關(guān)于籌建一個(gè)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室所需的儀器
一、 上游分子克隆
分子克隆技術(shù)是分子生物學(xué)的核心技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)的主要目的是獲得某一基因或DNA片段的大量拷貝,從而可以深入分析基因結(jié)構(gòu)與功能,并可達(dá)到人為改造細(xì)胞及物種個(gè)體的遺傳性狀的目的。
1. 分子克隆的基本技術(shù)路線(xiàn):
1) 分離制備目的基因或DNA片段;
2) 目的DNA與載體在體外進(jìn)行連接;
3) 重組DNA分子轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞;
4) 篩選及鑒定陽(yáng)性重組體;
5) 重組體的擴(kuò)增。
2. 分子克隆常用儀器:
儀器名稱(chēng) | 功能 |
氣浴或水浴恒溫?fù)u床 | 細(xì)菌或酵母等細(xì)胞的大量培養(yǎng) |
離心機(jī) | 少量細(xì)胞的收集 |
制冰機(jī) | 制備冰塊 |
紫外分光光度計(jì) | 核酸,蛋白濃度及細(xì)胞密度的測(cè)定 |
水浴箱 | 對(duì)樣品的衡溫處理 |
恒溫振蕩器 | 對(duì)樣品的衡溫及振蕩處理 |
電泳儀 | 目的基因的分離及檢測(cè) |
PCR擴(kuò)增儀 | 目的基因的擴(kuò)增 |
凝膠成像分析系統(tǒng) | DNA片段的觀(guān)察及影像 |
長(zhǎng)波紫外透射儀 | 從凝膠中切割目的基因 |
-80°C超冰箱 | 樣品的長(zhǎng)期保存 |
低速離心機(jī) | 大量細(xì)胞的收集 |
純水器及超純水系統(tǒng) | 去離子水及超純水的制備 |
電穿孔儀 | 大腸桿菌及哺乳動(dòng)物細(xì)胞的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)染 |
數(shù)字酸度計(jì) | 樣品pH的測(cè)量 |
二、 核酸分子雜交
核酸分子雜交技術(shù)是分子生物學(xué)領(lǐng)域中最常用的技術(shù)之一。其基本原理是具有一定同源性的兩條核酸單鏈在一定的條件下可按堿基互補(bǔ)原則形成雙鏈。由于核酸分子雜交的高度特異性及檢測(cè)方法的高度靈敏性,使其在分子生物學(xué)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用于分子克隆的篩選,基因組中特定基因序列的定量定性檢測(cè),基因表達(dá)和基因突變分析及疾病的基因診斷等。根據(jù)核酸種類(lèi)分為Southern印跡法和Northern印跡法。核酸分子雜交中常用的儀器:
儀器名稱(chēng) | 功能 |
分子雜交箱 | 核酸等樣品的雜交 |
干膠儀 | 將凝膠干燥處理便于長(zhǎng)期保存 |
短波紫外交聯(lián)儀 | 核酸固定 |
電轉(zhuǎn)膜儀 | 將核酸轉(zhuǎn)移至膜上 |
真空轉(zhuǎn)膜儀 | 將核酸轉(zhuǎn)移至膜上 |
DNA測(cè)序儀 | DNA測(cè)序 |
DNA合成儀 | 引物的合成 |
反向高壓液相色譜 | 合成引物的純化 |
離心真空干燥機(jī) | DNA或RNA樣品的濃縮干燥 |
三、 下游蛋白的表達(dá)及分離純化
目的基因能否發(fā)揮其效應(yīng),只能通過(guò)其表達(dá)有功能的蛋白質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn),因此蛋白質(zhì)的表達(dá)及分析方法成為分子生物學(xué)中必不可少的組成部分。
1. 蛋白的表達(dá)
大腸桿菌是自然界中最為人知的生物體之一。由于其具有操作簡(jiǎn)易,產(chǎn)量高和成本低廉等優(yōu)點(diǎn),使其成為蛋白質(zhì)表達(dá)的首選宿主。缺點(diǎn)是:表達(dá)缺乏翻譯后加工,得到的蛋白可能缺乏某些天然蛋白所具有的活性。酵母作為單細(xì)胞低等真核生物,具有易培養(yǎng),繁殖快,便于基因操作等優(yōu)點(diǎn),漸漸被開(kāi)發(fā)作為目的基因的表達(dá)系統(tǒng)。其中甲基酵母作為外源基因的表達(dá)系統(tǒng),可以真實(shí)地表達(dá)目的基因且能分泌產(chǎn)物到培養(yǎng)液中,有利于純化等特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用。動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:表達(dá)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)正確修飾,一般具有天然活性,但操作復(fù)雜,表達(dá)量較低,成本較高。所有的表達(dá)系統(tǒng)均各有利弊,需根據(jù)實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)需要加以選擇。
2. 蛋白質(zhì)表達(dá)所需儀器
儀器名稱(chēng) | 功能 |
發(fā)酵罐 | 宿主細(xì)胞的高密度培養(yǎng) |
超聲波破碎儀 | 宿主細(xì)胞破壁 |
Western印跡系統(tǒng) | 目的蛋白的檢測(cè) |
液閃計(jì)數(shù)儀 | 樣品放射性的檢測(cè) |
3. 目的蛋白的分離與純化所需儀器
蛋白質(zhì)的分離純化是研究蛋白質(zhì)化學(xué)組成,結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能等的基礎(chǔ)。遺傳工程中,下游的處理和分析鑒定,基因工程產(chǎn)品的制備都需要純度較高的蛋白質(zhì)。
儀器名稱(chēng) | 功能 |
蛋白質(zhì)測(cè)序儀 | 蛋白質(zhì)測(cè)序 |
質(zhì)譜測(cè)序儀 | 蛋白質(zhì)測(cè)序 |
核磁共振儀 | 蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定 |
高效液相色譜儀 | 蛋白質(zhì)的分離純化 |
離子交換色譜儀 | 蛋白質(zhì)的分離純化 |
凝膠過(guò)濾層析柱 | 蛋白質(zhì)的分離純化 |
親和色譜儀 | 蛋白質(zhì)的分離純化 |
超速離心機(jī) | 蛋白質(zhì)的分離及分子量的測(cè) |