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从凝胶中回收DNA片断,产物的纯度自然是我们考虑的第一要务。
对于大片断DNA回收,质量还包括了产物的完整与否,如果机械剪切力使得回收产物大小不一致,后果决不是你希望碰见的。
而对于较小片断回收,质量其实还包括了回收产物的浓度。
因为产物浓度太小,对后继实验同样也有影响,比如连接、标记实验等等就很不爽,往往不得不再浓缩一次,增加了操作的复杂性。
此外,极微量的纯化介质或者是某些试剂混入回收产物中也会对结果产生致命的影响。
回收率:
回收得率,是我们考虑的另一个重要参数。
由于上电泳的样品量通常都很少,电泳的过程本身也会导致样品的分散和损失,因而尽可能多的回收电泳凝胶条带中的目的片断,提高产物得率,对于后继实验来说是非常重要的。
回收率的多少通常和回收产物的大小以及量的多少有关,比如DNA片断越大,和固相基质的结合力越强,就越难洗脱,回收率就低;
又比如说,DNA的量越少,相对损失越大,回收率越低。
因此,根据情况选择不同的方法是很重要的。
值得注意的是,由于样品的大小和多少对回收率都有显著的影响,所以回收率并非是一成不变的。
其他:
操作方面,相信大家都会比较喜欢操作简单,快速,应用起来方便的方法或者产品。
比如溶胶的缓冲液中添加指示剂,可以指示溶胶的溶液pH值就是很方便的设计;
离心过柱就比离心沉淀要简单方便。
载量,就是每次回收最多能回收的产物的量。
这个自然是越大越好了,因为对于纯化柱或者一定量的纯化介质,过量的产物吸附不了就是被浪费掉的。
难免有时你需要回收比较大量的产物,大载量就很有优势——同一个片断你要用2个柱子,多郁闷啊。
二:
胶回收方法和分类
20世纪70年代是一个奠定现代分子生物学的时代,1973年冷泉港实验室的JosephSambrook和PhillipSharp发明了利用琼脂糖凝胶分离DNA和EB染料观测DNA相结合的技术。
现在,琼脂糖和聚丙烯酰胺凝胶电泳是分离、鉴定和纯化核酸和蛋白质片断的标准方法。
生物通将在后面另文讨论聚丙烯酰胺凝胶电泳片断
回收的方法,这里首先介绍的是琼脂糖凝胶电泳片断回收的常用方法:
1.柱回收试剂盒:
可谓目前最简单快速的回收方法,只需要将电泳凝胶中的产物条带切下,用溶解Buffer彻底溶解,上包埋有纯化填料的纯化柱,离心,再洗涤一次,离心后用洗脱缓冲液洗脱。
全程不过10多分钟,得到的产物溶液可以直接用于后继实验。
这个方法几乎不需要什么技巧就能得到稳定的结果,也是目前最多商品化试剂盒选择的方法。
但是这个方法不适合用于大片断的回收。
2.玻璃奶/纯化填料胶回收试剂盒:
这个方法比前面的方法更为灵活,可以根据每次回收实验时预期回收量来调整纯化填料的量,使得实验不受限于柱子的载量,也不会造成浪费。
前面的操作步骤和上者一样,将电泳凝胶的条带切下,Buffer溶解,(区别在于这里)加入纯化填料填料吸附混合,快速离心沉淀去上清,洗涤沉淀后,干燥沉淀,最后用洗脱液纯化介质中吸附的片断释放出来,离心,取上清,就是回收的产物。
这个方法适合各种不同大小的片断,特别是大片断的回收,但是操作就较前者复杂一些,涉及到多次离心沉淀和取上清,有可能会误吸了微量的沉淀;
另外干燥的程度也有点技巧,干过了不好洗脱,没干透又影响结果。
后来的改进版本有将混合了纯化介质后的凝胶溶解液加入到一种离心过滤柱上,这种柱子不带纯化填料,只有一层过滤膜,离心过滤后,填料在柱子里,溶液被甩掉,这样就避免了上述的问题。
3.低熔点琼脂糖:
传统手工操作方法之一,低熔点琼脂糖制备凝胶,电泳后切割目的条带,在TE溶液中65度保温融化,用传统的酚氯仿抽提,乙醇沉淀。
这个方法需要用到酚氯仿等有机试剂,由于乙醇沉淀需时较长,现在用的人已经不多了。
想当年经费紧张的时候,低熔点琼脂糖贵,不舍得这么浪费的,比较取巧省钱的法子就是常规琼脂糖电泳后,在目的条带前方挖槽,灌入低熔点琼脂糖,凝胶后再电泳一小会儿,等条带进入低熔点琼脂糖区域再将那块家伙切出来,就可以非常非常节约了。
除了直接酚抽低熔点琼脂糖凝胶,还有人用琼脂糖酶来消化琼脂糖凝胶,条件也相当温和,只是那酶价格并不便宜(光那酶的成本就少5-6块,还不算其他的麻烦事),多数的酶只适合用低熔点琼脂糖,问题是我不用酶也可以直接酚抽,费时间还特长,所以,并不觉得特别好用。
后来据说T家的琼脂糖酶可以用于常规琼脂糖,前提是你有办法在65度把那胶化了。
但那需要极好的耐心。
我们后面会有介绍。
后来有老师从美国回来了,才有机会尝试更好的低熔点琼脂糖——FMC(现在叫做Cambrex了)的GTG级别低熔点琼脂糖!
那才是最简单的方法呀!
洗的超级干净的电泳槽灌胶,电泳后,直接将条带切下65度保温融化,就可以直接在融化的琼脂糖—DNA混合物中加酶进行后继实验——所谓的GTG就是遗传技术级,可以在凝胶中进行各种酶反应的哦!
实验条件非常温和,非常适合大片断的回收。
4.透析带电洗脱法。
烦,简直不堪回首。
切下的条带放在充满TAE的透析带中再电泳一段时间,让DNA走出凝胶,走向溶液中,再反向电泳一会儿,将附在透析带上的DNA赶回溶液中,取溶液部分,再用TAE洗洗袋子,合并溶液后传统方法酚抽沉淀,那块胶通常还要再染色看看残留。
由于绑透析带非常难搞,只有在万不得已的非常大的片断时才会考虑的。
也是丙烯酰胺电泳凝胶产物回收的方法之一。
后来看到以色列的一个小公司GeBA有出简易透析管(生物通早在02年就有新技术专栏文章介绍的),就是将小指管两边各开一小窗,贴上透析膜,把胶块放在管中再电泳。
由于不需要绑透析带,使用方便;
而且管中溶液体积小,容易处理;
膜的面积也小吸附也少;
顿时觉得是救星。
后来貌似Pierce也推出了类似的东西,买起来更方便一点。
5.DEAE纤维素膜纸片法和其他改良法。
早期实验室最常用方法之一。
将DEAE纤维素膜裁成小条活化处理。
电泳后在目的条带前切一刀,将比条带略宽的DEAE纤维素膜插入切口,不留气泡,继续电泳一会儿,条带上的DNA被膜片截留,取出膜片冲洗后转移到离心管中加缓冲液65度保温洗脱,直到膜上没有DNA了,将溶液用酚氯仿抽提沉淀。
这个方法不适合做较大的DNA,因为洗脱比较困难。
曾经常用的另一方法是在电泳胶前挖小槽,加入缓冲液,电泳一小会儿,手提紫外监视,等条带进入槽中,还没在另一头上岸时停止电泳,吸出溶液酚氯仿抽提(加点甘油可降低DNA在溶液中的移动速度,防止那边还没全部下水,这边就已经上岸了的情况。
当然也可以挖大点的孔或者多吸几次,反正是要沉淀的,体积大些不要紧)。
不过这些方法在柱回收试剂盒推出后都渐渐要淘汰了。
毕竟比较麻烦费时间,而且回收的产物纯度也不比试剂盒——前者是纯化介质吸附DNA后彻底除去溶液,经过洗涤残留在纯化介质上的杂质,最后洗脱;
手工的方法多是用酚氯仿抽提溶液后乙醇沉淀,由于有些多糖沉淀属性和DNA相似时就容易共沉淀下来。
鉴于竞争的日趋激烈,纯化试剂价格逐渐向下,连核酸纯化领域的顶级名牌Qiagen也开始大幅度的折扣优惠,所以,有条件还是选择试剂盒,比自己慢慢摸索要更能节约宝贵的青春。
所以,这里准备将回收片断按照大小不同来分别介绍不同用途的产品:
常规片断级(DNA片段为100bp-10kb):
主流方法是柱回收试剂盒
大片段级(DNA片段>
7kb):
可选方法是玻璃奶/纯化填料胶回收试剂盒,电洗脱
小片段级(DNA片段<
100bp):
柱回收试剂盒
三、常规片断级的选择指南:
所谓常规级,即回收片段大小介于100bp和10kb之间,在这个范畴内包含了
一般的质粒或者克隆片段的回收。
主流方法是柱回收试剂盒。
1.QiaquickGelExtractionKit
品牌:
Qiagen
回收范围:
70bp-10kb
推荐指数:
价格指数:
(50包装1,350,250包装6,372,约27元/反应,现有半价活动,价格非常
可亲!
)
特点:
.高达80%回收率
.操作快速简单,3步完成70bp-10kb片段的回收
.提供三色指示剂的电泳上样loadingBuffer,方便判断和操作
.回收产物纯度高,可用于同位素或荧光测序、芯片分析、连接转化、酶切、标记、PCR、显微注
射、体外转录等后继实验
使用心得:
Qiaquick最引以为傲的就是非常稳定的质量,高回收率和方便的步骤。
产品质量的稳定可靠,一向是实验首要条件。
毕竟,实验步骤是环环相扣的,每一步出现问题都会导致后患无穷,费时费力,还更费钱,对心情更是一种折磨。
用试剂盒不就图省事和可靠吗?
从核酸纯化领域起步的Qiagen,在全球实验室都享有极好的口碑,是值得信赖的选择。
因为Qiagen有强大的研发队伍,精益求精优化实验操作的每一环节,绝非普通临摹制品、仿制品可比。
以回收率为例,我们前面提到,由于样品的大小和多少对回收率都有显著的影响,所以回收率并非是一成不变的。
所以Qiagen以严谨的态度提供多种条件下的详细介绍:
使用QIAquick回收之前和回收之后再混合的DNA片段(大小已指出)。
对所有尺寸的片段均获得了接近80%的回收率。
A1–5:
回收之前;
P:
回收之后再混合。
样品使用1.5%琼脂糖凝胶分析(TAEbuffer)。
B1–3:
回收之后混合。
样品于3.5%高分辨琼脂糖凝胶上分析(TAEbuffer)。
M:
pTZ-HinfImarker。
记得《分子克隆II》里曾经说少于500ng的DNA几乎没有回收价值,看看上表就可以发现,现在的技术发展,即使是少到100ng的DNA还有70%的回收率呢!
而且操作方法还很简单。
虽然是几乎不需要实验技巧的简单操作,如果你注意到一些小技巧还是很有帮助的。
DNA回收纯度取决于纯化介质对DNA吸附的特异性、洗涤杂质是否彻底。
而DNA回收率和浓度则与elutionbuffer的体积,以及buffer在柱子上停留的时间有关。
较大的洗脱体积可以提高回收率,充分洗脱,但是会造成产物浓度太低不好用。
比如100-200ul的洗脱液可以彻底洗脱纯化柱吸附的DNA,不过考虑到后继实验的方便,Qiaquick建议使用50ul的洗涤液,正对加入膜中央(避免加在管壁上而不能充分接触纯化介质),可以完全浸润回收柱上的纯化膜。
最低建议采用30ul洗脱液,但是可能会降低回收率。
有人试过用15—25ul洗脱2次,觉得这样第一次浓度高第二次比较充分,其实没有必要,只要适当延长在柱上停留的时间,就有助于提高得率——Qiagen的Proto
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