分离dna的琼脂糖凝胶电泳技术

《分离dna的琼脂糖凝胶电泳技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据2012年第12期化学教育

2、勰褊l纛缌分离DNA的琼脂糖凝胶电泳技术“尹海权王明召“(北京师范大学化学学院i00875)摘要介绍在现代生物学中十分重要的琼脂糖凝胶电泳技术的化学原理，涉及胶体电泳、琼脂糖凝胶的多级结构、DNA分子结构和粒子的电荷作用等化学和生物学基础知识，旨在为高中教育提供一级学科层面的知识联系，供一线高中化学教师和生物学教师用于教学实践。关键词高中化学琼脂糖凝胶电泳DNA分离2010年，《科学》杂志上发表了一篇题为“创造一个由化学合成基因组所控制的细菌细胞”的研究论文[】]。美国作者J

3、CVenter等人希望通过化学合成的方法合成一个完整的基因组，并将这个基因组导入到一个已去除基因的细胞中，让该合成基因组来控制细胞而形成一个可以正常存活并自我复制的新细胞，从而得到一个完全由人类设计、合成、组装、移植的生命体——人造生命。在某种意义上可以认为该新细胞是一种人类创造的新生物，因而这项研究得到了学术界及社会的极大关注。在该研究中，研究者按照自然界存在的野生型DNA核苷酸序列，人工合成了一条DNA。这个人工合成得到的DNA分子是否就是想要的DNA分子?需要将它与野生型DNA进行比较来验证。图1是该研究

4、的一个琼脂糖凝胶电泳实验结果，图中的黑色条带对应不同分子量的DNA片段，每一列条带就是一个环状DNA分子经过限制性内切酶剪切后得到的DNA片段。以符号L表示的是一种标准物，它起到标尺的作用。以符号wT表示的是野生型DNA分子，而以符号235表示的就是化学合成的DNA分子。电泳结果证明化学合成DNA分子与野生型DNA分子完全相同，说明这项研究的重要步骤——DNA的合成和组装获得成功。在这个开创性研究中，琼脂糖凝胶电泳技术作为一种实验手段起到了重要的支持作用。1这是～种什么技术氢氧化铁胶体在直流电作用下移向阴极，这

5、是大家熟悉的电泳实验现象。在物理化学中，电泳的定义是荷电的胶体粒子在电场中的移动。电泳是俄国物理学家Reuss于1809年首次发现的，近几十年它在生物化学领域显示出强大的生命力。瑞典Tiselius教授于1937年建立了“移动界面电泳”方法，并用该法首次将血清蛋白质的几个组分成功地分离开来，他因此获得1948年诺贝尔化学奖心j。后来发展起来可以减少外界干扰的区带电泳技术，这是一种用固体作支持介质的电泳技术，待分离物质通过在支持介质中移动而得以分离成若干区带。如果用琼脂糖凝胶作支持介质，这种区带电泳技术则称为琼脂

6、糖凝胶电泳[3“]。在电场作用下，DNA和RNA之类生物大分子可在琼脂糖凝胶中运动。由于分子泳动速率与分子大小和分子构型有关，因而可将不同大小的分子，或分子大小相同但构型不同的分子分离开来。琼脂糖凝胶电泳技术在当代已经成为一种极其重要的分析手段，广泛应用于生物化学、分子生物学、医学、药学、食品、农业、卫生及环保等许多领域。LWT235注：bp代表DNA分子所含碱基对图1分子质量不同的DNA分子的电泳分离结果照片[1]2什么是琼脂糖凝胶琼脂糖凝胶电泳技术使用琼脂糖凝胶作为固体介质[5]。从海藻提取出的琼脂中可以分

7、离出一种胶状多糖，称为琼脂糖。琼脂糖通常为自色粉末，有时稍带色。它的主要成分为交替连接的p吡喃半乳糖和3，6一脱水一L_吡喃半乳糖基，结构示于图2L4]。琼脂糖分子中含有很多羟基，羟基之间的氢键使琼脂糖分子聚集，成为形成凝胶的主要作用力。琼脂糖形成凝胶的过程如图3所示。在加热条件下，*资助项目：国家级精品课程建设项目；北京市精品课程建设项目；国家级化学实验教学团队建设项目；教育部实验室共建项目；北京市教育委员会共建项目；北京师范大学教学建设与改革项目**通讯联系人，E-mail：wang-mzo@bnu．edu

8、．Cn羽七Ⅲ綦搿箸⋯{；。缝鬻炒紫；．㈣一一一一一一M胛川坩岬猢蝴瑚姗㈣万方数据化学教育2012年第12期3，6一脱水D一吡喃半乳糖-L-吡哺半乳糖图2琼脂糖的结构简式琼脂糖溶于水，形成溶液。当该溶液的温度降至45℃左右时，多糖链(图3左部)通过链间的氢键形成双螺旋结构(图3中部)。双螺旋之间通过氢键相连成束，束间再通过氢键作用形成三维网络结构(图3右部)，即凝胶[3’6]。由于维系三维网状结构的作用力主要是氢键，因此能破坏氢键的因素都能破坏琼脂糖凝胶。琼脂糖凝胶三维网络结构中存在大量微孔，这就是DNA分子在凝

9、胶中移动的通道。簿害吞≠裕图4DNA分子结构示惹圈在～定的电场强度下，相同构型的DNA分子，在凝胶中的迁移速率与分子量的对数值呈反比关系，因此可以将不同分子量的DNA分开。分子量相同时，不同构型DNA分子的迁移速率也不同，也可以分开。图5展示了DNA的3种分子构型。通常，超螺旋DNA的迁移速率最快，线性DNA次之，开环DNA最慢fsi。因此，琼脂糖凝胶电泳技术成为分离、鉴定DNA混合物