大肠杆菌感受态细胞的制备、质粒DNA的转化和重组子筛选解析
大肠杆菌感受态细胞的制备与转化
大肠杆菌感受态细胞的制备与转化1. 引言大肠杆菌（Escherichia coli）是一种常见的细菌，广泛应用于生物学研究和工业生产中。
其中，大肠杆菌感受态细胞的制备与转化是生物工程领域中的重要技术，对于基因工程、药物研发等方面具有广泛的应用价值。
2. 大肠杆菌感受态细胞的制备大肠杆菌感受态细胞的制备是通过基因工程手段将目标基因（外源基因）导入大肠杆菌细胞内，使其表达目标蛋白或产生目标产物。
通常情况下，制备大肠杆菌感受态细胞需要进行以下步骤：2.1 培养基的选择在进行大肠杆菌感受态细胞的制备过程中，需要选择适合的培养基。
常用的培养基包括LB培养基、SOB培养基等，这些培养基中含有适量的氨基酸、碳源等，能够满足大肠杆菌细胞的生长需求。
2.2 载体的构建在进行大肠杆菌感受态细胞的制备时，需要将目标基因导入大肠杆菌细胞内。
这一过程中，通常需要将目标基因插入至载体（如质粒）中，构建重组质粒。
2.3 转化大肠杆菌细胞转化是将重组质粒导入大肠杆菌细胞内的过程。
常用的转化方法包括热激转化、电穿孔法等。
通过这些方法，可以将构建好的重组质粒导入大肠杆菌细胞内。
3. 大肠杆菌感受态细胞的转化大肠杆菌感受态细胞的转化是基因工程中的一个重要步骤，该技术可以使外源DNA片段导入并稳定集成到大肠杆菌的染色体内。
3.1 转化方法大肠杆菌感受态细胞的转化有多种方法，如热激转化法、化学转化法和电穿孔法等。
这些方法都是通过改变细菌细胞膜通透性，使外源DNA片段能够进入细胞内。
3.2 转化效率的影响因素影响大肠杆菌感受态细胞转化效率的因素很多，包括DNA片段的长度、外源DNA的纯度、细胞复活时间、转化温度等。
在进行大肠杆菌感受态细胞的转化时，需要考虑这些因素，以提高转化效率。
4. 个人观点和理解大肠杆菌感受态细胞的制备与转化是生物工程中的重要技术，对于基因工程、蛋白表达等方面具有重要意义。
通过对该技术的深入了解和实践，可提高对基因工程的理解与实践能力。
大肠杆菌培养感受态制备质粒转化及鉴定
大肠杆菌的培养1.LB培养基配制：（液体培养基）①取1L的烧杯，加入适量的一蒸水（＜1000ml），称取胰蛋白胨 10g , 酵母提取物 5g , Nacl10 g 倒入烧杯中②加入磁子搅拌，至完全溶解③用NaoH调PH=7.0，定容至1L④分装后高压蒸汽灭菌（固体培养基）①在液体培养基的基础上加入琼脂糖：1L液体培养基→15g琼脂糖（用水先溶解）②在电炉子上边加热边搅拌至煮沸溶解③分装后高压灭菌抗生素的加入温度要求：高压灭菌后，将融化的LB固体培养基置与55℃的水浴中，待培养基温度降到55℃时（手可触摸）加入抗生素，以免温度过高导致抗生素失效，并充分摇匀。
注意事项：①电炉子温度不要太高，烧杯直接加热时电炉子上要加石棉网高压灭菌时，瓶盖上要插上针头，防止灭菌时瓶盖喷出2.倒平板：培养皿要提前进行灭菌、烘干，在超净工作台里，打开酒精灯，在酒精灯的火焰旁进行操作，倒完后做好标记3.接种（平板划线分离法）：接种环挑取大肠杆菌进行接种：图式：注意：每次划线前接种环都要灼烧灭菌，再冷却。
4.37°恒温培养箱培养：接种好的培养皿正置15分钟，然后倒置放入培养箱过夜培养倒置培养原因：恒温培养时，培养基中的水分会以水蒸汽的形式蒸发，倒置培养皿则会使水蒸汽凝结成水滴留在盖上。
如果正方，则水分形成的水滴会落入培养基表面并扩散开。
如果培养皿中已形成菌落，则会导致菌随水扩散，很难再分成单菌落，达不到分离目的。
大肠杆菌感受态的制备及转化感受态：细菌处于容易吸收外源DNA的状态叫感受态。
转化：是指质粒DNA或以它为载体构建的重组子导入细菌的过程。
一、制备：步骤从大肠杆菌DH5α的培养平板上挑取一个单菌落接于2mLLB液体培养基的试管中，37℃振荡培养过夜。
↓以1%的接种量将以上过夜培养物接种于液体培养基中↓37℃振荡培养2～3h↓将菌液转移到50mL离心管中，冰上放置10min↓4000rpm，离心10min回收细胞↓倒出培养液，将管倒置1min以便培养液流尽↓用冰冷的0.1mol/L CaCl 2 10mL，悬浮沉淀↓立即放在冰上保温30min↓4℃，4000rpm，离心10min，回收细胞↓用冰冷的0.1mol/L CaCl 2 2mL悬浮细胞（务必放冰上）↓分装细胞，每200μl一份。
大肠杆菌感受态细胞的制备与质粒DNA的转化ppt课件
• CaCl2 法是目前常用的感受态细胞制备方 法，简便易行，且其转化效率完全可以
满足一般实验的要求，制备出的感受态 细胞暂时不用时，可加入占总体积15％ 的无菌甘油于-70℃保存(半年)，因此 CaCl2法使用更广泛。
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
21
感受态细胞(Competent cells)
受体细胞经过一些特殊方法（如：电击 法， CaCl2等化学试剂法）的处理后，细胞膜 的通透性发生变化，成为能容许外源DNA的 载体分子通过的感受态细胞(competent cell) 。
转化（transformation）
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。
2.抗生素使用错 策
用正确的抗生素
误
3.转化后温浴30min左
3.转化后立即涂 板忘记温浴
右，让抗性基因得 以表达
七、问题与讨论
1.感受态细胞有何特点？如何保证它的质 量？
2.如阴性对照中长出菌，原因？
3.还有哪些方法可以将外源基因导入受体 细胞？各有什么优缺点？
图1
图2
如果转化成功，由于质粒DNA上带有Amp抗性 基因导致本来Amp敏感的菌株也可以在含有 Amp的LB固体培养基上生长，如图1。如转化不 成功则Amp敏感的菌株和阴性对照不会在含有 Amp的LB固体培养基上生长，如图2。
• 克隆的筛选：
主要用不同抗生素基因筛选。常用的抗生 素有：氨苄青霉素、卡那霉素、氯霉素、 四环素、链霉素等。
重组DNA转化 细菌过程示意图
25 生物化学实验--大肠杆菌感受态细胞的制备及重组质粒的转化
大肠杆菌感受态细胞的制备及重组质粒的转化【目的】1. 掌握大肠杆菌感受态细胞的制备及转化的实验方法和技术。
2. 熟悉大肠杆菌感受态细胞的制备及转化的实验原理。
【原理】1. 大肠杆菌感受态细胞的制备、转化原理细菌的生物学特性由于吸收外源 DNA 发生可遗传的改变叫转化，在基因克隆技术中，转化（ transformation ）特指以质粒 DNA 或以它为载体构建的重组子导入细菌的过程。
转染（ transfection ）是指噬菌体、病毒或以它为载体构建的重组子导入细胞的过程。
未经特殊处理的宿主细胞较难进行转化，细菌处于容易吸收外源 DNA 的状态叫感受态，用理化方法诱导细胞进入感受态的操作叫致敏过程。
重组 DNA 转化细菌的技术操作关键就是通过一定的方法，人工诱导细菌进入一个敏感的感受态，以便外源 DNA 进入细胞内。
本实验采用氯化钙溶液处理对数生长期的E.coli. DH-5α细胞 , 使E.coli. DH-5α细胞的通透性增加，摄取外来 DNA （本实验中的质粒 DNA 为 pUC-18 ）能力增加，其原理为当细菌处于0 ℃ ， CaCl 2 低渗溶液中，细菌细胞膨胀成球形，转化混合物中的 DNA 形成抗 DNAase 的羟基 - 钙磷酸复合物粘附于细胞表面，经42℃ 短时间热冲击处理，促进细胞吸收 DNA 复合物，在丰富培养基上生长数小时后，球状细胞复原并分裂增殖，被转化的细菌中，重组子中基因得到表达。
2. 转化大肠杆菌的筛选由于 pUC-18 （如图）含有 Amp r （氨苄青霉素抗性）基因便具有在含 Amp 培养基上生长的能力，形成单个菌落，而未转入 pUC-18 的E.coli. DH-5α细胞，不具有 Amp r 基因，在含 Amp 的培养基中，生长受到抑制，不能形成肉眼可见的菌落，从而使转化和未转化宿主细胞得以区分开来。
进一步将转化菌涂布在含IPTG 和 X-gal 的 LB 平板上，由于 pUC-18 还带有一段大肠杆菌β- 半乳糖苷酶基因（ lacZ ）的启动子及其编码α- 片段的 DNA 序列，此结构成为lacZ ＇基因，在 lacZ ＇基因中的靠近 5 ＇端有一段多克隆位点（ MCS ），而大肠杆菌含有β- 半乳糖苷酶ω片段的编码基因，尽管载体和宿主编码的这两个片段都没有活性，但两者同时存在时能够融为一体，形成具有酶活性的蛋白质，这样 lacZ 基因在缺少近操纵基因区段的宿主细胞与带有完整近操纵基因区段的质粒之间实现了互补，称为α- 互补。
大肠杆菌感受态细胞的制备原理步骤以及重组质粒转化
大肠杆菌感受态细胞的制备原理步骤以及重组质粒转化GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-一、目的1.了解感受态细胞生理特性及制备条件，掌握大肠杆菌感受态细胞制备方法。
2.掌握质粒DNA 转化大肠杆菌的方法，了解转化的条件和利用半乳糖苷酶基因插入失活选择重组质粒DNA 的原理。
二、原理（一）大肠杆菌感受态细胞制备的原理所谓感受态，是指细菌生长过程中的某一阶段的培养物，只有某一生长阶段中的细菌才能作为转化的受体，能接受外源DNA而不将其降解的生理状态。
感受态形成后，细胞生理状态会发生改变，出现各种蛋白质和酶，负责供体DNA 的结合和加工等。
细胞表面正电荷增加，通透性增加，形成能接受外来的DNA 分子的受体位点等。
本实验为了把外源DNA（重组质粒）引入大肠杆菌，就必须先制备能吸收外来DNA分子的感受态细胞。
在细菌中，能发生感受态细胞是占极少数。
而且，细菌的感受态是在短暂时间内发生。
目前对感受态细胞能接受外来DNA 分子的本质看法不一。
主要有两种假说：1、局部原生质体化假说――细胞表面的细胞壁结构发生变化，即局部失去细胞壁或局部溶解细胞壁，使DNA 分子能通过质膜进细胞。
证据有：（1）发芽的芽孢杆菌容易转化；（2）大肠杆菌的原生质体不能被噬菌体感染，却能受噬菌体DNA 转化；（3）适量的溶菌酶能提高转化率。
2、酶受体假说――感受态细胞的表面形成一种能接受DNA 的酶位点，使DNA分子能进入细胞。
证据是：（1）蛋白质合成的抑制剂如氯霉素，可以抑制转化作用；（2）细胞分裂过程中，一直有局部原生质化，但感受态只在生长对数期的中早期出现；（3）分离到感受态因子，能使非感受态细胞转变为感受细胞。
目前对感受态细胞的转化理论尚未有统一结论，但是许多实验室一直进行探索，试图从实验中获得明确回答。
有人根据pBR322 质粒DNA对E・coli K――12X1776菌株的转化结果，认为：近来，在许多研究室都发现CaCl2对受体菌处理，可提高转化效率几十倍，通常把细胞悬浮在pH6.0 的100mmol/L CaCl2中，在冰浴条件下，放置过夜，转化率转高，但一过24小时，转化率测恢复为原来的水平。
实验大肠杆菌感受态细胞制备及铺平板筛选转化子
大肠杆菌感受态细胞制备及质粒转化及铺平板筛选转化子一、实验目的了解大肠杆菌感受态细胞制备、质粒转化大肠杆菌、转化子筛选的原理和一般方法。
二、实验原理质粒是基因工程的常用载体，携带外源基因的质粒可进入经过一定处理、容易接受外源基因的受体细胞，即感受态细胞，并在受体细胞内扩增（基因克隆）或表达外源基因（基因表达）。
质粒载体或携带外源基因的质粒进入受体细胞的过程称为转化，质粒转化的受体细胞称为转化子。
（一）制备感受态细胞常用方法：1.电击法（电穿孔法）。
电转法需要仪器，超螺旋质粒转化效率大于109转化子 /μgDNA)。
2.化学诱导法：a. CaCl2法：CaCl2试剂便宜、易得，超螺旋质粒转化效率大约为106－108转化子 /μgDN。
b. PEG法：PEG法制备方法更简便（一步完成），超螺旋质粒转化效率大约为106－108 转化子 /μgDNA。
（二）关于质粒：1.质粒是一种寄生于宿主细胞中染色体外裸露的双链DNA分子。
2.质粒的特点a.在宿主细胞中，质粒一般以超螺旋共价闭环DNA分子b.能自主复制、但其复制受到宿主细胞的控制，需要利用宿主的酶系统。
c.复制产物可正确分配给子代细胞3.质粒的用途: 主要作为基因重组的一种载体。
4.提取质粒的大致过程：扩增宿主菌：加适宜的抗生素（特异抗生素、氯霉素）。
裂解宿主菌：碱处理法、加热处理法、去污剂处理法、酶法。
提取质粒：变性沉淀其他物质、分离质粒。
纯化质粒：琼脂糖凝胶电泳、离子交换层析、氯化铯－溴化乙锭梯度平衡离心。
5.选择裂解方法原则选择裂解方法主要取决于质粒的大小。
(1)大质粒(大于15kb)选用缓和裂解法。
用溶菌酶和EDTA进行处理，破坏细胞壁和细胞外膜，再加入SDS一类去污剂溶解原生质体。
(2)小质粒用较剧烈的方法分离。
在加入EDTA后让细菌暴露于去污剂，通过煮沸或碱处理使之裂解。
受体细胞经过一些特殊方法处理后，细胞膜的通透性发生了暂时性的改变，使外源DNA能够进入；进入受体细胞的DNA分子可表达其携带的某些基因（如抗生素抗性、酶等选择标记基因），使转化细胞在选择培养基上表现出不同于未转化细胞的特征，从而可将转化细胞选择出来。
EColi感受态细胞的制备、质粒DNA的转化、提取与酶切鉴定
4、加入200L新配制的溶液II, 盖紧管口,快速 颠倒离心管,以混匀内容物,冰上放置3－5min;
溶液II中的NaOH与SDS可裂解细胞，使DNA变 性以及SDS使蛋白变性并形成交联的网状结构
色，可确定DNA在胶中的位置。 影响琼脂糖凝胶电泳DNA迁移率的因素：
DNA的分子大小； 琼脂糖浓度； DNA构象； 电场强度； 碱基组成与温度；嵌入染料的存在；电泳缓冲液的组成。
三．实验材料与设备：
1、用品与与仪器： 超净工作台、电热恒温水浴、分光光度计、恒温培养 箱、恒温振荡器、移液器、微型离心管等、台式冷冻高速 离心机、旋涡震荡器、电泳仪、电泳槽、紫外透射仪，凝 胶成像仪、冰箱、制冰机等； 1.5mL 与0.5mL Eppendorf 管、tip头 、烧杯、量筒
5、加入150l溶液III, 加盖后颠倒6-7次混匀，冰 上放置2～3min；
溶液III为低pH的醋酸钾缓冲液，中和NaOH，以便使部 分变性的闭环质粒复性，而细菌染色体DNA不能正确复性
6、12000 g离心6 min，将上清移入另一干净的Ep 管中；
7、加2倍上清体积(约1mL)的无水乙醇, 振荡混匀， 室温放置2min. 8、 12000g离心10min，弃上清液，再用70％的乙 醇洗涤一次， 12000g离心1min，离心管倒置于吸水纸 上扣干，然后在中空浓缩系统上干燥质粒； 9、加入40L含20 g/mL RNase A的灭菌蒸馏水或 TE 缓冲液溶解提取物，室温放置直到质粒完全溶解(约 8min)，存于－20℃或直接用于酶切。
（整理）感受态细胞的制备和重组质粒的转化
（整理）感受态细胞的制备和重组质粒的转化1.掌握用CaCl2法制备感受态细胞的原理和方法。
2.学习和掌握质粒DNA的转化和重组质粒的筛选方法。
【实验原理】质粒在不同的细菌之间转移是微生物世界中一种普遍的现象，一个细菌品系通过吸收另一个细菌品系的质粒DNA而发生了遗传性状的改变，这种现象叫做转化，获得了外源DNA 的细胞称为转化子。
在基因克隆技术中，所谓转化是指质粒或重组质粒被导入受体细胞，表达相应的选择标记基因，并在一定的培养条件下，在选择性培养基上长出转化子的过程。
质粒必须通过转化进入细菌细胞内，才能进行扩增和表达，从而获得大量的克隆基因,使我们能够进行进一步的DNA操作，如亚克隆等；或者获得其表达产物。
转化效率的高低与受体菌的生理状态有关。
细菌吸收外源DNA的能力最高时的状态被称为感受态细胞（competent cell）。
有些种类的细菌在其生长的任一阶段都处于感受态，而另一些细菌只有处于某个生长时期时（一般为对数生长早、中期），才会处于感受态,如本实验所用的大肠杆菌。
用一定浓度的CaCl2 处理对数生长早中期的细菌可以大大提高细菌吸收周围环境中的DNA分子的能力。
对这种现象的一种解释是CaCl2能使细菌细胞壁的通透性增强，从而提高转化率。
这种转化方法称为“化学法”。
目前还可以使用电激的方法，通过瞬间的高压电流，在细胞上形成孔洞，使外源DNA进入胞内，从而实现细胞的转化。
电激转化的效率往往比化学法高出1到2个数量级，达到1 x 108转化子/μg DNA，甚至1 x 109转化子/μg DNA，所以常用于文库构建时的转化或遗传筛选。
微生物转化是基因工程的常用技术，大肠杆菌是基因工程中最常用的受体菌，本实验即是用前面实验获得的重组质粒转化大肠杆菌细胞。
【试剂与器材】〈一〉试剂1．LB液体培养基: 参见附录每组配200mL, 其中100mL分装于500mL三角瓶中，另各取3mL装于2只大试管中，其余装于装于500mL三角瓶中，121℃高压蒸汽灭菌20分钟。