1、一个标准的分子生物学实验室应该具备哪些硬件和软件? 答:一个标准的分子生物学实验室应包含以下部分: 实验室(24-25℃)、仪器分析室(精密光学)、离心机室、细胞培养室、放射性核素操作室、冷室(4℃-8℃)、暗室(自显影、32P、蛋白)、消毒室、洗涤室、水处理室、恒温室(16℃,37℃)、动物饲养室等。 2、离心机都有哪些?划分依据?
答、普通离心机: 最大转速为6000r/min、最大离心力为6000g
高速离心机: 最大转速为25000r/min、最大离心力为89000g 超速离心机: 最大转速为90000r/min、最大离心力为694000g 离心机分类依据:
高速离心机是指转速高达20000到25000r/min,主要用于生物大分子的微量操作。超速离心机以其能超过500000g(75000r/min,r=8cm)的离心力。 普通离心机转速在6000r/min,最大离心力6000g。 3、实验室常规的仪器设备? 答:温度控制系统:应该具备不同温控级别的冰箱,其中最常使用的有:4℃, -20℃,-80℃冰箱; 37℃温箱;烤箱;100℃水浴摇床;水的净化装置;消毒设备;计量系统:常用的电子天平等,可调式微量移液器等、PH计、紫外可见分光光度计;其他设备:微波炉,真空加热干燥箱,电泳凝胶干燥器,凝胶呈像系统等。
4、核酸纯化的试剂有哪些?都有什么作用,原理是是么?如何辨别酚是否能使用?不能使用的原因是什么?加入八羟基喹啉的作用是什么?β-巯基乙醇的作用又是什么?水饱和酚和TE饱和酚分别用在提取什么核酸上?酚怎么保存? 答:
①核酸纯化过程中涉及到的主要试剂:酚,氯仿,异无醇。 酚:可有效地变性蛋白质,但是不能完全抑制RNA酶活性,而且酚能溶解10-15%的水,从而能溶解一部分poly(A)RNA。
氯仿:变性蛋白质,能加速有机相与液相分层,去除植物色素和蔗糖。 异无醇:异戊醇可以降低表面张力,减少在去除蛋白质过程中产生的泡末,另外,异戊醇有助于分相,使离心后的上层含DNA的水相、中间的变性蛋白相及下
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层有机溶剂相维持稳定,最后用氯仿处理,是去除核酸溶液中的迹量酚。用乙醚处理,可去除迹量氯仿。
③酚如果无色透明可以使用,变色(结晶曾现粉红色或黄色)则不可以使用。因为:酚已经被氧化而成醌、二酸,酚氧化物可破坏核酸的磷酸二酯键,并引起DNA链的交联。
⑤加入八羟基喹啉的作用:减少酚的氧化;提供颜色指示(黄色), 使酚抽提时分层界面易于鉴别, 同时也指示酚的储存时间与质量;抑制RNA酶的活力;螯合金属离子并抑制DNA酶作用。
⑥β-巯基乙醇:是还原剂减少酚被氧化。 ⑦水饱和酚用在提RNA; TE饱和酚用在DNA。
⑧蒸馏酚要装入棕色试剂瓶中,4℃保存一个月。
乙醇的作用:核酸盐可被一些有机溶剂沉淀,通过沉淀可浓缩核酸, 加乙醇的目
的就是沉淀核酸。
5、沉淀核酸加什么阳离子?提取那一种核酸加什么离子?作用原理是什么? 答:①核酸是多聚阴阳离子的水溶性化合物,它与纳、钾、镁、形成的盐在许多种有机溶剂中不溶解,但也不会被有机溶剂变性,形成两相。 ②氯化纳用于沉淀提取液里含有SDS的DNA样;
醋酸铵:反转录酶、DNA聚合酶、Tag酶、以及末端转移酶和磷酸化酶等催化的生化反应,为去除未掺入的dNTP和NTP,普遍使用铵离子沉淀核酸,但是铵盐是T4噬菌体多核苷酸激酶的抑制剂!在DNA需要进行磷酸化和末端补平反应时,不能采用铵盐沉淀; 氯化锂:在0.8mol/L LiCl的强离子浓度条件下,可溶解tRNA与5S RNA, 而大分子量的mRNA、rRNA则不溶解,可通过离心进行分离,常用于mRNA提取。
氯化镁:Mg2+是核酸沉淀中的有效离子, 当核酸浓度低于0.1ug/ml 或长度小于100个核苷酸时,加入10mM/L M 2+可明显提高核酸沉淀的回收率。 醋酸钾:沉淀效果和醋酸钠相同,但是核酸的钾盐形式很难溶于含有SDS的溶液,所以,如果在提取核酸的缓冲液中有SDS时,不易采用。 6、沉淀核酸常见的温度,时间,离心转速和时间通常在什么范围之内? 答:①一般条件下的DNA沉淀,使
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用0 ℃冰水,10~15分钟可达到实验的要求。 ②大多数的DNA沉淀可在0~4℃,12000g离心10分钟即可,对于浓度低于20ng/ml的DNA沉淀,上述离心条件也可以完成。如DNA片段小于100个核苷酸时,则需要超速离心;27000r/min,1-2小时,4 ℃条件下进行。如果对于pg水平的核苷酸,则应该加入tRNA作为载体进行共沉淀。 7、为什么要用乙醇沉淀核酸?
答:沉淀DNA时,乙醇是首选的有机溶剂,它对盐类沉淀少,DNA沉淀中所含的迹量乙醇易蒸发去除。在适当的盐离子浓度下,2倍体积的95%乙醇可有效沉淀DNA,对于RNA,则需要将乙醇的量增加2.5倍
8、核酸的定量,定量的原理是什么?纯度,完整性有哪些手段评价?核酸如何保存?
答:①组成核酸分子的碱基,均具有一定的吸收紫外线特性,最大吸收值在波 长250~270nm之间,利用这一特性可以用紫外分光光度法定量测定核酸。在波长260nm紫外线下,1 OD值的光密度相当于双链DNA浓度为50ug/ml;单链DNA或RNA为40ug/ml;单链寡核苷酸为20ug/ml。可以此来计算核酸样品的浓度。 ②分光光度法即可测定核酸的浓度,也可确定核酸的质量。A260/280的比值:DNA为1.8, 如果比值高于1.8,说明DNA制剂中有RNA存在;如果比值低于1.8,说明污染有蛋白质或提取过程中残留的酚等,RNA样品OD 260/280的比值小于2 ③完整性可以用琼脂糖凝胶电泳检测,在有标准Marker存在下,通过电泳跑出的条带多少、大小可以比对提取的核酸是否完整。
④DNA:最好是溶于TE中于4℃保存,其中EDTA是通过整合金属2价离子,来抑制DNA酶的活性。TE的pH为8,是为了减少DNA的脱氨反应,放在-70 ℃能保存5年以上。
RNA:溶于0.3mol/L醋酸钠(pH5.2)或双蒸消毒水中,储放于-70 ℃。长期保存可以以沉淀的形式储存于乙醇中,在-20℃的情况下,非常安全。 9、何为限制性内切酶?分类?各个类型的特点?常用的主要二是型限制性内切酶有哪些特点?
答:①核酸限制性内切酶:是一类能识别双链DNA中特定碱基顺序的核酸水解 酶。这些酶都是从原核生物中发现的。 ②分为I、II、III
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③I型酶:属于复合功能酶,兼有修饰和切割DNA两种特性,需要Mg 2+、ATP和S-腺苷酰甲硫氨酸作为辅助因子,在DNA降解时伴随有ATP的水解。即它具有核酸内切酶、甲基化酶、ATP酶、和DNA解旋酶四种活性。若酶的识别位点上两条DNA链均未甲基化,就能行使内切酶功能,切割DNA;如果一条DNA链上被甲基化,这个酶就发挥修饰功能,使另一条DNA链甲基化。显著特点:在DNA链上的识别位点和切割位点不一致! III型酶:与I型限制性内切酶的特性类似,也有甲基化功能,但是无ATP和DNA解旋酶活力。不同的是它能在DNA链上的特异位点切割,其切割位点在识别位点以外。所以,应用价值不大。 II型酶:通常指的是DNA限制性内切酶,
? II型酶分别由限制酶和修饰酶两种不同的酶组成。
? II型限制酶分子量小,需要Mg2+作为催化反应辅助因子,它们能识别双链 DNA的特异序列,并在这个顺序内进行切割,产生特异的DNA片段。 ? 识别序列一般为4~6个碱基对,识别的顺序为反转重复序列,且富含GC。 ? II型DNA限制性内切酶的靶序列大小决定了它切割DNA后产生DNA片段
的长短。若DNA链上的碱基随机分布,在一条很长的DNA链上,对于识别4个核苷酸的内切酶,平均44个核苷酸长度就出现一个靶序列;
? II型DNA限制性内切酶切割双链DNA后产生三种不同的切口:1)在识别 顺序的对称轴上,对双链同时切割形成平末端;2)在识别顺序的双侧末端切割DNA双链,于对称轴的5`末端切割产生5`端突出的粘性末端(EcoR I);3)反之,产生3`端突出的粘性末端(如PstI)。
? II型DNA限制性内切酶不具有甲基化修饰活性,这一功能由相应的修饰酶 承担。它们识别同一DNA特定序列,发挥不同的作用。 ? 一些特殊性质的少数II限制性内切酶:
1、异源同工酶,也称同裂酶:是不同来源分离出来的不同酶,但是具有相同的识别序列,切割DNA的方式可以相同,也可不同。
2、Subset酶:识别与切割顺序相互有关的酶,如:Smal的6个核苷酸序列中包含有HpaII的四个核苷酸序列
3、远距离裂解酶:这类酶的识别位点与切割位点不一致,它们在某一核苷酸区域与识别序列相结合,然后滑行到识别序列以外的另一个位点进行切割,这一
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特性与I型酶类相似,但是,它的切割位点与识别位点是一定的,而且没有I型酶那么远,一般为10个碱基左右。
4、可变酶:这类酶是II型酶中的一个特例,它们的识别序列中的1个或几个核苷酸是可变的,并且其识别序列一般大于6个碱基。
II酶酶通常指的是DNA限制性内切酶,II型酶分别由限制酶和修饰酶两种不同的酶组成。 II型限制酶分子量小,需要Mg2+作为催化反应辅助因子,它们能识别双链DNA的特异序列,并在这个顺序内进行切割,产生特异的DNA片段。II型限制酶的识别序列一般为4~6个碱基对,识别的顺序为反转重复序列,即具 有180℃的旋转对称性,且富含GC。
10、二型限制性内切酶酶切之后会产生什么样的末端?并图示出来?3突起,5突起,平端?
答:①II型DNA限制性内切酶切割双链DNA后产生三种不同的切口:1)在识别顺序的对称轴上,对双链同时切割形成平末端;2)在识别顺序的双侧末端切割DNA双链,于对称轴的5`末端切割产生5`端突出的粘性末端(EcoR I);3)反之,产生3`端突出的粘性末端(如PstI)。
②平端Alu I: AGTGCGTAG↓CTCGCGTAGT TCACGCATC GAGCGCATCA 5‘端突起的黏性末端
EcoR I: 5’-AGTGCG AATTCGCGTAG-3’ 3’-TCACGCTTAA GCGCATC-5’ 3`端突出的粘性末端 Pst I酶切:
5’-TAAGTGCTGCA GGCGT-3’ 3’-ATTCACG ACGTCCGCA-5’ 11、限制性酶切缓冲体系化学成分,其作用?加牛血清白蛋白的作用?反应温度通常是多少?酶切时间与酶量身什么关系?怎样计算?酶多加或者少加有什么关系?为什么要定在50微升?200微升行不行?加EDTA为什么能终止反应?部分酶切? 答:①反应缓冲液的成分主要是:Tris.Cl、NaCl和Mg 2+,内切酶都需要Mg 2+ 作为辅助因子,Buffer 的pH一般为7.2-7.6之间。
②有的限制性内切酶的反应需要BSA,加小牛血清的作用是稳定酶的构象 ③绝大多数限制性内切酶的反应温度为37℃。
④酶解时间可通过加大酶量而缩短。酶量少,可通过延长酶解时间以达到完全酶解DNA的目的。同时与加入的DNA量也有关。
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⑤酶的量根据酶催化活性和DNA的量来计算:酶的活性单位是1小时内在50ul容积中,酶解1ug DNA所需要的酶量,那么先测定所要酶切的DNA样的量X微克,那么酶溶液的量为:X乘以酶活性单位就等于所加酶体积。加入的酶量或容积不能超过反应总体积的10%。
⑥可以通过加入EDTA来终止酶切,因为EDTA为镁离子的螯合剂,从而使酶失去活性终止酶切。
⑦部分酶切就是利用上一原理,通过在一定时间内加入EDTA来中断酶切实现。部分酶切即原本DNA链上有2个酶切位点,但是我们想只在一个位点酶切,而另外一个位点不发生酶切,可以调整加入EDTA的时间实现部分酶切。 12、影响电泳的四大因素?不同构型的DNA在电泳时的迁移速率关系?琼脂 糖凝胶电泳中EB染色原理?借助什么工具检测? 答:①分子大小、电荷多少、颗粒形状、空间构型。
②质粒DNA存在闭环( I型, CC), 单链开环(II型, OC), 线型(III型, L)。三者之间的迁移率,一般为I型>III型>II型。
③溴化乙锭(ethidium bromide, EB)是一种荧光染料,扁平分子,可以嵌入核酸双链的配对碱基之间,在紫外线激发下,发出红色荧光。激发荧光的能量来至两个方面,一是核酸吸收波长为260nm的紫外线后将能量传送给溴乙锭,二是结合
在DNA分子中的EB本身,主要吸收波长为300nm和360nm的紫外线的能量,两方面的能量,最终激发EB发射出波长为590nm的可见光谱红橙区的红色荧光。 染色一般是在凝胶或电泳缓冲液中加入终浓度为0.5 ug/ml 的EB;染色10 min;EB见光易分解,所以保存在棕色试剂瓶中4℃储存。(备注:视题的分值答题,小题只需简略,答题详尽)
④借助于凝胶成像系统来检测电泳情况,在紫外光(波长为300nm)下照射激 发荧光,并且拍照。
13、质粒DNA提取后会出现几中情况?3种带个代表什么,分别在什么位置? 答:①在提取质粒后,视操作人员的技术熟练程度可分为3中情况:质粒DNA存在闭环( I型, CC), 单链开环(II型, OC), 线型(III型, L)。
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②在电泳时三者之间的迁移率,一般为I型>III型>II型。所以在琼脂糖电泳后在凝胶(自点样孔往下依次排列为)单链开环的质粒----线性质粒-----闭合环状质粒。
14、电泳缓冲液PH范围,此时核酸带什么电荷,电泳是往那一电极移动?点样点在那一电极,电极怎么接?
答:①琼脂糖凝胶电泳的PH范围在8.0-8.3,此时由于外界PH值大于核酸分子的PI值,核酸带负电荷,在电泳时往正极移动。
②样品点在靠电源负极,外接电源,黑色线接负极,红色线接正极。 15、两种指示染料的名字,分子量各是多少?优缺点?
答:溴酚蓝(bromophenol blue,Bb): 分子量为670道尔顿,呈蓝紫色,在不同浓度的凝胶中,迁移速度基本相同,它的分子筛效应小,近似于自由电泳,故被普遍用作指示剂,在0.6%,1%,2%的琼脂糖凝胶电泳中,其迁移率分别与1KB,0.6KB和0。15KB的双链线性DNA片段大致相同。
二甲苯青蓝(xylene cyanol, Xc)): 分子量为554.6道尔顿,呈蓝色, 携带电荷比溴酚蓝少,在凝胶中迁移率比溴酚蓝慢,在5%的PAGE和含7-8mOL/L尿素PAGE胶中迁移率分别相当于260mer和130mer的寡核苷酸。
16、聚丙烯酰胺凝胶电泳的原理,分辨范围是多大?琼脂糖胶的分辨率?跟琼脂糖凝胶电泳的差别?
答:与SDS结合的蛋白质的构型发生变化,在水溶液中SDS-蛋白质复合物都具有相似的形状,使得SDS-PAGE电泳的泳动率不再受蛋白质原有电荷与形状的影响。因此,各种SDS-蛋白质复合物在电泳中不同的泳动率只反映了蛋白质分子量的不同。这就是SDS-PAGE的原理。
① 聚丙烯酰胺凝胶电泳适合于低分子量蛋白质(低于100道尔顿)、寡聚核苷酸的分离和DNA的序列分析。聚丙烯酰胺凝胶的孔径小,可分离小片段DNA(5-500bp),效果最好,聚丙烯酰胺凝胶电泳具备分离相差一个核苷酸的不同DNA片段的特性。
琼脂糖凝胶的孔径大,可以分离长度为100bp至60kb的DNA分子。 区别:DNA电泳一般使用的都是琼脂糖凝胶电泳,电泳的驱动力靠DNA骨架本身的负电荷。
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聚丙烯酰氨(PAGE)凝胶电泳用于蛋白质与寡糖核苷酸的分离。电泳的驱动力靠与蛋白质结合的SDS上所携带的负电荷。蛋白质电泳(一般指SDS-PAGE)
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