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DNA的细胞化学

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DNA的细胞化学

高熹 1120152430（李安一）

（北京理工大学生命学院16121501班）

摘要：富尔根氏反应（Feulgen′s reaction）指由R.Feulgen和H.Rossenbeck于1924年提出的鉴定DNA的细胞化学反应。Feulgen是专一染DNA的反应，是一种经典的细胞化学的方法，该次实验以洋葱鳞茎为材料，通过洋葱鳞茎细胞的染色掌握Feulgen的基本操作。

关键词：Feulgen反应；DNA；细胞化学

1 引言

显示DNA的传统方法是富尔根（Feulgen）反应，切片先用稀盐酸处理，DNA经弱酸（1mol/L HCL）水解后，在60℃条件下使DNA分子中脱氧核糖与嘌呤之间的连接打开，脱氧核糖的一端释放出醛基，并在原位与Schiff试剂反应生成紫红色产物。原理同PAS反应，使细胞核DNA显紫红色。在此过程中RNA不受影响，故染色具有DNA特异性。准确的温度和盐酸浓度，适宜的水解时间是成功的关键。水解过度或不足均降低染色强度。

DNA是由许多单核苷酸聚合成的多核甘酸，每个单核苷酸又由磷酸、脱氧核糖和碱基构成。DNA经1mol/L盐酸水解，其上的嘌呤碱和脱氧核糖之间的双键打开，使脱氧核糖的第一碳原子上形成游离的醛基，这些醛基与Schiff试剂反应。Schiff试剂是碱性品红和偏重亚硫酸钠作用，形成无色的品红液，当无色品红与醛基结合则形成紫红色的化合物。因此凡是有DNA的地方，都能显示紫红色。紫红色的产生，是由于反应产物的分子内含有醌基，醌基是一个发色基团，所以具有颜色。材料不经过水解或预先用热的三氯醋酸或DNA酶处理，得到的反应是阴性的，从而证明了Feulgen反应的专一性。

图1 Feulgen反应

Feulgen反应通常用稀酸进行水解，但水解的时间一定要适当。如水解时间不够, 反应就会变弱；如水解时间过长。或水解地过于剧烈，则脱氧核糖也易掉下来，反应也会减弱。Feulgen反应成功与否的一个非常关键的因素，就是schiff试剂的质量。有一大类试剂均称为碱性品红，它们实际上是由几种产品分别组成的。因此只能选用注明“DNA染色反应用”。漂洗时，所用的亚硫酸水，最好在每次实验前临时配制，以便保持较浓的SO2。未经水解的对照切片在schiff试剂中最多不要超过1 h (40分钟即可)，时间过长，试剂本身的酸性也会使DNA水解，从而出现假的正反应。

2 实验器材及材料

2.1 器材

显微镜，恒温水浴箱、温度计、解剖针、酒精灯、试管、烧杯、载玻片、盖玻片、吸水纸。

2.2 材料

洋葱鳞茎。

2.3 试剂

2.3.1 1mol/L盐酸

取82.5ml密度1.19g/ml的浓盐酸加蒸馏水至1000ml。

2.3.2 Schiff试剂

称取0.5g碱性品红加入到100ml煮沸的蒸馏水中（用三角烧瓶），时时振荡，继续煮5min（勿使其沸腾），使之充分溶解。然后冷却至50℃时用滤纸过滤，滤液中就加入10ml 1mol/LHCl，冷却至25℃时，加入0.5g Na2S2O5（偏重亚硫酸钠），充分振荡后，塞紧瓶塞，在室温暗处静置至少24h（有时需2～3d），使其颜色退至淡黄色，然后加入0.5g活性炭，用力振荡1min，最后用粗滤纸过滤于棕色瓶中，封严瓶塞，外包黑纸。滤液应为无色无沉淀，贮于4℃冰箱中备用。如有白色沉淀，就不能再使用，如颜色变红，可加入少许偏重亚硫酸钠或钾，使之再转变为无色时，仍可使用。

2.3.3 亚硫酸水

取200ml自来水，加入10ml10％偏重亚硫酸钠（或钾）水溶液和10ml 1mol/L

HCl，三者于使用前混匀。

3 实验步骤

3.1 实验组

（1）将洋葱鳞茎内表皮放在1mol/L HCl中，加热到60℃水解8～10min。

（2）蒸馏水水洗。

（3）Schiff试剂遮光染色30min。

（4）用新鲜配制的亚硫酸水溶液洗3次，每次1min。

（5）水洗5min。

（6）显微镜观察。

3.2 对照组

（1）Schiff试剂遮光染色30min。

（2）用新鲜配制的亚硫酸水溶液洗3次，每次1min。

（3）水洗5min。

（4）显微镜观察。

4 实验结果

图2 实验组结果图

图3 对照组结果图 5 结果分析

我们通过实验组的结果图，可以明显观察到细胞内中有DNA的部位，集中在细胞核，有紫红色的阳性反应，但是我们可以同时观察到部分细胞的细胞质中也有一部分紫红色，通过分析一种可能的情况是时间过久，造成DNA水解过度，游离的核苷酸漂移到细胞质中，造成染色浅或不均一。而在对照组中，通过显微镜我们观察到了细胞出现了质壁分离，细胞中原生质皱缩严重，同时，由于没有盐酸的加入的水解作用存在，故没有游离的醛基的存在，细胞核出现了深紫色。

6 实验反思

本次实验中需要反思的有实验步骤中给出的水洗5min时间过长，造成很多细胞内颜色过淡，旁边很多组由于水洗时间过长直接没有观察到实验结果中的颜色，我们组的结果只能在玻片边缘地区寻找到染色较深的细胞进行观察，以后对实验步骤要有一定的思考。接着是盖盖玻片片的时候要一次盖好，否则会造成少部分的细胞重叠的现象。

7 参考文献

[1]李枫, 沈瑞莲. 大鼠肝脏常规Feulgen反应最佳反应条件的定量探讨[J].

解剖学杂志, 2000, 23(5):485-486.

[2]侯艳香, 任来峰. 蟾蜍血细胞内DNA显示的孚尔根反应[J]. 延安大学学报:医学科学版, 2015, 13(4):9-10.

[3]黄荣祥, 余岚岚, 朱晨雁,等. Feulgen-EA双重染色固定液应用评价[J]. 检验医学, 2017, 32(8):704-708.

[4]王崇英, 高清祥. 细胞生物学实验[M]. 高等教育出版社, 2011.

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dna粗提取的原理

dna粗提取的原理

dna粗提取的原理

DNA粗提取是一种常见的实验方法，用于从生物样本中获得DNA。其原理是利用不同生物组织中DNA的特性差异，通过物理和化学方法将DNA分离出来。

DNA粗提取的步骤通常包括细胞破碎、去除蛋白质和其他杂质、酒精沉淀和洗涤等几个主要过程。

首先是细胞破碎的步骤。细胞破碎是将生物样本中的细胞破坏，释放出细胞内的DNA。常用的方法有机械破碎、化学破碎和酶解等。机械破碎通常使用搅拌器、超声波或高压机械等设备，将细胞物质破碎，使DNA释放到溶液中。化学破碎则通过添加化学试剂，破坏细胞膜和核膜，使DNA释放出来。酶解则是利用特定酶的作用，降解细胞膜和核膜，使DNA暴露在外。

接下来是去除蛋白质和其他杂质的步骤。由于DNA通常与蛋白质和其他杂质紧密结合在一起，需要将其分离。一种常用的方法是添加蛋白酶K，使蛋白质降解，并加入盐溶液，使DNA沉淀。通过离心将沉淀的DNA和上清液分离。此外，还可以使用蛋白酶、酸、酶等方法去除蛋白质和其他杂质。

然后是酒精沉淀的步骤。在DNA溶液中加入等体积的冷酒精，使DNA沉淀出来。酒精沉淀的原理是DNA在酒精中的溶解度较低，会沉淀到底部。通过离心，将沉淀的DNA分离出来。

最后是洗涤的步骤。酒精沉淀后的DNA通常还会残留有一些盐和其他杂质，需要进行洗涤。洗涤可以使用乙醇或其它洗涤缓冲液，将DNA沉淀物溶解并去除杂质。洗涤后，再次使用酒精沉淀将DNA沉淀下来，最后用纯水溶解DNA。

DNA粗提取的原理是基于DNA与其他生物分子的物理和化学性质的差异。通过破坏细胞结构，使DNA释放到溶液中；通过添加试剂，去除蛋白质和其他杂质；通过酒精沉淀和洗涤，将DNA分离出来。这种方法简单、快速，并且可以获得较高质量的DNA样品，适用于后续的分子生物学实验。

DNA和RNA的修饰及其功能研究

DNA和RNA的修饰及其功能研究

DNA和RNA的修饰及其功能研究

DNA和RNA是生命中重要的核酸分子，它们负责信息的传递和遗传。然而，即使在同一种细胞中，不同的基因在不同的时间和空间中被表达。这表明基因表达可以被细胞内部和外部的信号机制调控。最近的研究表明，DNA和RNA的修饰是基因表达的重要调控机制之一。在这篇文章中，我们将讨论DNA和RNA的修饰及其功能。

DNA的修饰

DNA是人类基因组的基础，由四个碱基（腺嘌呤，胸腺嘧啶，鸟嘌呤和胞嘧啶）构成。然而，DNA不仅仅是由碱基组成的简单链式结构。它还包含一些化学修饰物，例如：甲基化、羟甲基化、乙酰化、磷酸化等。这些化学修饰可以影响基因表达，并在表观遗传学中扮演关键角色。

甲基化是DNA最常见的化学修饰。在人类基因组中，约70-80%的CpG岛（富含CpG碱基的DNA区域）处被甲基化。这种修饰可以调节基因表达，通常在非编码区域发挥功能。另外，甲基化也与一些人类疾病有关，如肥胖症和某些癌症。

除了甲基化，羟甲基化也是一种常见的DNA修饰。羟甲基化是替换胸腺嘧啶的一种化学修饰，它通常在特定的非编码区域发挥功能。羟甲基化可以调节某些细胞的分化和成熟。

DNA的乙酰化和磷酸化也是重要的DNA修饰。乙酰化通常在染色质的编码区域上发挥作用，可以影响基因表达。磷酸化是一种与细胞周期、DNA修复等过程有关的化学修饰。

RNA的修饰

与DNA类似，RNA也可以被不同类型的化学修饰所改变。这些修饰通常出现在已转录的RNA分子中。过去，RNA主要被认为是信息分子，但最近的研究表明它还具有调控基因表达的功能。

RNA的甲基化是一种最常见的RNA修饰。它通过向RNA核苷酸中加入甲基基团而实现。RNA甲基化可以影响RNA的稳定性和转录后修饰。此外，RNA还可以被磷酸化和乙酰化等化学修饰。

除了化学修饰，RNA还可以通过其他方式进行修饰和调控。例如，RNA空间结构的调控可以通过RNA折叠和结合蛋白质实现。此外，一些非编码RNA甚至可以通过控制蛋白质与mRNA的结合来影响翻译后修饰。

dna变性的名词解释

dna变性的名词解释

dna变性的名词解释

DNA变性是指在细胞生物体内，DNA分子的化学结构或序列发生改变的现象。DNA是生物体内负责遗传信息传递的分子，它是由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶）以特定顺序排列组成的双螺旋结构。DNA变性可以包括碱基序列的改变、DNA链断裂、DNA碱基的数目增加或减少等多种形式。

DNA变性的影响和原因非常广泛，以下是几个常见的DNA变性现象及其可能的原因：

1. 点突变：是DNA序列中的一个或几个碱基发生突变，导致其序列发生改变。这种变异可以是碱基替换、碱基缺失、碱基插入等方式，可能是由化学物质、辐射、化学物质、病毒或细胞内自然修复机制故障等引起。

2. 缺失突变：指DNA中一个或多个碱基被切除或丢失，导致DNA链断裂或错配。这种突变可能由DNA复制错误、辐射、化学物质等引起，也可能是由于DNA修复机制故障引起。

3. 插入突变：指额外的碱基被插入到DNA序列中，导致序列发生改变。这种变异可能由DNA复制错误、病毒、转位子等引起。

4. 基因重组和基因重排：基因重组是指DNA分子中的两个或多个片段重新组合的过程，通常发生在细胞的有丝分裂或减数分裂过程中。基因重排是指某个基因内部的DNA顺序发生改变，导致基因产物的结构或功能发生变化。这些过程对维持生物体基因组的多样性和功能的表达具有重要的作用。

DNA变性对生物体的影响非常重要，可以导致细胞功能的变化、基因表达的改变以及疾病的发生。在自然界中，DNA变性是生物进化和适应环境的重要推动力量，通过基因突变和修复等机制，生物体能够适应环境的变化。然而，一些外部因素如化学物质、辐射等也可能导致DNA变性，从而引起细胞的突变和疾病的发生。

总之，DNA变性是DNA分子的结构或序列发生改变的现象，包括点突变、缺失突变、插入突变、基因重组和基因重排等多种形式。DNA变性对生物体具有重要的影响，可以导致细胞功能的变化、基因表达的改变以及疾病的发生。

重组DNA的化学转化与蓝白斑筛选

重组DNA的化学转化与蓝白斑筛选

重组DNA的化学转化与蓝白斑筛选

实验目的

1.掌握

重组DNA的化学转化的实验原理及操作过程。

2.熟悉

蓝白斑筛选的原理及鉴定重组转化子的方法。

实验原理

1.化学转化

转化是指将外源DNA导入细菌、真菌的过程，使外源DNA在宿主细胞内进行复制和表达。将感受态细胞和外源DNA混合物冰浴后，经42℃短时间的热激处理，感受态细胞液晶结构的细胞膜表面产生裂隙，有利于感受态细胞吸收摄取DNA复合物。因此，外源DNA通过吸附、转入、自稳进入细胞内，从而得以复制、表达。

2蓝白斑筛选

蓝白斑筛选是筛选重组子的一种方法，是根据载体的遗传特征筛选重组子，主要为α-互补与抗生素基因。在添加有X-gal、IPTG和相应抗生素的培养基上，未含有重组质粒的菌落因为没有抗生素抗性，不能生长，而含有重组质粒的菌落是白色的，含有非重组质粒的菌落是蓝色的，以颜色为依据直接筛选重组子。培养基中的IPTG可诱导载体Lac操纵子DNA区段合成β-半乳糖苷酶氨基端片段，该片段可与宿主细胞编码的缺陷型β-半乳糖苷酶实现基因内互补（α互补）。实现α互补的细菌涂布在含有X-gal生色底物的培养基上，可形成蓝色菌落，外源DNA插入质粒的多克隆位点后可破坏α互补作用，将产生白色菌落。

实验器材

高温高压灭菌锅、超净工作台、移液器、移液器吸头、恒温摇床、恒温培养箱、三角瓶、培养皿、离心机、制冰机、涂布棒、连接体系（重组DNA pUC19-3055）等。

实验试剂

（1）大肠杆菌感受态细胞。

（2）培养基：LB，LA。

（3）溶液：20mg/ml X-gal溶液（5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷），50mg/ml IPTG溶液（异丙基硫代半乳糖苷），100mg/ml Amp溶液（氨苄青霉素）。

实验操作

（1）从-80℃冰箱中取出大肠杆菌感受态细胞，放置于冰上融化。

（2）将10μl的连接体系加入已融化的感受态细胞中，混匀后冰浴20min。