2.Ca2+克服了外來DNA和細菌細胞膜之間的負電荷排斥
孔隙的形成與消失
化學感受態(tài)細胞轉(zhuǎn)化的第二步是熱激,。熱激使溫度升高,細胞膜的脂質(zhì)釋放(圖3-A),,在細胞膜上形成孔隙(圖4-E),,DNA進入細菌內(nèi)部。熱激后在冰上冷卻2 min,,溫度降低,,細胞膜的蛋白質(zhì)釋放(圖3-B),脂質(zhì)占比增高,,細胞膜的流動性升高,,細胞膜上的孔隙消失(圖4-F)。
圖3. A:脂質(zhì)釋放曲線,,B:蛋白質(zhì)釋放曲線
圖4.感受態(tài)細胞在轉(zhuǎn)化過程中表面形態(tài)的變化
抗性基因的表達
化學感受態(tài)細胞轉(zhuǎn)化的第三步,,加入LB培養(yǎng)基,,37 ℃復蘇,該步驟的主要作用是使感受態(tài)細胞恢復生長,,使感受態(tài)細胞中的質(zhì)粒表達抗性基因,,這樣在涂板后帶有目標質(zhì)粒的大腸桿菌在相應抗性的平板上才能正常生長。
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