总RNA提取,cDNA文库构建与基因克隆
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以猪APOA2基因为例一.提取总RNATRIzol法提取RNATRIZOL试剂是直接从细胞或组织中提取总RNA的试剂。
它在破碎和溶解细胞时能保持RNA的完整性。
加入氯仿后离心,样品分成水样层和有机层。
RNA存在于水样层中。
收集上面的的水样层后,RNA可以通过异丙醇沉淀来还原。
在除去水样层后,样品中的DNA和总蛋白也能相继以沉淀的方式还原。
乙醇沉淀能析出中间层的DNA,在有机层中加入异丙醇能沉淀出蛋白。
共纯化DNA对于样品间标准化RNA的产量十分有用Trizol试剂可以快速提取人、动物、植物、细菌不同组织的总RNA,该方法对少量的组织(50-100 mg)和细胞(5×106)以及大量的组织(≥1 g)和细胞(>107)均有较好的分离效果。
TRIZOL试剂操作上的简单性允许同时处理多个的样品。
所有的操作可以在一小时内完成。
TRIZOL抽提的总RNA能够避免DNA和蛋白的污染。
故而能够作RNA 印迹分析、斑点杂交、poly(A)+ 选择、体外翻译、RNA酶保护分析和分子克隆。
如果是用于PCR,当两条引物位于单一外显子内时,建议用级联扩大的DNase I(Cat. No. 18068)来处理抽提的总RNA。
并且利用DNA、RNA和蛋白质在不同溶液中的溶解性质,可以通过分层分别将不同层中的RNA(上层)、DNA(中层)、蛋白质(下层)分离纯化出来,效率极好。
Trizol试剂能促进不同种属不同分子量大小的多种RNA的析出。
例如,从大鼠肝脏抽提的RNA琼脂糖凝胶电泳并用溴化乙啶染色,可见许多介于7 kb和15 kb之间不连续的高分子量条带,(mRNA和hnRNA成分)两条优势核糖体RNA条带位于~5 kb (28S)和~2 kb (18S),低分子量RNA介于0.1 和 0.3 kb之间 (tRNA, 5S)。
当抽提的RNA用TE稀释时其A260/A280比值≥1.8使用TRIzol注意事项TRIzol对人体有害,使用时应戴一次性手套,注意防止溅出。
RNA Extraction Protocol1.实验原理异硫氰酸胍/苯酚法-----目前实验室使用的方法!✓细胞在变性剂异硫氰酸胍的作用下被裂解,同时核蛋白体上的蛋白变性,核酸释放✓释放出来的DNA和RNA由于在特定pH下溶解度的不同而分别位于整个体系中的中间相和水相,从而得以分离细胞或组织1. 样品裂解2. 分离总RNA2.实验试剂与器材2.1实验试剂RNA提取试剂Trizol(Invitrogen)、氯仿、异丙醇、75%乙醇、无水乙醇、DEPC 水,反转录试剂盒(Fermentas),cDNA纯化试剂盒(Promega),末端加尾酶TdT (Thermo)。
2.2实验器材微量移液器(Eppendorf),电泳仪,电泳槽,超净工作台,4℃低温离心机(Eppendorf),常温离心机(Eppendorf),匀浆机(IKA),高压蒸汽灭菌锅,通风橱,紫外分光光度计(Eppendorf),PCR仪(Takala),剪刀,镊子,0.2mL、1.5mL离心管,枪头。
3.实验前准备工作实验前将要用到的试剂配好(75%乙醇:75mL的无水乙醇+25mL的去离子水;DEPC水:在1000ml双蒸水中加入DEPC原液1ml,然后摇匀过夜),与离心管、枪头、剪刀、镊子(用DEPC水处理过的,浸泡过夜)一起灭菌(126℃,90min),之后剪刀和镊子最好在紫外灯下照射半小时。
提前20min打开低温离心机预冷。
准备两幅手套,一个口罩,塑胶手套不能离开通风橱,整个实验过程尽量降低外源RNA酶对样品中RNA的降解。
4.实验步骤4.1取样(1)组织样品:将组织在RNA保护液中用剪刀剪碎,每50~100mg组织加入1ml TRIzol,用匀浆仪进行匀浆处理。
样品体积不应超过TRIzol体积10℅。
(2)贴壁培养细胞:不须消化,直接在培养板中加入TRIzol裂解细胞,每10cm2面积(即3.5cm直径的培养板)加1ml,用移液器吸打几次。
CDNA法是一种基因克隆技术,它通过合成RNA的互补DNA链来获取特定基因的DNA序列。
下面我们将介绍一个科学家在使用CDNA法获得目的基因的故事,展示了这一技术在生命科学领域的重要应用。
一、科学家背景这位科学家名叫李明,是一位优秀的分子生物学家。
他在大学时就展现出对生物学的浓厚兴趣,毕业后前往美国一家知名的生物技术公司工作。
在这家公司,李明深入研究了CDNA法的原理和应用,并成功地利用该技术克隆了多个目的基因。
二、CDNA法的原理CDNA法是一种重要的基因克隆技术,它利用了生物体中DNA的转录和逆转录过程。
具体来说,CDNA法通过以下步骤获得目的基因的DNA序列:1. 提取RNA:从目的细胞或组织中提取总RNA。
这一步需要严谨的实验操作,以确保RNA的完整性和纯度。
2. 逆转录:利用逆转录酶将RNA转录成互补的DNA链,即cDNA。
这是CDNA法的关键步骤,也是其得名的原因。
3. 克隆cDNA:将得到的cDNA插入到适当的载体中,经过转化、筛选等步骤,最终获得目的基因的克隆。
三、科学家故事李明在公司工作期间,获得了一个重要的研究项目:克隆一种与人类疾病相关的基因。
这个基因对研究某种遗传疾病的发病机制非常重要,因此克隆它具有重要的科学意义和潜在的医学应用价值。
在这个项目中,李明首先需要获取这种基因的DNA序列,并将其插入适当的表达载体中,以便在细胞中表达其蛋白。
通过查阅文献和分析公开数据库,李明确定了这种基因在人类组织中的表达模式和序列信息,然后开始着手使用CDNA法进行克隆。
他从实验室中获得了大量的人类细胞系,并提取了其中的总RNA。
这一步骤需要精密的实验技术和仪器,以确保RNA的完整性和纯度。
经过多次尝试和改进,李明终于获得了满意的RNA样本。
他使用逆转录酶将RNA逆转录成cDNA。
由于目标基因的转录水平并不高,在这一步骤中需要特别小心地选择适当的引物和反应条件。
经过一段时间的努力,李明成功地得到了目的基因的cDNA序列,并将其插入了表达载体中。
cDNA文库构建的具体步骤及详细说明cDNA文库构建的具体步骤及详细说明cDNA 文库是指某生物某发育时期所转录的全部mRNA 经反转录形成的cDNA 片段与某种载体连接而形成的克隆的集合。
经典cDNA 文库构建的基本原理是用Oligo(dT) 作逆转录引物,或者用随机引物,给所合成的cDNA 加上适当的连接接头,连接到适当的载体中获得文库。
其基本步骤包括:(1)mRNA的提纯获取高质量的mRNA是构建高质量的cDNA 文库的关键步骤之一。
(2)cDNA第一条链的合成。
(3)cDNA第二条链的合成。
(4)双链cDNA的修饰。
(5)双链cDNA的分子克隆。
(6)cDNA文库的扩增。
(7)cDNA文库鉴定评价。
一、Superscipt II—RT合成第一链1. 在一RNase-free的0.2 ml PCR管中加入x ul mRNA(大约500 ng) 、1 ul Xho I Primer(1.4 ug/ul)(5’GAGAGAGAGAGAGAGAGAGAAC TAGTCTCGAGTTTTTTTT TTTTTTTTTT…3’)、11-x ul RNase-free water(大于500 ng mRNA 分n管(500 ng/tube)合成第一链,第一链合成完毕后将n管合成一管进行第二链合成。
)。
2. 混匀后,70℃反应10分钟。
3. 反应完成后,立刻将反应体系置于冰上5 min。
4. 稍微离心一下,顺序加入以下试剂:(1)4 ul 5×first strand buffer(2)2 ul 0.1 M DTT(3)1 ul 10 mM dNTP(自己配制)5. 混匀,稍微离心反应物之后,42℃放置2分钟。
6. 反应完成,趁热加入1 ul Superscipt II—RT,混匀。
7. 42℃反应50分钟,然后70℃,15分钟灭活反转录酶。
二、cDNA第二链的合成1. 第一链反应完成后,取2ul一链产物-20℃冰箱中保存,待电泳检测。
第二节cDNA 文库的构建cDNA 文库中的外源 DNA 片段是互补 DNA (complementary DNA , cDNA)。
cDNA 是由生物的某一特定器官或特定发育时期细胞内的 mRNA 经体外反转录后形成的双链 cDNA 。
cDNA 文库代表生物的某一特定器官或特定发育时期细胞内转录水平上的基因的群体,并不能包括该生物的全部基因,且这些基因在表达丰度上存在很大差异。
cDNA 文库的构建cDNA 文库的构建共分四步(图 8-2):第一,细胞总 RNA 的提取和 mRNA 分离;第二,第一链 cDNA 合成;第三,第二链 cDNA 合成;第四,双链 cDNA 克隆进质粒或噬菌体载体并导入宿主中繁殖。
图 8-2 : cDNA 文库构建流程图一、RNA 的分离cDNA 文库构建是以 mRNA 为起始材料的, mRNA 在总RNA 中所占比例很小,因此从总RNA 中富集mRNA 是构建cDNA 文库和其它应用所必需进行的步骤。
通过降低rRNA和tRNA 含量,可大大提高筛选到目标基因的可能性。
目前纯化mRNA 的方法都是在固体支持物表面共价结合固定一段由脱氧胸腺嘧啶核苷组成的寡聚核苷酸[ oligo(dT)]链,由它与mRNA 的Poly(A)尾巴杂交,从而吸附固定住mRNA ,进而将mRNA从其它组分中分离出来的。
1.mRNA 的完整性指导合成高分子量蛋白质的能力,指导合成目的多肽的能力,mRNA 的大小,总mRNA 制剂指导合成cDNA 第一链长分子的能力。
2.mRNA 的丰度高丰度mRNA :珠蛋白,免疫球蛋白,卵清蛋白,在特定细胞中占50-90% 。
低丰度mRNA :含量 0.5% 被称为低丰度或稀有mRNA 。
3.mRNA 的富集3.1按大小对 mRNA 进行分级分离3.2 cDNA 的分离级分离近年来多采用此方法,特别是大mRNA ,可避免降解mRNA , agarose 分离大小易辨。
一、CDNA基因克隆的基本原理CDNAplementary DNA)是DNA的互补序列,通过反转录酶将mRNA作为模板合成的一种DNA。
CDNA基因克隆是利用逆转录酶将mRNA逆转录合成cDNA,并通过PCR或其他方法将cDNA插入到质粒载体中,实现对目标基因的克隆。
二、CDNA基因克隆的流程1. RNA提取:首先需要从细胞中提取出总RNA,可以使用TRIzol等试剂进行RNA的提取纯化工作。
2. 反转录合成cDNA:将提取得到的RNA作为模版,利用逆转录酶进行cDNA的合成。
反转录反应通常包括RNA模版、随机引物、dNTPs、逆转录酶和缓冲液,并经过一系列温度循环反应,将mRNA 逆转录成cDNA。
3. cDNA纯化:为了避免反转录反应中产生的非特异性产物和杂质,需要对反转录反应产物进行纯化。
4. cDNA扩增:对cDNA进行PCR扩增,以获得目标基因的cDNA 片段。
PCR反应体系包括cDNA模板、引物、dNTPs、Taq聚合酶和缓冲液,通过一系列温度循环反应,扩增目标基因cDNA片段。
5. 酶切与连接:将PCR扩增得到的cDNA片段与质粒载体进行酶切,并在两者的黏端上连接。
6. 转化:将连接得到的质粒转化入大肠杆菌等细菌中,使其进行复制。
7. 筛选与鉴定:通过筛选和鉴定,选出携带目标基因cDNA片段的质粒,进行测序和分析,最终确定目标基因序列。
三、CDNA基因克隆的应用CDNA基因克隆技术已广泛应用于基因克隆、基因表达等多个领域。
在科研领域中,通过CDNA基因克隆技术可以方便快捷地获得目标基因的cDNA,实现对目标基因的研究和功能分析;在医药领域,CDNA基因克隆技术也被应用于基因治疗、蛋白表达等方面。
总结:CDNA基因克隆是一种重要的基因工程技术,通过反转录酶合成cDNA并将其插入到质粒中,可以方便地获取目标基因序列,具有广泛的应用前景。
掌握CDNA基因克隆的基本原理和流程对于开展相关实验研究具有重要意义。
cdna基因文库名词解释概述及应用场景1. 引言1.1 概述CDNA基因文库是指利用互补式DNA(complementary DNA)技术构建而成的一类基因文库,其中包含了特定细胞或组织内所表达的mRNA分子的DNA 复制品。
通过将mRNA转录为cDNA,并将其插入到合适的质粒载体中,科学家们可以获取到特定时期或特定条件下细胞中所表达的全部转录本信息。
CDNA基因文库构建技术是基于反转录酶作用原理而来,通过选取合适的引物和核苷酸,在体外将mRNA逆转录合成相应的cDNA。
这些cDNA分子可进一步克隆到质粒载体中,并在宿主细胞内扩增。
最终形成一个包含大量不同cDNA 片段的基因文库,可供后续研究使用。
1.2 文章结构本文首先会对CDNA基因文库进行详细的名词解释,包括其定义、合成过程及特点以及构建方法与步骤。
接着,将进一步讨论CDNA基因文库在不同领域中的应用场景,尤其是在基因表达研究、蛋白质研究以及新药研发方面的应用。
最后,我们将总结已有的研究成果,并展望CDNA基因文库在未来的发展前景和应用潜力。
1.3 目的本文的目的是为读者提供关于CDNA基因文库的详细解释和应用场景的介绍。
通过阅读本文,读者将更全面地了解CDNA基因文库的概念、构建过程以及其在科学研究中的重要性和广泛应用。
同时,本文也旨在展示CDNA基因文库在基因表达、蛋白质研究以及新药研发等领域所起到的关键作用,为读者理解该技术在科学研究中所扮演的角色提供深入了解。
最后,通过总结已有研究成果并展望未来发展前景,让读者对CDNA基因文库技术有一个更加清晰的认识,并认识到其仍然具有巨大的发展潜力。
2. CDNA基因文库名词解释2.1 CDNA基因文库的定义CDNA基因文库,即亦称为互补脱氧核糖核酸(complementary DNA,cDNA)文库,是一种由转录反应合成的DNA序列集合,其中包含了从细胞中提取的mRNA分子逆转录合成的互补DNA。
分子生物学研究技术Modul e 1:分子生物学研究技术cDNA文库cDNA文库,代表了生物体某一器官或组织mRNA中所有的或绝大部分的遗传信息。
其构建过程总共有5个步骤(5项技术):1、总RNA 的提取;2、mRNA的纯化;3、cDNA的合成;4、cDNA文库构建;5、基因文库筛选。
详细:1、总RNA的提取:目前常用的提取方法是异硫氰酸胍-苯酚提取法(Trizol提取法),提取步骤:(1)首先用液氮研磨材料成匀浆,加入Trizol试剂,进一步破碎并溶解细胞;(2)加入氯仿抽提,离心,收集含有RNA的水相;(3)用异丙醇沉淀,初步纯化RNA,获得样品用于下一步mRNA的纯化;(PS:实验中还常将含有RNA的细胞破碎物液通过硅胶膜纯化柱后,再通过低盐浓度下从硅胶膜上直接洗脱RNA,获得纯度较高的总RNA);总RNA的浓度、纯度测定:通过分光光度计测其OD260和OD280值,OD260为1时相当于RNA总量为40μg/ml;而OD260/OD280的比值如果在1.8~2.0之间,则表示所提取的RNA纯度较好。
2、mRNA的纯化:纯化原理,将真核细胞的mRNA分子具有5‘端帽子(m7G)和3’端poly (A)尾巴的特征结构,作为提取时的选择性标记。
纯化提取方法:常用寡-纤维素柱层析法获,该方法利用mRNA3‘末端的poly(A)尾巴的特点,当RNA流经寡-纤维柱时,在高盐缓冲液的作用下,mRNA或特异性结合到柱子上,之后再用低盐溶液洗脱mRNA,经过两次层析后可获得较高纯度的mRNA。
3、cDNA的合成:利用RT-PCR技术,常以oligo(dT)为引物,甲基化的dCTP(保证新合成的cDNA链被甲基化,防止构架克隆时被限制性内切酶切割)。
合成基本过程:以mRNA为模板链,在逆转录酶的催化下以甲基化dCTP为原料合成第一条cDNA链;之后再以第一条cDNA 链为模板,在DNA聚合酶催化下合成第二条cDNA(常用RNase H切割mRNA-cDNA杂链中的mRNA序列所产生的小片段为引物合成的第二条cDNA片段,再同过连接酶的作用连接成完整的DNA链。
[转载]基因⽂库构建的过程、原理及⽅法原⽂地址:基因⽂库构建的过程、原理及⽅法作者:蓝茶基因⽂库构建的过程、原理及⽅法1 cDNA ⽂库的构建1.1 cDNA ⽂库构建的基本原理与⽅法cDNA ⽂库是指某⽣物某发育时期所转录的全部 mRNA 经反转录形成的 cDNA ⽚段与某种载体连接⽽形成的克隆的集合。
经典 cDNA ⽂库构建的基本原理是⽤ Oligo(dT) 作逆转录引物,或者⽤随机引物,给所合成的 cDNA 加上适当的连接接头,连接到适当的载体中获得⽂库。
其基本步骤包括:RNA 的提取(例如异硫氰酸胍法,盐酸胍—有机溶剂法,热酚法等等,提取⽅法的选择主要根据不同的样品⽽定),要构建⼀个⾼质量的 cDNA ⽂库,获得⾼质量的 mRNA 是⾄关重要的,所以处理 mRNA 样品时必须仔细⼩⼼。
由于 RNA 酶存在所有的⽣物中,并且能抵抗诸如煮沸这样的物理环境,因此建⽴⼀个⽆ RNA 酶的环境对于制备优质 RNA 很重要。
在获得⾼质量的 mRNA 后,⽤反转录酶 Oligo(dT) 引导下合成 cDNA 第1链, cDNA 第2链的合成(⽤RNA 酶 H 和⼤肠杆菌 DNA 聚合酶 I,同时包括使⽤ T4 噬菌体多核苷酸酶和⼤肠杆菌 DNA 连接酶进⾏的修复反应),合成接头的加⼊、将双链 DNA 克隆到载体中去、分析 cDNA 插⼊⽚断,扩增 cDNA ⽂库、对建⽴的 cDNA ⽂库进⾏鉴定。
这⾥强调的是对载体的选择,常规⽤的是λ噬菌体,这是因为λ DNA 两端具有由12个核苷酸的粘性末端,可⽤来构建柯斯质粒,这种质粒能容纳⼤⽚段的外源 DNA。
1.2 cDNA 全长⽂库经典 cDNA ⽂库的构建虽然⾼效、简便,但⽂库克隆的⽚段⼀般较⼩,单个克隆上的 DNA⽚段太短,所能提供的基因信息很少,⼤多需要⼏个克隆才能覆盖⼀个完整的全基因的 cDNA。
为了克隆到真正的 cDNA 全长,建⽴富含全长的 cDNA⽂库具有重要意义。