基因工程制胰岛素(生工版).
胰岛素制备
生物技术制药参考资料基因工程制备胰岛素一、胰岛素的定义胰岛素是由胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。
二、目前临床使用的胰岛素来源1、动物胰岛素：从猪和牛的胰腺中提取，两者药效相同，但与人胰岛素相比，猪胰岛素中有1个氨基酸不同，牛胰岛素中有3个氨基酸不同，因而易产生抗体。
2、半合成人胰岛素：将猪胰岛素第30位丙氨酸，置换成与人胰岛素相同的苏氨酸，即为半合成人胰岛素。
3、重组人胰岛素（现阶段临床最常使用的胰岛素）：利用生物工程技术，获得的高纯度的生物合成人胰岛素，其氨基酸排列顺序及生物活性与人体本身的胰岛素完全相同。
三、目前，国际上生产医用重组人胰岛素(recombi—nant human insulin，rhI)的方法1、用基因工程大肠杆菌escherichia coli，E．CO一)分别发酵生产人胰岛素(human insulin，hi)的A、B链，然后经化学再氧化法，使两条链在一定条件下重新形成二硫键，得到hI。
这一方法缺点较多，目前已较少使用；2、用基因工程E．coli发酵生产人胰岛素原(hu—man peoinsulin，hPI)，后经加工形成hI。
E．coli系统表达量高，但缺点是不利于表达hI这样的小蛋白，产物易降解，故常采用融和蛋白形式将hPI连接在一个较大的蛋白质后，表达产物需经过一系列复杂的后加工才能形成有活性的hi；3、通过基因工程酵母菌发酵生产hPI，经后加工形成hI。
酵母系统下游后加工比细菌表达系统简单，但缺点是生产慢，生产周期长，且重组蛋白分泌量少(1～50 mg／L)，产量低。
因此，虽然rhI投放市场已久，但人们一直在努力寻求和探索更加有效的表达系统和高效的表达策略I2 J，尤其是对E．CO一尻表达系统的研究更是越来越深入，用E．coli系统表达hPI的策略也越来越多。
另一方面，在胰岛素的基因工程生产中，下游处理非常复杂，复杂的下游处理极大地降低了胰岛素的最终收率。
基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的研究
《基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的研究》一、引言基因工程技术的发展为生物医药领域带来了革命性的变革，其中重组DNA 技术作为一种能够改变生物体基因组的技术，为生产重组蛋白素（包括重组人胰岛素）提供了可行性。
本文将从深度和广度两个方面来探讨基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的研究。
二、基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的原理在基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的研究中，首先需要获取重组人胰岛素的基因序列，然后以质粒或病毒为载体将其转染至大肠杆菌的体内，经过培养和发酵，大肠杆菌体内合成重组人胰岛素，并通过纯化后得到最终的产品。
三、基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的研究进展1. 基因克隆技术的应用基因克隆技术的应用是基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的关键技术之一。
利用限制酶切剪切 DNA，然后重组连接，将重组的DNA 导入质粒内，再将质粒导入大肠杆菌细胞内，实现外源基因的表达。
2. 基因工程大肠杆菌的选择为了高效地生产重组人胰岛素，研究者需要筛选高产重组蛋白素的大肠杆菌菌株，并进行相关的改造以提高其产量。
3. 发酵工艺的优化发酵工艺的优化对于提高重组人胰岛素的产量至关重要。
包括对培养基成分、厌氧发酵条件、发酵时间等因素的优化。
四、基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的意义基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素具有重要的生物医药意义。
大肠杆菌是一种广泛存在于自然界中的细菌，其发酵生产成本低、抗污染能力强，适用于大规模工业化生产。
另重组人胰岛素与天然胰岛素具有相同的生物活性，可以作为治疗糖尿病的药物，在临床上有着重要的应用前景。
五、个人观点和理解基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的研究是基因工程技术的一个重要应用方向，其有着较高的生产效率和较低的成本，为生物医药领域带来了巨大的潜力和机遇。
但是，需要注意的是，基因工程技术在应用过程中也存在一些伦理和社会问题，例如生物安全性、环境影响等方面，需要引起足够的重视。
基因工程胰岛素生产流程
基因工程胰岛素生产流程首先呢，得有合适的基因来源。
一般来说，我们会从人类细胞里找到产生胰岛素的基因。
这一步很关键哦！要是基因找错了，后面可就全乱套了。
不过呢，这个找基因的过程也不是那么死板的，不同的实验室或者公司可能会有自己的小窍门。
我觉得只要能准确找到那个产生胰岛素的基因就好啦。
接下来就是把这个基因提取出来。
这就像是从一大把钥匙里挑出一把特定的钥匙一样。
怎么提取呢？这就涉及到一些生物技术手段啦，但咱们不用纠结太多技术细节。
简单说，就是利用一些化学试剂和特殊的仪器设备把基因从细胞里弄出来。
根据经验，这个过程要特别小心，动作稍微大一点可能就会破坏基因的完整性，那可就糟糕了！然后呢，要把提取出来的胰岛素基因放到一个载体里。
这个载体就像一个小卡车，可以把基因运到我们想要的地方。
载体的选择也有不少呢，像质粒就是比较常用的一种。
不过你也可以根据实际情况选择其他合适的载体哦。
这一步呀，我觉得就像是给基因找个舒适的“座驾”，好让它顺利到达目的地。
再接下来就是把带有胰岛素基因的载体送到宿主细胞里。
宿主细胞就像是一个小工厂，基因进去之后就可以在里面开始工作啦。
这个宿主细胞可以是细菌，比如大肠杆菌就经常被用到。
为什么选择大肠杆菌呢？因为它繁殖快呀，就像一个勤劳的小工人，能快速大量地生产我们想要的东西。
当然啦，选择大肠杆菌也有一些小麻烦，不过只要处理得当就没问题啦。
在宿主细胞里，胰岛素基因就开始指挥细胞合成胰岛素啦。
这个过程有点像在工厂里按照设计图纸生产产品一样。
但是呢，这个环节可能不会那么顺利，有时候细胞可能会不听话，生产出一些不合格的产品。
这时候该怎么办呢？这就需要我们不断地监测和调整啦。
小提示：可别小看这个监测过程哦！等胰岛素在宿主细胞里合成得差不多了，就要把胰岛素从细胞里分离出来。
这就像从工厂的产品堆里把我们想要的产品挑出来一样。
这个过程也不是那么容易的，不过只要有合适的方法就可以做到。
我觉得这一步可以更灵活一点，根据自己现有的设备和技术来选择合适的分离方法就好啦。
基因重组技术生产胰岛素
基因重组技术生产胰岛素介绍胰岛素是一种由胰岛细胞分泌的蛋白质激素，它在调节血糖水平中起着重要的作用。
胰岛素的生产曾经面临着供应不足的挑战，然而通过基因重组技术，科学家们成功地生产了大量的胰岛素，从而满足了临床需求。
本文将介绍基因重组技术生产胰岛素的过程和意义。
胰岛素的生产过程对基因重组技术生产胰岛素的理解首先需要了解传统的生产过程。
传统方法中，胰岛素是从猪和牛的胰腺中提取得到的。
这种方法存在着供应不稳定、产品纯度不高以及与人体胰岛素之间存在差异等问题。
而基因重组技术生产胰岛素则是通过将人类胰岛素基因导入到大肠杆菌等微生物中进行生产。
下面是具体的步骤：1.获得胰岛素基因：从人类胰岛细胞中获得胰岛素基因的DNA序列。
2.构建基因重组载体：将胰岛素基因插入到合适的基因重组载体中，如质粒或病毒。
3.转导宿主细胞：将构建好的基因重组载体导入到宿主细胞中，如大肠杆菌。
4.培养和表达：在适当的培养条件下，促使宿主细胞进行复制和转录，从而表达胰岛素基因并产生胰岛素蛋白质。
5.纯化和提取：通过分离和纯化的步骤，得到纯度较高的胰岛素。
基因重组技术的意义基因重组技术生产胰岛素具有许多优势和意义：1.提供稳定供应：通过基因重组技术生产的胰岛素能够提供更加稳定的供应，解决了传统生产方法中供应不足的问题。
2.提高纯度：基因重组技术可以实现胰岛素的高纯度生产，减少了杂质的存在，从而提高了产品质量。
3.与人体胰岛素相似：基因重组技术生产的胰岛素与人体胰岛素在结构和功能上更为接近，减少了在使用过程中出现的副作用和风险。
4.降低成本：基因重组技术可以实现胰岛素的大规模生产，从而降低了生产成本和售价，使胰岛素更加可负担。
应用领域和前景基因重组技术生产的胰岛素在医药领域有着广泛的应用。
主要包括：1.糖尿病治疗：胰岛素是糖尿病治疗中必不可少的药物，通过基因重组技术生产的胰岛素可以满足糖尿病患者的需求。
2.研究工具：基因重组技术生产的胰岛素可以作为研究工具，用于研究胰岛素的生物学功能以及与糖尿病等疾病的关系。
基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的研究
参考内容
引言
人胰岛素是一种重要的生物药物，对于治疗糖尿病具有显著效果。传统上，人 胰岛素的生产主要通过从人身体中提取胰岛素原，然后进行化学合成和结构改 造。然而，这种方法不仅成本高昂，而且生产周期长，难以满足市场需求。近 年来，随着生物技术的发展，利用重组大肠杆菌生产人胰岛素的方法逐渐得到 广泛应用。本次演示将详细介绍利用重组大肠杆菌生产人胰岛素的方法和相关 技术。
展望未来，基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的研究有望为糖尿病治疗 提供更加安全、有效的药物。随着科学技术的不断进步和研究的深入，我们相 信未来能够在提高产量、降低成本、优化质量等方面取得更大的突破。加强与 其他领域（如纳米技术、生物信息学等）的跨学科合作，将为该领域的研究和 应用提供更为广阔的前景。
生产流程
利用重组大肠杆菌生产人胰岛素的生产流程包括以下几个步骤：
1、细胞悬浮：将大肠杆菌接种到发酵罐中的无菌培养基中，在适宜的温度和 湿度条件下进行培养。培养过程中需监测细菌生长情况，以确保细菌处于最佳 生长状态。
2、发酵：当细菌生长到一定密度时，向发酵罐中加入适量的诱导剂，以诱导 细菌表达人胰岛素基因。发酵过程中需控制温度、湿度、氧气浓度等参数，以 确保细菌正常表达胰岛素基因。
一、背景介绍
基因工程技术是一种利用微生物或细胞体系生产人类所需蛋白质的技术。在过 去几十年中，基因工程技术得到了广泛应用，并在制药、生物能源、环境保护 等领域发挥了重要作用。重组人胰岛素是一种利用基因工程技术生产的胰岛素， 它与人体产生的胰岛素具有相似的结构和功能。然而，重组人胰岛素的生产过 程比较复杂，需要经过多个步骤，因此生产成本较高。
3、收集：发酵结束后，收集细菌培养液并进行过滤，以去除其中的杂质和细 胞残骸。
基因工程--胰岛素
基因工程--胰岛素胰岛素能降低人体血糖的含量。
糖尿病患者是由于胰腺的β细胞不能分泌胰岛素，使患者血糖过高，继而带来吃得多、喝得多、尿得多、体重减少(即三多一少)的一系列临床症状。
糖尿病的死亡率仅次于心脏病和癌症。
19世纪以前，糖尿病像妖魔一样肆意夺走人们的生命，那时糖尿病患者的平均生存时间仅4．9年，面对这旷日持久的大浩劫，人类一筹莫展。
1921年，加拿大医生班廷(Banding)取两条狗的胰脏，将之搅碎过滤，并收集少量液体注射到一只已经出现糖尿病昏迷的小狗身上，奇迹发生了，昏迷的小狗血糖开始下降，当液体注射完毕，世界上第一只从糖尿病昏迷状态下苏醒过来的小狗就站起来跑开了。
从狗胰脏收集的“神奇”液体，就是我们现在使用的胰岛素。
1922年1月班廷第一次使用从牛胰脏中提取的胰岛素，对一个患糖尿病2年，已被医生放弃的男孩进行治疗，结果“药到病除”。
全世界为这个划时代的医学成果而欢呼!班廷也由此荣获1923年诺贝尔生理学和医学奖。
胰岛素治疗糖尿病至今仍然是临床上最有效的方法。
过去，胰岛素主要靠从猪等大家畜胰腺中提取。
从一头猪的胰腺中只能提取出300单位胰岛素，而一个病人每天就需要40单位胰岛素，因此远远不能满足需要。
图7-1 胰岛素生成图大肠杆菌说：给我一个基因，我将源源不断给你药物”基因工程技术一问世，科学家就想到利用该技术来解决胰岛素药源不足的问题。
他们首先要找到胰岛素基因，在人的胰岛细胞里有一段特定结构的DNA分子指挥着胰岛素的合成，然后又找到在人的大肠里存在对人体无害的大肠杆菌。
把人的胰岛素基因转入到大肠杆菌的细胞中，随着大肠杆菌的繁殖，胰岛素基因也一代代的遗传下去。
大肠杆菌繁殖速度相当快，大约20分钟就能繁殖一代，把它放到大型的发酵罐里进行人工培养，就可以大量繁殖，并且生产出大量人的胰岛素(图7．1)。
实际上这种大肠杆菌是经过改造已经带上新的遗传性状的细菌，称为基因工程菌。
1978年美国的吉尔伯特研究组用此方法成功地生产了鼠胰岛素，随后依塔库拉研究组用相同方法生产出了人的胰岛素。
胰岛素制备
胰岛素制备 Prepared on 22 November 2020生物技术制药参考资料基因工程制备胰岛素一、胰岛素的定义胰岛素是由胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。
二、目前临床使用的胰岛素来源1、动物胰岛素：从猪和牛的胰腺中提取，两者药效相同，但与人胰岛素相比，猪胰岛素中有1个氨基酸不同，牛胰岛素中有3个氨基酸不同，因而易产生抗体。
2、半合成人胰岛素：将猪胰岛素第30位丙氨酸，置换成与人胰岛素相同的苏氨酸，即为半合成人胰岛素。
3、重组人胰岛素（现阶段临床最常使用的胰岛素）：利用生物工程技术，获得的高纯度的生物合成人胰岛素，其氨基酸排列顺序及生物活性与人体本身的胰岛素完全相同。
三、目前，国际上生产医用重组人胰岛素(recombi—nant human insulin，rhI)的方法1、用基因工程大肠杆菌escherichia coli，E．CO一)分别发酵生产人胰岛素(human insulin，hi)的A、B链，然后经化学再氧化法，使两条链在一定条件下重新形成二硫键，得到hI。
这一方法缺点较多，目前已较少使用；2、用基因工程E．coli发酵生产人胰岛素原(hu—man peoinsulin，hPI)，后经加工形成hI。
E．coli系统表达量高，但缺点是不利于表达hI这样的小蛋白，产物易降解，故常采用融和蛋白形式将hPI连接在一个较大的蛋白质后，表达产物需经过一系列复杂的后加工才能形成有活性的hi；3、通过基因工程酵母菌发酵生产hPI，经后加工形成hI。
酵母系统下游后加工比细菌表达系统简单，但缺点是生产慢，生产周期长，且重组蛋白分泌量少(1～50 mg／L)，产量低。
因此，虽然rhI投放市场已久，但人们一直在努力寻求和探索更加有效的表达系统和高效的表达策略I2 J，尤其是对E．CO一尻表达系统的研究更是越来越深入，用E．coli系统表达hPI的策略也越来越多。
基因工程胰岛素生产流程
基因工程胰岛素生产流程首先呢，得有合适的基因源。
这个基因源啊，要包含能产生胰岛素的基因片段。
从哪儿找呢？一般是从能产生胰岛素的生物体里获取啦，像人体细胞或者某些微生物之类的。
我觉得在这一步，选择基因源的时候要特别小心谨慎！毕竟这是整个生产流程的基础呀。
接下来就是提取基因了。
这个过程需要一些特殊的工具和技术哦。
不过具体的工具和技术呢，就看各个实验室或者生产厂家自己的条件和习惯啦，这个环节可以根据实际情况自行决定。
提取的时候可不能马虎，要尽可能保证基因的完整性。
为什么要这样呢？因为如果基因不完整，后面生产出来的胰岛素可能就会有问题呀！然后呢，要把提取出来的胰岛素基因导入到载体里。
这个载体就像是一辆小卡车，负责把基因运到合适的地方去。
载体的选择也挺重要的，有很多种载体可以选择呢。
我记得有一次，我们在选择载体的时候就纠结了好久，最后根据经验，选了那种比较稳定而且容易操作的载体，效果还不错呢！再之后就是把带有胰岛素基因的载体导入到宿主细胞里啦。
宿主细胞就像一个小工厂，会根据基因的指令开始生产胰岛素。
这个过程有点像给小工厂下达生产任务一样。
导入的方法也有不少，不过每种方法都有它的优缺点，得根据实际情况来选择哦。
刚开始可能会觉得这个步骤有点麻烦，但习惯了就好了！当宿主细胞接收到任务后，就开始大量生产胰岛素啦。
这个时候要密切关注细胞的生长状态和生产情况哦。
这一步要特别注意！要是细胞状态不好，可能就生产不出足够的胰岛素了。
最后呢，就是把生产出来的胰岛素从宿主细胞或者培养液里分离和纯化出来。
这就像是从一堆杂物里把宝贝挑出来一样。
纯化的方法也有好多种，具体用哪种就看你的需求和实际情况啦。
小提示：别忘了最后一步哦！。
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2019/3/27 10
一、获取外源目的基因片段
1．选择实验材料 胰岛素是一种蛋白质类激素，体内胰岛 素是胰岛B细胞（即胰岛β细胞）受内 源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核 糖、精氨酸、胰高血糖素等的刺激而分 泌的。胰岛素基因只有在胰岛B细胞中 才能转录出信使RNA，所以用基因工程 方法生产胰岛素时，选用胰岛B细胞为 获取目的基因的实验材料。
用基因工程方法 获得胰岛素
第四组
2019/3/27 1
2019/3/27
胰岛素是由胰岛B细胞受内源性或外源性 物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸、 胰高血糖素等的刺激而分泌的一种蛋白 质激素。胰岛素是机体内唯一降低血糖 的激素，同时促进糖原、脂肪、蛋白质 合成。外源性胰岛素主要用来糖尿病治 疗。胰岛素这类活性蛋白多肽和细胞因 子具有高度生物活性，分子量很大，立 体结构异常复杂，体外难以人工合成。 所以过去糖尿病患者只能服用从牛、猪 体中提取的胰岛素来治疗；但牛、猪胰 岛素结构上与人胰岛素有差别，如与猪 胰岛素B链第30个氨基酸残基不同，长期 服用会引起肾和眼的疾病，故必需要用 基因工程方法获得重组人胰岛素进行治 疗。
2
基因工程制胰岛素三种方法
一、A链和B链分别表达法
化学合成 A链和B链
的编码序
列
2019/3/27
3
基因工程制胰岛素三种方法
一、A链和B链分别表达法表达产物的后期处理 路线：
2019/3/27
4
基因工程制胰岛素三种方法
二、人胰岛素原表达法
基因工程菌的构建战略：
2019/3/27
5
基因工程制胰岛素三种方法
二、人胰岛素原表达法
表达产物的后 期处理路线：
2019/3/27
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基因工程制胰岛素三种方法
三、A链和B链同时表达法
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基因工程制胰岛素三种方法
三种方法比较：
方法一： 由于A链和B链上共存在六个半胱氨酸残基，体外二 硫键的正确配对率较低，通常只有10% - 20%，因此成 本高。
方法二： 胰岛素原能形成良好的空间构象，三对二硫键的正 确配对率提高，折叠率高。工艺路线依然繁琐。
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一、获取外源目的基因片段
2．2．1 寡聚（dT）纤维素柱纯化mRNA （1）试剂准备： ① 3M醋酸钠（pH5.2）； ② 0.1M NaOH； ③ 上样缓冲液：20mM Tris-HCl（pH7.6）,0.5M NaCl,1M EDTA (pH8.0),0.1%SLS(十二烷基氨酸钠)。配制时可先配制 Tris-HCl（pH7.6）、NaCl、EDTA（pH8.0）的母液，经高压 消毒后按各成分确切含量，经混合后再高压消毒，冷却至 65℃，加入经65℃温育（30min）的10%SLS至终浓度为0.1%； ④ 洗脱缓冲液：10mM Tris-HCl（pH7.6），1mM EDTA （pH8.0），0.05%SDS； ⑤ 无水乙醇、70%乙醇； ⑥ DEPC（0.1%焦炭酸二乙酯）
方法三： 需体外折叠。
2019/3/27 8
基因工程获取胰岛素的步骤
一、获取外源目的基因片段 二、选择与获取表达载体 三、重组目的DNA片段与表达载体 四、选择与获取表达细胞 五、重组体导入表达细胞 六、对重组体细胞进行筛选纯化鉴定 七、工程菌产物鉴定和保存 八、发酵培养
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一、获取外源目的基因片段
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一、获取外源目的基因片段
2．1．1 TRIzol法提取流程图
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一、获取外源目的基因片段
2．2 mRNA的纯化
该方法利用mRNA 3＇端含有PolyA（多聚腺苷 酸）的特点，当RNA流经寡聚dT纤维素柱时， 在高盐缓冲液的作用下，mRNA被特异性的结 合在柱上，再用低盐溶液或蒸馏水洗脱mRNA。 经过两次寡聚纤维柱后可得到较高纯度的 mRNA。
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一、获取外源目的基因片段
2．提取RNA，分离RNA
2．1 总RNA的提取 2．2 mRNA的纯化
2．3 mRNA的保存
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一、获取外源目的基因片段
2．1 总RNA的提取
总RNA的抽提方法有多种，TRIzol试剂是使用组广 泛的RNA抽提试剂，主要由苯酚和异硫氰酸胍组成，可 以迅速破坏细胞结构，使存在于细胞质及核内的 RNA释 放出来，并使核糖体蛋白与RNA分子分离。苯酚虽可有 效地变性蛋白质，但不能完全抑制 RNA 酶活性，因此 TRIzol 中还加入了 8 －羟基喹啉、异硫氰酸胍、β- 巯 基乙醇等来抑制内源和外源 RNase （ RNA 酶）。 TRIzol 是从细胞和组织中提取总 RNA的即用型试剂，在样品裂 解或匀浆过程中， TRIzol 能保持 RNA 完整性。提取 RNA 时，首先用液氮研磨材料，匀浆，加入 TRIzol 试剂， 进一步破碎细胞并溶解细胞成分。然后加入氯仿抽提， 离心，分离水相和有机相，收集含有RNA的水相，通过 异丙醇沉淀，可获得比较纯的总RNA，用于下一步mRNA 的纯化。
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一、获取外源目的基因片段
2．1．1 TRIzol法提取流程 （1）样品处理① 培养细胞：收获细胞1-5*10^7，移入 1.5ml离心管中，加入1ml TRIzol，混匀，室温静置5min。 ② 组织：取50-100mg组织（新鲜或-70℃及液氮中保存的组 织均可）置1.5ml离心管中，加入1ml TRIzol充分匀浆，室 温静置5min。 （2）加入0.2ml氯仿，振荡15s，静置2min。 （3）4℃离心，12000g*15min，取上清液。 （4）加入0.5ml异丙醇，将管中液体轻轻混匀，室温静置 10min。 （5）4℃离心，12000g*10min，弃上清液。 （6）加入1ml 75%乙醇，轻轻洗涤沉淀。4℃，7500g*5min， 弃上清液。 （7）晾干，加入适量的DEPCH2O溶解（65℃促溶10-15min）。