大肠杆菌感受态细胞的几种制备方法关于感受态细胞(Competent cells)常态的细胞不能摄入外部溶液中的DNA,,所以要转化质粒DNA进入大肠杆菌必须首先制备感受态的大肠杆菌细胞。
受体细胞经过一些特殊方法(如:CaCl,RuCl等化学试剂法)的处理后,细胞膜的通透性发生变化,成为能容许多有外源DNA的载体分子通过的感受态细胞(competent cell) 。
转化,是将异源DNA分子引入一细胞株系,使受体细胞获得新的遗传性状的一种手段,是基因工程等研究领域的基本实验技术。
进入细胞的DNA分子通过复制表达,才能实现遗传信息的转移,使受体细胞出现新的遗传性状。
转化过程所用的受体细胞一般是限制-修饰系统缺陷的变异株,即不含限制性内切酶和甲基化酶的突变株。
α-互补现象:因为许多载体都带有一个LacZ基因的调控序列和头146个氨基酸的编码信息,编码α-互补肽,该肽段能与宿主编码的缺陷型β-半乳糖苷酶实现基因内互补(α-互补)。
当这种载体转入可编码?-半乳糖苷酶C端部分序列的宿主细胞中时,在异丙基-?-D 硫代半乳糖苷(IPTG)的诱导下,宿主可同时合成这两种肽段,虽然它们各自都没有酶活性,但它们可以融为一体形成具有酶活性的蛋白质。
所以称这种现象为α-互补现象。
由互补产生的α-半乳糖苷酶(LacZ)能够作用于生色底物5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷(X-gal)而产生蓝色的菌落,所以利用这个特点,在载体的该基因编码序列之间人工放入一个多克隆位点,当插入一个外源DNA片段时,会造成LacZ(α)基因的失活,破坏α-互补作用,就不能产生具有活性的酶。
所以,有重组质粒的菌落为白色,而没有重组质粒的菌落为蓝色。
大肠杆菌感受态细胞的几种制备方法方法一:细菌转化的方法多以Mendel和Higa(1970)的发现为基础,其基本方法是用冰预冷的CaCl2或多种2价阳离子等处理细菌,使之进入感受态得以转化。
用CaCl2制备新鲜或冷冻的大肠杆菌感受态细胞,常用于成批制备感受态细菌。
本法适用于大多数大肠杆菌菌株,且迅速、重复性好。
操作过程简述如下。
1.从37℃培养16~20h的新鲜平板中挑取一个单菌落(如大肠杆菌DH52),或1ml新鲜的16~20h过夜培养物,转到一个含有100mlLB培养基的1L或500ml烧瓶中。
于37℃剧烈振摇培养约2~3h(旋转摇床200~300r/min),每隔20~30min测量OD600值≈0.4。
2.在无菌条件下将细菌转移到一个,用冰预冷的50ml聚丙烯离心管中,在冰上放置10~20min。
3.于4℃用SorvallGS2转头(或与其离心管相配的转头)以4000r/min离心10min,以回收细胞。
4.倒数培养液,将管倒置1min以使最后残留的痕量培养液流尽。
5.以10ml用冰预冷的0.1mMCaCl2重悬每份沉淀,放于冰上。
6.于4℃用SorvallGS3转头(或与其相应的转头)以4000r/min离心10min,以回收细胞。
7.倒出培养液,将管倒置1min以使最后残留的痕量培养液流尽。
8.每50ml初始培养物用2ml冰预冷的0.1M CaCl2重悬每份沉定,此时,可以迅速将细胞分装成小份,液氮中冰冻,-70℃贮存备用。
9.用冷却的无菌吸头从每种感受态细胞悬液中各取200μl转移到无菌的微量离心管中,每管加DNA或连接反应混合物(体积≤10μl,DNA≤50ng),轻轻旋转以混匀内容物,在冰中放置30min。
10.将离心管放到预加温到40℃的循环水浴中的试管架上,放置90s~2min,不要摇动试管。
11.快速将管转移到冰浴中,使细胞冷却1~2min。
12.每离心管加800μlSOC培养基,用水浴将培养基加温到37℃,然后将管转移到37℃摇床上,温育45min使细菌复苏,并且表达质粒编码的抗生素抗性标记基因。
13.将适当体积(每个90mm平板可达200μl)已转化的感受态细胞转移到含200mmol/l MgSO4和相应抗生素的SOB培养基上。
14.将平板置于室温至液体被吸收。
15.倒置平皿,于37℃培养,12~16h后可出现菌落。
方法二:CASsuper One-Step Competent Cell Preps Kit 采用一种简单便捷的方法处理大肠杆菌,使其成为感受态细胞,便于质粒DNA的转化,可满足一般实验的要求。
与CaCl2法相比具有多种优点:使用方便,只需一步即可完成感受态细胞的制备;转化效率略高于CaCl2法,一般可达106-108cfu/μg,满足一般实验需要;感受态细胞制成后即可保存于-70℃,无须加入甘油,并且经长期保存活力无明显下降。
准备工作:1.从液氮或低温冰箱中取出的大肠杆菌冻存菌,在LB平板上划线,37度过夜至长出单菌落。
挑形态饱满的单菌落2个,分别接种5ml LB培养基中,37℃,250rpm,过夜培养。
2.次日从5ml LB培养物吸取200μl转入50ml LB培养基中(250ml 锥形瓶),37 ℃,250rpm培养2小时,此时OD600约0.4—0.5。
感受态细胞的制备:3.吸取1ml菌液到1.5ml离心管里,5000rpm离心5分钟,弃去上清。
4.加入100μl预冷的Solution A,悬浮菌体,冰浴30分钟。
5.此时感受态细胞已经制成可立即使用或-70℃保存。
细胞转化:6.在感受态细胞中加入100pg-10ngDNA,混匀,冰浴30分钟,然后42℃ 1分钟热击,再次冰浴2 分钟。
加入0.9ml LB 培养基,20μl Solution B,37℃,振荡培养1小时。
7.取适当菌液(100-200μl)涂布相应抗性的平板。
8.过夜培养约16个小时,数菌落数,计算转化率。
补充说明:1.所用器具一定要清洁;2.操作步骤2 中培养基的装量也是很重要的,建议装量不要高于此值:500ml 锥形瓶装100ml培养基,250ml锥形瓶装50ml培养基;3.在收获菌体前半小时还可以在培养基中加入20mM的MgCl2 ,效果会更好一些;4.为保证细胞处于对数生长期,培养后的菌体的OD值不要高于0.6;5.制备感受态细胞时所有操作尽量保证在冰上操作;6.细胞转化操作步骤6中也可以不必进行热击,冰浴后直接加入新鲜LB,简化操作步骤,但转化效率低于热击方法,适用于对转化率要求不高的实验。
方法三:1、取1%大肠杆菌E.coli接种于含2ml LB培养基的试管中,37℃振荡培养过夜2、取0.1ml过夜培养物转种于含10ml LB培养基的三角瓶中,37℃振荡培养3h至OD600=0.33、然后把培养物倒入1.5ml 离心管中,冰浴10min 。
4、在4℃下以4000rpm 离心5min ,去上清液5、把菌体悬浮于15m1冰冷的0.1M CaCl 2溶液中,置冰上30min6、然后再在4℃下以4000rpm 离心10min ,去上清液7、将菌体悬浮于0.1ml CaCl 2溶液中,冰浴放置4-12hr 备用。
方法四:(1)将1ml 过夜培养的细菌(如DH52、TG1、TM101)接种于100ml2×YT 培养于500ml烧瓶。
于37℃刷烈振荡,通常≥200rpm 培养的细菌密度约OD550=0.2~0.5(5×107cells/ml),需2~4h 。
(2)将培养物放于冰上致冷10min ,于4℃离心细菌培养物,10000rpm 离心10min 。
(3)弃除上清,将细菌悬浮于原始培养体积的一半(约50ml )的50mMCaCl2和10mm Tris·HCl (pH8.0)无菌冷冻液体中。
(4)将细菌悬浮放在冰上约5min ,然后将悬浮物于4℃10000/rpm 离心10min 。
(5)弃上清,悬浮细菌于原始培养体积的1/15的50mMCaCl 和10mMTris·HCl (pH8.0)无菌冷冻中。
此时的细胞是感受态细胞,即可用于转化。
200μl 分装于无菌的1.5ml 微量离心管中,贮存于-80℃冰箱中。
方法五:TSB 法(也是本人热衷的方法)1.药品制备1M Mg 2+ (1M MgSO 4 和 1M MgCl 2等体积混合),用0.22um 滤膜超滤除菌。
TSB 液(30mL/ 80mL 菌液)(现配现用):PEG3350 3gTryptone 0.3g Yeast extract 0.15g NaCl 0.3g2. 步骤:(1)活化菌株(2)挑单菌落培养于5mL 的液笨培养基中(3)取液体培养物50uL 于80mL 的液体培养基中进行扩大培养(4)370C 培养3-4小时,OD 600在0.4-0.6(5)离心,去上清(6)加入20mLTSB ,重悬(7)离心,去上清(8)加入10mLTSB ,再加入15-20%的甘油,分装保存注,整个操作过程均应在冰上进行。
所用药品均需灭菌。
转化程序(1)取出200μl 感受态细胞慢慢使其溶化,并立即放于冰上,加入DNA 或连接反应混合物,DNA 量通常≤50mg。
用手指弹打试管10次,使之混匀,然后放在冰上40~45min 。
(2)将管放于42℃水浴中2min 。
(3)然后每管直接加入1.0ml2×YT 培养基,倒置混匀,并于37℃培养8~12h ,干浴或水浴,不需振摇。
此期间使细菌生长并开始表达抗菌素。
(4)每200μl 转化混合物分别于6个2×YT 琼脂培养板上补充相应抗生素,并含有X-gal (20mg/ml )、IPTG (200mg/ml )。
1210C, 15min 灭菌后,加入1MMg 2+600uL , 以及DMSO 3mL(5)铺板使细菌混合物干后,倒转平板放于30~37℃培养箱中18~22h。
克隆在此期间应该出现,否则转化不成功。
常用的大肠杆菌感受态细胞的制备方法除以上几种外,还有很多。
各种方法都各有其优缺点,我们在选择方法的时候应根据自己实验具体情况而定。
以期获得最高的转化效率。