X-GAL和IPTG的配制

X-Gal

X-Gal也称5-Bromo-4-chloro-3-indolyl β-D-galactopyranoside或5-Bromo-4-chloro-3-indolyl β-D-galactoside，X-Gal是β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)的显色底物，在β-半乳糖苷酶的催化下会产生蓝色产物。常用于β-半乳糖苷酶的原位染色检测以及蓝白斑筛选。

分子式为C14H15BrClNO6，分子量为408.63，CAS Number 7240-90-6。

X–Gal是β–半乳糖苷酶（β–galactosidase）的底物，水解后呈蓝色。基于这个特点，pUC系列载体DNA（或其他带有lacZ 基因载体DNA）以lacZ 缺失细胞为宿主进行转化时、或用M13噬菌体载体DNA进行转染时，如果在平板培养基中加入X–Gal和IPTG，由于β–半乳糖苷酶的α–互补性，可以根据是否呈现白色菌落（或噬菌斑）而方便地挑选出基因重组体。

使用方法：

首先把X-Gal配制成20 mg/ml的二甲基甲酰胺（DMF）溶液（-20℃避光保存），然后在100 ml的琼脂培养基中，加入200 μl的上述溶液、100 μl的IPTG（24 mg/ml）和100 μl的Amp（100 mg/ml），制作成X-Gal、IPTG、Amp平板培养基。当DNA片段插入至pUC系列载体（或其他带有lacZ、Amp基因载体），然后转化至lacZ缺失细胞中后，涂布上述的X –Gal、IPTG、Amp平板培养基，可根据长出菌体的蓝白色，而方便地挑选出基因重组体（白色为具有DNA插入片段的基因重组体）。

注意事项：

◆培养噬菌体时，Top agar中的添加量为：50 μl/3 ml（20mg/ml）。

◆含有X-Gal的培养基4℃避光保存，须在1~2周内使用。

IPTG

中文品名: 异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷

商品名称: Isopropyl β-D-1-Thiogalactopyranoside

英文简称: IPTG

产品别名: Isopropyl β-D-Thiogalactoside

产品纯度: Sigma ≥99%, Merck ≥98% ，INALCO≥99%

产品性状: 白色或白色粉末,溶于水后呈清亮无色液体

分子式: C9H18O5S

分子量: 238.30

保存温度: 2-8°C冷藏保存,配制好后保存于-20°C，室温可放置一个月

主要作用：异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)是一种作用极强的诱导剂,不被细菌代谢而十分稳定,因此被实验室广泛应用

IPTG是β–半乳糖苷酶的活性诱导物质。基于这个特性，当pUC系列的载体DNA（或其他带有lacZ 基因载体DNA）以lacZ 缺失细胞为宿主进行转化时、或用M13噬菌体的载体DNA进行转染时，如果在平板培养基中加入X–Gal和IPTG，由于β–半乳糖苷酶的α–互补性，可以根据是否呈现白色菌落（或噬菌斑）而方便地挑选出基因重组体。此外，它还可以作为具有lac或tac等启动子的表达载体的表达诱导物使用。

诱导原理

首先

E.coli的乳糖操纵子（元）含Z、Y及A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、透酶和乙酰基转移酶，此外还有一个操纵序列O、一个启动序列P及一个调节基因I（图15-4）。I基因编码一种阻遏蛋白，后者与O序列结合，使操纵子（元）受阻遏而处于关闭状态。在启动序列P上游还有一个分解（代谢）物基因激活蛋白（CAP）结合位点。由P序列、O序列和CAP结合位点共同构成lac操纵子的调控区，三个酶的编码基因即由同一调控区调节，实现基因产物的协调表达。

其次

在没有乳糖存在时，lac操纵子（元）处于阻遏状态。此时，I序列在PI启动序列操纵下表达的Lac阻遏蛋白与O序列结合，阻碍RNA聚合酶与P序列结合，抑制转录起动。当有乳糖存在时，lac操纵子（元）即可被诱导。在这个操纵子（元）体系中，真正的诱导剂并非乳糖本身。乳糖进入细胞，经b－半乳糖苷酶催化，转变为半乳糖。后者作为一种诱导剂分子结合阻遏蛋白，使蛋白构象变化，导致阻遏蛋白与O序列解离、发生转录。异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）是一种作用极强的诱导剂，不被细菌代谢而十分稳定，因此被实验室广泛应用。

使用方法

首先把IPTG配制成24 mg/ml（100 mM）的水溶液，并进行过滤除菌后保存。然后在100 ml的琼脂培养基中，加入100 μl的上述溶液、200 μl的X-Gal（20 mg/ml 的二甲基甲酰胺（DMF）溶液）和100 μl的Amp（100 mg/ml），制作成IPTG、X-Gal、Amp平板培养基。

当DNA片段插入至pUC系列载体（或其他带有lacZ、Amp基因载体），然后转化至lacZ缺失细胞中后，涂布上述的IPTG、X–Gal、Amp平板培养基，可根据长出菌体的蓝白色，而方便地挑选出基因重组体（白色为具有DNA插入片段的基因重组体）。

作用

诱导外源基因的表达，普遍应用于原核表达系统，使其表达量增高，产物稳定，具有易鉴定，易纯化的优点。

为什么选用IPTG作诱导物？

能诱导酶的合成，但又不被分解的分子,称为安慰诱导物（gratuitous inducer）。由于乳糖虽可诱导酶的合成，但又随之分解，产生很多复杂的动力学问题，因此人们常用安慰诱导物来进行各种实验。X-gal（5-溴-4-录-3-吲哚-β-半乳糖苷）也是一种人工化学合成的半乳糖苷，可被β－半乳糖苷酶水解产生兰色化合物，因此可以用作β－半乳糖苷酶活性的指示剂。IPTG和X-gal都被广泛应用在分子生物学和基因工程的工作中。为什么选用IPTG 作诱导物？某些诱导物与自然的β-半乳糖苷酶相似，且不能被酶分解，比如异丙基-β-D-硫代半乳糖苷，（isopropylthiogalactoside,IPTG）。不被细菌分不被细菌分解性质稳定，解性质稳定，它的浓度在实验中不会改变。复杂的动力学问题，便于研究。IPTG能在缺乏lacY基因下而有效地被运送。

为什么选用IPTG作诱导物？乳糖（葡萄糖-β-1，4-D-半乳糖苷）? 半乳糖苷键中用硫代替了氧，失去了水解活性，半乳糖苷键中用硫代替了氧失去了水解活性，但硫代半乳糖苷和同源的氧代化合物与酶位点的亲和力相同，虽不为β-半乳糖苷酶所识的亲和力相同，IPTG虽不为半乳糖苷酶所识虽不为但它是lac基因簇十分有效的诱导物基因簇十分有效的诱导物。别，但它是基因簇十分有效的诱导物。