稀释液（LB液体培养基）/mL
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
稀释浓度
10-1
10-2
10-3
10-4
10-5
10-6
10-7
10-8
10-9
10-10
稀释倍数
101
102
103
104
105
106
107
1081Βιβλιοθήκη 91010（2）分别取适当稀释度的各样品培养液0.1 mL，接种于两种（含抗菌素和不含抗菌素）LB平板培养基上，涂匀。
生物合成技术
生物技术，又称生物工程或生物工程技术，是生物科学与工程技术相结合而形成的新学科。生物技术主要包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程。基因工程又称为重组DNA技术，是通过人工操作，在分子水平上进行基因重组、改造和转移，以获得具有新的遗传特性的细胞，合成人们所需物质的技术过程。酶工程是酶的生产与应用的技术过程。即是通过人工操作，获得人们所需的酶，并通过各种方法使酶发挥其催化功能的技术过程。细胞工程是在细胞水平上改变细胞的遗传特性或通过大规模细胞培养以获得人们所需物质的技术过程。发酵工程又称为微生物工程，是在人工控制的条件下，通过微生物的生命活动而获得人们所需物质的技术过程。发酵方式主要分为固体发酵和液体发酵两大类。生物技术可以定向改造生物、加工生物材料，有目的地利用生命过程，广泛应用于医药、农林牧渔、生态、轻工食品、化工、能源、材料、海洋开发及环境保护等领域，涉及面广，促进传统产业的改造和新型产业的形成。
2.引物的长度引物长度一般在15～30个核苷酸之间比较合适。引物过短时造成Tm值过低，不能与模板很好地配对或是配对专一性很低。引物过长时又会造成Tm值过高，超过酶的最适反应温度，还使合成引物的费用大大增加。当然若要在引物的5＇末端加上特定的酶切位点等碱基则可稍长。
3.引物的GC％含量引物的GC比最好设计在40％～60％的范围内。GC比过高与过低都会直接造成Tm值的过高与过低。如上所述，Tm值的估计可简单地根据经验式Tm＝4×GC+2×AT+3.3℃获得。
（3）转化菌不宜培养时间过长，使其菌落过多而重叠，妨碍计数和单菌落的挑选。
六、思考题
1.如果一次实验的转化率偏低，应从哪些方面去分析原因？
2.制备感受态细胞的基本原理是什么？
3.如果在对照组不该长出菌落的平皿中长出了一些菌落，你该怎样分析你的实验结果，并进行下面的实验？
实验2PCR扩增基因特异片段
一、实验目的
转化体经过进一步纯化扩增后，再将转入的质粒DNA分离提取出来，可进行重复转化、电泳、电镜观察及做限制性内切酶酶解图谱、分子杂交、DNA测序等实验鉴定。
为提高转化率，实验中要注意以下几个重要因素：
（1）细胞生长状态和密度：不要用已经过多次转接及贮存在4℃或室温的培养菌液；细胞生长密度以每毫升培养液中的细胞数在5×107个左右为最佳（可通过测定培养液A600nm控制），密度不足或过高均会使转化率下降。
三、仪器、材料与试剂
材料：E. coli DH 5α受体菌（Amps，Tets），pBR322质粒
试剂：含抗菌素的LB平板培养基：将配好的LB固体培养基高温灭菌20 min后，冷却至60℃左右，加入氨苄青霉素和四环素贮存液，使终浓度分别为50μg/mL和12.5μg/mL，摇匀后铺板。
LB液体培养基：胰蛋白胨10 g/L，酵母浸膏5 g/L，氯化钠10g/L，用氢氧化钠调节至pH 7.5。120℃高温灭菌20 min。
1.学习PCR体外扩增的原理及其引物设计原则；
2.了解扩增过程中各因素对扩增结果的影响；
3.掌握PCR的基本操作
二、实验原理
PCR(polymerase chain reaction)是在体外进行的由引物介导的酶促DNA扩增反应。在分子生物学研究中，广泛地应用于研究基因突变，获取加上酶切位点的目的基因和DNA序列测定等方面，是分子生物学中一项极为常用的技术。
实验1大肠杆菌感受态细胞的制备及转化
一、实验目的
1.学习氯化钙法制备大肠杆菌感受态细胞的方法。
2.学习将外源质粒DNA转入受体菌细胞并筛选转化体的方法。
二、实验原理
转化是将异源DNA分子引入另一细胞品系，使受体细胞获得新的遗传性状的一种手段，它是微生物遗传、分子遗传、基因工程等研究领域的基本实验技术之一。
以上各步操作均需在无菌超净台上进行。
（3）待菌液完全被培养基吸收后，倒置培养皿，于37℃恒温培养箱内培养24 h，待菌落生长良好而又未相互重叠时停止培养，每组平行做两份。
4.检出转化体和计算转化率
统计每个培养皿中的菌落数，各实验组平皿内菌落生长情况应如表2所示。
表2各实验组在培养皿内生长情况及结论
不含抗菌素培养基
氨苄青霉素和四环素贮存液：用50%乙醇配制。
0.1 mol/L氯化钙溶液：每100 mL溶液中含无水氯化钙1.10 g，用无菌重蒸水配制，灭菌处理。
仪器：恒温摇床、电热恒温培养箱、无菌操作超净台、电热恒温水浴箱、分光光度计、台式离心机、带盖离心管、吸量管或自动加样器、Eppendorf管等。
四、实验内容
含抗菌素培养基
结果说明
受体菌对照组
有大量菌落长出
无菌落长出
本实验中未产生抗药性突变株
质粒DNA对照组
无菌落长出
无菌落长出
pBR322质粒DNA溶液不含杂菌
转化实验组
有大量菌落长出
有菌落长出
pBR322质粒进入受体细胞使其产生抗药性
所以，转化实验组在含抗菌素培养基平皿中长出的菌落即为转化体，根据此皿中菌落数则可计算出转化体总数和转化率，计算公式如下：
1.感受态细胞的制备
（1）从新活化的E. coli DH 5α菌平板上挑取一单菌落，接种于3 mLLB液体培养基中，37℃振荡培养12 h左右至对数生长期。将该菌悬浮液以1：100接种量转接于100 mL LB液体培养基中，37℃振荡扩大培养，当培养液开始出现混浊后，每隔20~30 min测一次A600nm，至A600nm≤0.7停止培养。
3.稀释和平板培养
（1）将上述经培养的转化反应原液摇匀后，进行梯度稀释，方法见表1.
表1转化反应原液梯度稀释表
试管号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
转化反应原液/mL
原液
0.1
稀释液1 0.1
稀释液2 0.1
稀释液3 0.1
稀释液4 0.1
稀释液5 0.1
稀释液6 0.1
稀释液7 0.1
稀释液8 0.1
稀释液9 0.1
（2）转化的质粒DNA的质量和浓度：用于转化的质粒DNA应主要是共价闭环DNA（即cccDNA，又称超螺旋DNA），转化率与外源DNA的浓度在一定范围内成正比，但当加入的外源DNA的量过多或体积过大时则会使转化率下降。
（3）试剂的质量：所用的试剂，如氯化钙等，应是高质量的，且最好分装保存于干燥的暗处。
（4）防止杂菌和其它外源DNA的污染：所有器皿，如离心管、分装用的Eppendorf管等，一定要干净，最好是新的。整个实验过程中要注意无菌操作。
氯化钙转化法由Cohen等首创。其转化率一般能达到每1 μg超螺质粒DNA产生5×106~2×107个转化体，足以满足常规基因克隆试验的需要。该法具有简单、快速、稳定、重复性好、菌株适用范围广等优点而被广泛采用。
再根据受体菌对照组不含抗菌素平皿中检出的菌落数，则可求出转化反应液内受体菌总数，进一步可计算出本实验条件下，由多少个受体菌可获得一个转化体。
五、注意事项
（1）本实验涉及溶液的移取、分装等需敞开实验器皿的操作，均应在无菌超净台中进行，以防污染。
（2）衡量受体菌生长情况的A600nm和细胞数之间的关系随菌株的不同而不同，因此，不同菌株的合适A600nm是不同的。
本实验以E. coli DH 5α菌株为受体细胞，用氯化钙处理受体菌使其处于感受态，然后在一定条件下与pBR322质粒携带有抗氨苄青霉素和抗四环素的基因，因而使接受了该质粒的受体菌也具有抗氨苄青霉素和抗四环素的特性，常用Ampr，Tetr符号表示。将经过转化后的全部受体细胞经过适当稀释后，在含有氨苄青霉素抗四环素的平板培养基上培养，只有转化体才能存活，而未受转化的受体细胞则因无抵抗氨苄青霉素和四环素的能力都被杀死，所有带有抗药基因的质粒DNA能使受体菌从对抗菌素敏感（Amps，Tets）转变为具有抗药性（Ampr，Tetr），即表明了该质粒具有生物活性。这种转化活性是检查质粒DNA生物活性的重要指标。
4.引物3′端起始碱基Taq酶在3′末端错配时延伸效率是不一样的，延伸效率为T>G＝C>A。即当引物3′末端为A时，即使有错配碱基也最不易延伸，所以引物设计时可将3′末端设计为A，以提高复制精确性。另一种理论是3′末端应设计为G或C，因为G和C的氢键多于A与T，能更好地与模板结合开始DNA合成，当然对错配延伸效率方面就不能苛求了。总而言之，引物的3′末端不要考虑使用T。
（一）PCR引物设计
1.Tm值Tm值是PCR引物设计中的一个重要参数，是指引物与模板之间精确互补并且在模板过量的情况下有50％的引物与模板配对，而另外50％的引物处于解离状态时的温度，Tm值一般高于55℃。合适的引物选择应需考虑到以下因素，如Taq酶的最适温度(TE)和Tm值等。最常用的Taq酶的最适温度(TE)范围为70～74℃，根据TE可以先确定一个合适的退火温度范围(Ta)。这个温度范围应不高于酶的最适反应温度，也不能比TE－25℃更低。这是因为如果退火温度低于酶的最适反应温度时，酶的合成反应会非常缓慢，但片面考虑提高温度又会造成引物脱落而不能进行PCR扩增。所以Ta的选择应满足TE-25℃<Ta<TE。