Введение новой генетической информации в клетки бактерий

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Января 2012 в 04:50, курсовая работа

Краткое описание

Цель исследования. Выделение плазмиды pFF из бактериальной культуры и ее характеристика.
В соответствии с целью, объектом и предметом исследования определены следующие задачи:
1. Изучить литературу по проблеме исследования.
2. Выделить плазмиду.
3. Охарактеризовать ее.
4. Сформулировать выводы.

Содержание работы

ВВЕДЕНИЕ………………...……………………………………………….3
ГЛАВА 1. ТЕОРИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР…………………………………..5
1.1. История исследования…………………………………………… …..5
1.2. Введение новой генетической информации в клетки бактерий…… ..5
ГЛАВА 2. Методы извлечения плазмидной ДНК…………………..…..10
2.1 Метод с применением бромистого этидия…………………………..10
2.2Метод центрифугирования в градиенте концентрации хлористого
цезия………………………………………………………………………...12
2.3 Щелочной метод……………………………………………………….13
ГЛАВА 3. Результаты исследований …………………………..………..13
Бактериальная культура……………………………………….…….……15
Выделение плазмидной ДНК……………………………………….…….18
Рестрицирование……………………………………………..…………....22
Электрофореграмма……………………………………………...……….24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………..……...….………..27
ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………..……………..28
ЛИТЕРАТУРА………………………………………………….…..……...29

Содержимое работы - 1 файл

плазмиды.docx

— 130.04 Кб (Скачать файл)

     Методика 

     1. Одну бактериальную колонию (полученную  в результате эксперимента по  трансформации, как это описано  в протоколе 13.1, или ранее расштрихованную  из хранящейся в глицерине  бактериальной культуры) вносят  в неплотно закрытую пробирку  на 15 мл с 2 мл LB-среды, содержащей  соответствующий антибиотик. Растят  бактериальную культуру при интенсивном  встряхивании (200 об/мин) при 37 С  в течение ночи до ОД600=1Д 

     2. Переносят 1,5 мл культуры в  микроцентрифужную пробирку и  собирают клетки центрифугированием  при 12 000 g в течение 1 мин. Оставшуюся  культуру хранят при 4 С. 

     3. Отсасывают супернатант и при  интенсивном встряхивании ресуспендируют  осадок бактериальных клеток  в 100 мкл холодного раствора I. Инкубируют во льду 15 мин.

     4. Добавляют 200 мкл раствора II и  перемешивают смесь быстрым пятикратным  переворачиванием закрытой пробирки  без встряхивания. Инкубируют пробирку  во льду 5 мин. 

     5. Добавляют 150 мкл буфера 111, закрывают  пробирку и перемешивают содержимое  осторожным встряхиванием в течение  10 с. Инкубируют во льду 10 мин. 

     6. Центрифугируют на микроцентрифуге  при 12 000 g в течение 5 мин при  4 С и отбирают супернатант в новую пробирку.

     7. Для осаждения двухцепочечной  ДНК добавляют 1 мл холодного  этанола, перемешивают встряхиванием  и на 30 мин помещают на —20 С. 

     8. Центрифугируют на микроцентрифуге  при 12 000 g в течение 5 мин при  4 С. 

     9. Осторожно отбирают супернатант  и ресуспендируют осадок в  100 мкл раствора IV.

     10. Добавляют 200 мкл этанола, перемешивают  и на 10 мин помещают на —20 °С. Центрифугируют на микроцентрифуге  при 12 000 g в течение 2 мин при 4 °С.

     11. Отбирают супернатант, добавляют  к осадку 1 мл этанола, центрифугируют  на микроцентрифуге при 12 000 g в  течение 2 мин при 4°С.

     12. Отбирают супернатант, осадок  нуклеиновых кислот подсушивают  на воздухе в течение 10 мин.  Растворяют нуклеиновые кислоты  в 50 мкл ТЭ и хранят при  -20 С. 

     Обычно  метод, описанный в протоколе, дает при выделении многокопийных  плазмид типа pUC выход 3-5 мкг ДНК  на 1 мл исходной бактериальной культуры. Если полученные таким способом мини-препараты  ДНК не удается рестрицировать, то для удаления загрязнений можно  провести экстракцию фенолом/хлороформом. Пропорционально увеличив количество всех необходимых реактивов, можно  использовать данный метод для выделения  ДНК из культур объемом до 10 мл.

     2.2 Метод центрифугирования  в градиенте концентрации  хлористого цезия

     Высокоэффективным методом разделения нуклеиновых  кислот, широко используемым при их очистке, является центрифугирование  в градиенте плотности хлористого цезия . В этом случае высокая ионная сила буферного раствора в центрифужных пробирках способствует диссоциации  комплексов белков и нуклеиновых  кислот, и разделение макромолекул происходит на основании их различий в плавучей плотности. Перемещение  макромолекул во время центрифугирования происходит до тех пор, пока они не достигнут зоны раствора CsCl с плотностью, равной их плавучей плотности. В этой зоне происходит их концентрирование. Метод центрифугирования в градиенте плотности CsCI в присутствии бромистого этидия используется в генной инженерии для получения векторных плазмид в препаративных количествах. Он позволяет отделять суперскрученные молекулы ДНК от релаксированных и линейных, так как их плавучие плотности заметно различаются из-за разного количества молекул бромистого этидия, интеркалированного в эти топологические изомеры плазмидной ДНК. В практической генной инженерии для очистки векторных плазмид центрифугирование в градиенте плотности CsCI используется редко. В целях обычного применения рекомбинантных ДНК, в том числе для молекулярного клонирования, построения рестрикционных карт и определения последовательности нуклеотидов (секвенирования), разработаны методы минипрепаративного выделения. В одном из них суперскрученные молекулы рекомбинантных плазмидных ДНК легко отделяются от линейных молекул хромосомной и плазмидной ДНК в процессе щелочной денатурации с последующей быстрой нейтрализацией раствора. При этом в основном успевают ренатурировать только суперскрученные молекулы ДНК, так как две их цепи остаются физически связанными друг с другом в процессе денатурации. Образовавшийся комплекс денатурированной ДНК и белков отделяется от плазмидной ДНК центрифугированием, а от основной массы РНК освобождаются переосаждением в присутствии высокой концентрации LiCl.

     2.3 Щелочной метод

     В основе щелочного метода лежит то, что в щелочных условиях (при рН ~ 12) происходит денатурация только линейных молекул ДНК (т. е. разделение цепей двухцепочечной ДНК клетки-хозяина), плазмидные же ССС-молекулы не денатурируют. При нейтрализации клеточного экстракта  в присутствии солей высокой концентрации денатурированная хромосомная ДНК выпадает в осадок, поскольку реассоциация длинных линейных одноцепочечных молекул ДНК происходит в этих условиях одновременно во множестве участков с образованием нерастворимых комплексов.

 

     

     ГЛАВА 3

     РЕЗУЛЬТАТЫ  ИССЛЕДОВАНИЙ

     3.1 БАКТЕРИАЛЬНАЯ КУЛЬТУРА

     Бактериальная культура — искусственно выращиваемое на питательных средах скопление  бактерий одного вида, являющихся потомками  одной бактериальной клетки. Бактериальные  культуры сохраняется на твердых (1,5—2% мясо-пептонный агар), полужидких (0,5—0,7% мясо-пептонный агар) или жидких (мясо-пептонный бульон) питательных средах.

       Для длительного хранения бактериальную  культуру лиофилизируют  и  помещают в ампулы. При отсутствии  лиофильной сушки бактериальные  культуры хранят в пробирках  на питательных средах; стерильную  ватную пробку вдвигают внутрь  пробирки и заливают тонким  слоем парафина. Для хранения  бактериальных культур удобно  пользоваться пробирками с навинчивающимися  пробками. Большинство бактериальных  культур лучше сохраняется при  температуре не выше 5—7°.

       Пробирки или ампулы с бактериальной  культурой снабжают этикетками  с указанием названия, номера  и даты выделения. Все бактериальные  культуры, выделяемые или хранящиеся  в лаборатории, подлежат регистрации  в соответствии со специальными  инструкциями. См. также Бактериологическое  исследование, Колония бактериальная.

     Бактериальная культура — культивирование популяций  бактерий на тех или иных питательных  средах. Культивирование бактерий на искусственных питательных средах лежит в основе всех микробиологических исследований, позволяющих выяснить морфологические, физиологические  и другие особенности бактерий.

       В зависимости от питательных  потребностей бактерий бактериальные  культуры могут быть получены  на средах, в состав которых  входят органические субстраты,  или на солевых синтетических  средах, включающих в качестве  источника энергии углеродсодержащие  соединения. При посеве бактерий  на питательные среды наблюдается  сложный процесс роста бактериальных  культур, в котором следует  различать рост (увеличение размера)  отдельных бактериальных клеток  и их размножение, т. е. нарастание  числа жизнеспособных особей. Рост  отдельных бактерий можно наблюдать  под микроскопом или путем  микрокиносъемки в специальных  камерах, процесс же размножения  анализируют путем высева на  плотные питательные среды с  последующим подсчетом числа  бактериальных колоний.

       В процессе культивирования происходит  не только размножение, но и  отмирание бактерий. Следовательно,  полное представление об интенсивности  размножения клеток бактериальных  культур можно получить только  в том случае, если подсчитывать  не только число жизнеспособных  особей, но и общее количество  бактерий.

       Процесс размножения складывается  из следующих фаз: 1) приспособления (lag-фаза), 2) интенсивного деления  (log-фаза), 3) отрицательного ускорения, 4) стационарной фазы максимума, 5) ускоренной гибели, 6) логарифмической  гибели, 7) уменьшения скорости отмирания.  В начале lag-фазы, т. е. сразу  после посева бактерий в питательную  среду, клетки не делятся, иногда  наблюдается уменьшение числа  жизнеспособных особей; затем бактерии  начинают расти, а к концу  lag-фазы и делиться. Логарифмическая  фаза роста бактериальных культур  (log-фаза) характеризуется максимальной  скоростью деления клеток, увеличение  числа которых происходит в  геометрической прогрессии. При  этом абсолютное большинство  клеток делится с равной скоростью,  а гибель их минимальна. В фазе  отрицательного ускорения время  генерации клеток постепенно  удлиняется, а скорость деления по сравнению с log-фазой снижается. Это связано с истощением питательной среды, нарушением кислородного снабжения и накоплением токсических продуктов метаболизма. Одновременно со снижением скорости деления увеличивается процент погибающих клеток, что приводит к замедлению темпа нарастания жизнеспособных особей в бактериальной культуре. Следующая фаза—стационарная — характеризуется равновесием процессов размножения и гибели клеток, вследствие чего число жизнеспособных бактерий в 1 мл среды остается постоянным. Это число соответствует максимальной концентрации (М-концентрация) жизнеспособных особей бактериальной культуры. В течение последующих фаз гибель клеток превалирует над увеличением их числа, в результате чего количество жизнеспособных бактерий снижается. Продолжительность фаз роста Б. к., время генерации и М-концентрация клеток зависят от вида бактерий, состава среды, посевной дозы, возраста культуры и ряда других факторов.

       С целью получения больших  количеств бактериальной массы  аэробов бактериальные культуры  выращивают в условиях искусственной  аэрации. Это позволяет достигать  значительно более высоких М-концентраций  по сравнению с неаэрируемыми  бактериальными культурами. Длительное  сохранение бактериальных культур  в состоянии log-фазы достигается  путем постепенного и постоянного  обновления среды (проточное культивирование). При выращивании ауксотрофных  мутантов бактерий, т. е. бактерий, утративших способность синтезировать  какое-либо вещество (аминокислота, азотистое основание и др.), могут  быть созданы условия так называемого  хемостата, обеспечиваемые постоянным  добавлением в среду необходимого  вещества в определенной концентрации. Варьируя количество вносимого  в среду соединения, меняют скорость  деления ауксотрофных мутантов  бактерий. Условия хемостата могут  быть созданы и для бактерий  дикого типа в том случае, если они не способны синтезировать какие-либо необходимые для питания вещества.

       Все сказанное относится к  чистым бактериальным культурам,  т. е. к популяциям бактерий  одного штамма. Штамм — более  узкое понятие, чем вид (см.). Термином «штамм» обозначают  сохраняемые и перевиваемые бактериальные  культуры того или иного вида  бактерий, полученные из различных  источников. Выделение чистых Б.  к. и их культивирование производят  специальными методами (см. Бактериологическая  техника). В естественных условиях  чистые Б. к. обнаруживаются  крайне редко. Сапрофитные бактерии, обычно населяющие организм человека  и животных, а также обитающие  во внешней среде, составляют  естественные биоценоза (см.), для  которых характерны явления антагонизма,  синергизма и т. п. В случае  инфицирования организма патогенные  бактерии также размножаются  в смешанных популяциях. Следовательно,  если для диагностики инфекций  и идентификаций бактерий обязательным  условием служит выделение чистых  бактериальных культур, то для  изучения процессов, лежащих в  основе развития инфекционных  заболеваний, целесообразен анализ  явлений, возникающих в смешанных  Б. к. , которые состоят из популяций  бактерий различных видов и  штаммов. 

     3.2 ВЫДЕЛЕНИЕ ПЛАЗМИДНОЙ ДНК

     В основе щелочного метода лежит то, что в щелочных условиях (при рН ~ 12) происходит денатурация только линейных молекул ДНК (т. е. разделение цепей двухцепочечной ДНК клетки-хозяина), плазмидные же ССС-молекулы не денатурируют. При нейтрализации клеточного экстракта  в присутствии солей высокой  концентрации денатурированная хромосомная  ДНК выпадает в осадок, поскольку  реассоциация длинных линейных одноцепочечных молекул ДНК происходит в этих условиях одновременно во множестве  участков с образованием нерастворимых  комплексов.

     1. растить ночную культуру 16-24 часа  в богатой среде: 37oС, 200-300rpm;

     2. 1.5ml ночной культуры поместить  в 1.7ml пробирку, ЦФ 30'', удалить супер;

     3. п.2. - ещё 2 раза;

     4. ЦФ 10'' дополнительно, отсосать остатки  среды;

     5. ресуспензировать осадок в 200µl  раствора "I", вортекс 5'';

     6. NT, 5';

     7. + 400µl раствора "II", резко вылить, сразу же резко встряхнуть. перевернуть  ~5 раз;

Информация о работе Введение новой генетической информации в клетки бактерий