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核酸凝胶电泳-2

2020.9.08
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

二、核酸电泳的指示剂与染色剂
【指示剂】
电泳过程中,常使用一种有颜色的标记物以指示样品的迁移过程,核酸电泳常用的指示剂有两种:溴酚兰,呈蓝紫色;二甲苯青,呈蓝色。溴酚蓝分子量为670道尔顿,在不同溶液凝胶中,迁移速度基本相同,其分子筛效应小,近似自由电泳。在0.6%、1%、2%的琼脂糖凝胶电泳中,溴酚蓝的迁移率分别与1kb 0.6kb 0.15kb的双链线性DNA片段大致相同。在5%的PAG和含7~8mol/L尿素PAG中,分别与65mer和35mer的寡聚核苷酸迁移率相同。
二甲苯青的分子量为554.6道尔顿,其荷电量比溴酚蓝少,在凝胶中迁移率比溴酚蓝慢,在0.1%琼脂糖凝胶电泳中迁移率相当于4kb的双链线性DNA片段。在5%的PAG和含7~8ml/L尿素PAG中迁移率分别相当与260mer和130mer的寡核苷酸。

指示剂一般加在电泳上样缓冲液中,为确保进入样品孔中,还需加入适量的蔗糖,甘油或聚蔗糖400以增加密度。
【染色剂】
电泳后,核酸需经染色才能显色出带型,常用以下核酸染色剂:
1、溴化乙锭(ethidium bromide, EB)
最常用的核酸荧光染料,可嵌入核酸双链的配对碱基之间,在紫外线激发下,发出桔红色荧光。EB-DNA复合物中的EB发出的荧光,比游离的凝胶中的EB发出的荧光强度大10倍,因此无需洗净背景即可清楚观察核酸带型。若EB背景太深,可将凝胶浸泡于1mmol/LMgSO4中1h或10mmol/L MgCl2中5min,使非结合的EB褪色,这样可检查到10ng的DNA样品,EB也可用于检测单链DNA或RNA,但其对单链核酸的亲和力相对较小,荧光产率也相对较低。
在凝胶或电泳缓冲液中加入终浓度为0.5μg/ml的EB,染色可在电泳过程中进行,能随时观察核酸的迁移情况。但EB带正电荷,嵌入碱基后增加了核酸分子的刚性,使迁移率减慢,故不宜用于测定核酸分子量的大小,这时应在电泳后将凝胶浸入0.5μg/ml的EB水溶液中10min进行染色。EB见光易分解,应于4℃避光保存,
2、吖啶橙(acridine orange, AO):
吖啶橙可嵌入双链核酸碱基对之间,在254nm紫外线激发下发出530nm的绿色荧光;还通过静电与单链核酸的磷酸基结合,在254nm紫外线激发下产生640nm的红色荧光。因此可区分单链和双链核酸,灵敏度分别为0.1μg和0.05μg。但吖啶橙的染色操作要求严格,应在22℃,0.01mol/L磷酸钠缓冲液(pH7.0)中避光浸泡30min,然后在搪瓷盘中用该缓冲剂4℃脱色过夜或22℃脱色1~2小时。
3、银(Ag+)试剂:
Ag+与核酸形成稳定复合物,然后用甲醛使Ag+还原成银颗粒。AgNO3等试剂可使聚丙烯酰胺凝胶上的单链,双链DNA及RNA都染成黑褐色。银染法的灵敏度比EB染色高200倍左右,比亚甲蓝染色高100~1000倍,在小于0.5mm厚的凝胶中,能检测出0.5ng的RNA,其缺点是专一性不强,能与蛋白质,去污剂反应也产生褐色,而且对DNA的染色定量不准确。银与DNA稳定结合,对DNA有破坏作用,不适于DNA片段回收的制备。
4、亚甲蓝(methylene blue)
可将RNA染成蓝色,但灵敏度不高,而且操作时间长。染色过程:胶浸泡于0.02%的亚甲蓝,10mmol/L Tris-Ac(pH8.3),4℃放置1~2h,用净水洗5~8h(反复换水),带型肉眼可见,最低检测量为250ng。

三、DNA的琼脂糖凝胶电泳
琼脂糖主要从海洋植物琼脂中提取来的,为一种聚合线性分子,一般含有多糖、蛋白质和盐等杂质,杂质的含量每个厂商和批号的产品不尽相同。对DNA电泳迁移率的影响也不一样,经化学修饰后熔点降低的琼脂糖叫低熔点琼脂糖,其机械强度无明显变化,主要用于DNA的限制酶原位消化、DNA片段回收以及小DNA片段(10~500bP)的分离。琼脂糖凝胶的孔径取决于琼脂糖的浓度。
【原 理】
DNA分子带负电荷,在电场中受到电荷效应、分子筛效应向正极移动过程中,因DNA分子的大小及构象差别而呈现迁移位置上的差异,对于线形DNA分子,其电场中的迁移率与其分子量的对数值成反比,电泳时加溴化乙锭,其与DNA结合形成一种荧光络合物,在254~365nm紫外照射下可产生桔红色的荧光,可用于检测DNA。(此法可观察到凝胶中2ng的DNA)。如有必要可从凝胶回收DNA片段,用于分子克隆或探针标记等操作。琼脂糖可制成不同孔径的凝胶,分离DNA的范围广,约200bp~50kb。
【试剂与材料】
1、5×TBE 缓冲液(pH8.3)
89mmol/L Tris
89mmol/L 硼酸
2mmol/ L EDTA
2、0.5×TBE缓冲液(pH8.3)
3、溴化乙锭(EB):5mg/ml
4、1~2%琼脂糖凝胶:琼脂糖1~2克加0.5×TBE缓冲液至100ml,于锥形瓶中水浴煮沸20~30min或微波炉加热熔解备用。
5、6×上样缓冲液:(4℃保存)
0.25%溴酚兰,0.25%二甲苯青FF,30%甘油溶于水中
6、DNA分子量标准
【操作步骤】
1、琼脂糖凝胶板的制备:将1~2%琼脂糖凝胶加热溶化均匀,冷却到60~70℃加EB至浓度0.5μg/ml,倒入封好的凝胶槽,厚度约3~5mm,在距底板0.5~1mm的位置放置样品梳,检查梳子齿间有无气泡,可用吸管小心吸出气泡,待冷却成形后取出梳子及隔板,放入水平电泳槽中,缓冲液淹没过胶1~2mm为止。
2、加样:样品中加1/5体积的上样缓冲液,混匀,取10~15μl加入凝胶点样孔中,同时要设立合适的DNA分子量标准物。


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