核酸分子杂交与应用
核酸分子杂交与应用
(2)加入所需的限制酶，并在适当条件下温育
(3)加入适量T4DNA聚合酶。
(4)当切除了所需数量的核苷酸后，加入 1μl2mmol/L四种核苷酸(其中一种为标记核苷酸)，37oC保温一小时。
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标记步骤
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加入除标记核苷酸外的其他三种脱氧核糖核苷酸溶液(也可以是多种标记核苷酸)，20mmol/L溶液各1μl。
以下操作要在同位素工作室中有防护措施的情况下进行操作 加入100μCi(10μl)标记的核苷酸溶液。注：应贮存在－20oC冰箱中，使用前在室温下放置15～30分钟融化。要尽量减少冻融次数。
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随机引物标记法特点
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STEP3
STEP2
STEP1
除能进行双链DNA标记外，也可用于单链DNA或RNA探针的标记。当用RNA为模板是，操作方法同上，但必须采用反转录酶。
标记活性高，只需25ng样品DNA，可在3小时内使40％～60％以上甚至90％的标记dNTP掺入到探针DNA链上
操作方便
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3’末端标记
探针的标记
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随机引物法 标记原理：随机引物是含有各种可能排列的寡聚核苷酸片段的混合物，可以与任何核酸序列杂交，起到聚合酶促反应的引物作用。将待标记的探针模板与随机引物一起退火，合成标记探针。
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标记步骤
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标记步骤
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取200ng双链DNA溶于1μl蒸馏水中，在蜡膜上与1μl随机引物充分混匀，吸入一毛细玻璃管中，用火封严两端。置沸水浴中30分钟并迅速置冰水浴中1分钟。将DNA转入上述离心管中
STEP4
STEP3
STEP2
STEP1
影响变性的因素：
影响变性的因素：
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核酸杂交的原理及其应用
核酸杂交的原理及其应用一、核酸杂交的原理核酸杂交是指DNA或RNA的单链与其互补序列的另一条单链通过互补碱基配对结合的过程。
核酸杂交的原理主要包括序列互补性和碱基配对。
1.序列互补性：DNA和RNA分子中的碱基可以通过特定的规则进行互补配对。
DNA的碱基A与RNA的碱基U互补，碱基C与碱基G互补。
这种序列互补性是核酸杂交的基础。
2.碱基配对：核酸杂交的过程中，互补的碱基会通过氢键结合。
DNA双链中的A与T之间形成两个氢键，碱基C与G之间形成三个氢键。
这些氢键的形成增强了双链的稳定性。
二、核酸杂交的应用核酸杂交在生物学和医学领域有广泛的应用。
以下是核酸杂交的主要应有：1.DNA杂交化学（DNA hybridization chemistry）：核酸杂交在DNA的杂交化学中，可以用于DNA的检测和诊断。
通过将DNA探针与待测样本中的目标DNA序列进行杂交，可以检测目标DNA的存在与否。
这种技术可以应用于基因检测，病原体检测，遗传疾病的诊断等方面。
2.Northern blotting：Northern blotting是一种用于检测RNA分子的技术。
在Northern blotting中，通过核酸杂交将RNA分子转移到固定膜上，然后使用标记的DNA或RNA探针与目标RNA序列进行杂交。
通过检测探针的杂交信号，可以确定目标RNA的大小和相对丰度。
这种技术常用于研究基因表达的调控机制。
3.Southern blotting：Southern blotting是一种用于检测DNA分子的技术。
在Southern blotting中，通过核酸杂交检测DNA在凝胶上的分子量和数量。
这种技术常用于DNA重排、基因突变和DNA测序等方面。
4.亚细胞定位：核酸杂交可以用于确定特定DNA或RNA序列在细胞中的位置。
通过将探针标记为荧光染料或放射性同位素，可以使探针在细胞中可见。
这种技术可以用于研究基因的表达和定位。
5.基因组学研究：核酸杂交在基因组学中起着重要的作用。
核酸分子杂交与应用
• cDNA探针：以mRNA为模板经过逆转录酶催化产生的互补于mRNA的DNA链。
2020年10月29日星期
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四
探针的种类
• DNA探针优点： • 1、一般克隆在质粒载体中，可以无限繁殖； • 2、DNA探针不易降解 • 3、DNA的标记方法比较成熟。
牛血清白蛋白
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四
标记步骤
• 3、加入除标记核苷酸外的其他三种脱氧核糖核苷酸溶液(也可以是多种标记核苷酸)， 20mmol/L溶液各1μl。 以下操作要在同位素工作室中有防护措施的情况下进行操作
• 4、加入100μCi(10μl)标记的核苷酸溶液。注：应贮存在－20oC冰箱中，使用前在室 温下放置15～30分钟融化。要尽量减少冻融次数。
大肠杆菌DNA聚合酶I Klenow片段末 端标记法
T4DNA聚合酶标记法
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四
大肠杆菌DNA聚合酶I Klenow片段末
端标记法：
标记反应步骤： (1)在反应管中依次加入下列试剂并混匀
DNA
1μg
10xKlenow片段缓冲液
2mmol/L3种dNTP(无dATP)
[α-32P]dATP
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四
标记步骤
• 5、加入无菌蒸馏水，至终体积为46.5μl，混匀 • 6、加入0.5μl稀释的DNase I溶液，混匀 • 7、加入1μl(5U)DNA聚合酶I溶液，混匀 注：以上操作均在冰浴中进行 • 8、置14～16oC水浴中保温1～2小时 • 9、加入2μl 0.5mol/L EDTA终止反应 • 10、纯化标记的DNA探针
核酸杂交的常用方法及应用
核酸杂交的常用方法及应用核酸杂交是一种基于互补配对的技术，主要用于研究和分析DNA或RNA的序列、结构和功能。
它是分子生物学和遗传学领域中重要的实验方法之一，具有广泛的应用。
以下将详细介绍核酸杂交的常用方法以及应用领域。
一、核酸杂交的常用方法1. Northern blotting：该技术用于检测和分析RNA的存在和表达水平。
首先，将RNA样本经电泳分离，并转移到固定在膜上的核酸上。
接下来，使用与待测序列互补的探针进行核酸杂交，通过探针与RNA的互补配对形成的杂交物质来检测目标RNA分子。
最后，将膜进行显影和成像，从而获得感兴趣的RNA片段的信息。
2. Southern blotting：该技术用于检测和分析DNA的存在和序列特性。
与Northern blotting相似，该方法也是将DNA样本经过电泳分离后转移到固定在膜上的核酸上。
然后，使用与目标DNA序列互补的探针进行核酸杂交，并通过探针与DNA的互补配对形成的杂交物质来检测目标DNA分子。
3. Fluorescence in situ hybridization (FISH)：该技术是一种高分辨率的细胞遗传学方法，用于检测和定位特定DNA或RNA序列在细胞核中的位置。
这种方法使用标记了荧光染料的探针与待测核酸序列进行杂交，然后通过荧光显微镜观察荧光信号的分布情况，从而确定目标序列在细胞中的位置。
4. Hybridization chain reaction (HCR)：该技术通过设计一组特定的序列探针，使其形成一个连锁反应，从而实现特定核酸序列的多重扩增。
这种方法可以用于检测特定的DNA或RNA序列，例如基因突变、病原体等，具有高灵敏度和高特异性。
5. DNA microarray：该技术基于DNA杂交原理，可以同时检测上千个DNA 序列。
首先，将多个探针序列固定在特定的载体上，与待测DNA样本进行核酸杂交。
然后通过检测与目标DNA杂交的标记物来确定样本中的目标DNA序列，从而分析样本中大量的DNA信息。
核酸的分子杂交技术及其应用
核酸的分子杂交技术及其应用1概述核酸的分子杂交(molecular hybridization)技术是目前生物化学和分子生物学研究中应用最广泛的技术之一，是定性或定量检测特异RNA或DNA序列片段的有力工具。
它是利用核酸分子的碱基互补原则而发展起来的。
在碱性环境中加热或加入变性剂等条件下，双链DNA之间的氢键被破坏(变性)，双链解开成两条单链。
这时加入异源的DNA或RNA(单链)并在一定离子强度和温度下保温(复性)，若异源DNA或RNA之间的某些区域有互补的碱基序列，则在复性时可形成杂交的核酸分子。
在进行分子杂交技术时，要用一种预先分离纯化的已知RNA或DNA序列片段去检测未知的核酸样品。
作为检测工具用的已知RNA或DNA序列片段称为杂交探针(probe)。
它常常用放射性同位素来标记。
虽然核酸分子杂交技术的应用仅有二十多年的历史，但它在核酸的结构和功能的研究中作出了重要贡献，在基因的表达调控和物种的亲缘关系研究中也发挥重要作用。
而且，随着核酸探针制备及标记技术的丰富和完善以及以不同材料为支持物的固相杂交技术的发展，使核酸分子杂交技术在分子生物学领域中的应用更加广泛。
这里我们将就分子杂交技术的几个主要过程及其应用进行介绍。
2核酸探针的制备核酸分子杂交的灵敏性主要依赖杂交探针的放射性比活度。
比活度高就可提高反应的灵敏性，减少待测样品的用量。
目前一般所用的是体外标记，这里介绍几种最常用的方法：2.1DNA的切口平移双链DNA分子的一条链有切口时，大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ可把核苷酸残基加到切口处的3’端，同时由于此酶具有5’→3’外切核酸酶活性，它还可从5’端除去核苷酸。
这样5’端核苷酸的去除与3’端核苷酸的加入同时进行，导致切口沿着DNA链移动，称切口平移(nicktranslation)。
常用于在双链DNA 上打开切口的酶为胰DNA酶Ⅰ。
由于高放射性比活度的核苷酸置换了原有核苷酸，就有可能制备比活度大于108计数/(分.μg)的32P标记的DNA探针。
核酸分子杂交的种类及应用
核酸分子杂交摘要:核酸分子杂交技术就是基因工程中重要的研究手段,就是目前生物化学、分子生物学、与细胞生物学研究中应用最广泛的技术之一。
也就是现阶段定性、定量与定位检测DNA与RNA序列片段必须掌握的基本技术与方法。
本文主要介绍了核酸分子的原理,分类以及它的相关应用。
关键词:核酸分子;分类;应用;1、核酸杂交技术的原理核酸分子(DNA、RNA)就是由许多单核苷酸分子通过3,5磷酸二酯键相互连接所形成的生物大分子。
DNA分子双链的形成,DNA的复制,以及RNA的转录等都遵循碱基互补配对原则。
DNA就是由两条互补配对的单核苷酸链通过氢键连接的双链分子。
双链结构的核酸分子在加热、偏碱环境或受尿素、甲酰胺等氢键解离剂的作用,则形成单链分子,称为核酸“变性”。
两条单链核甘酸若有同源顺序,则在一定条件下,她们的碱基互补配对,从而形成双链分子,称为核酸“复性”或核酸“杂交”[1]。
核酸分子杂交就是用核酸分子的变性,复性等理化性质而设计的一种常用技术。
通常利用一种顺序已知,并被放射性同位素标记的核酸片段瞧作为探针,与未知样品的核酸进行分子杂交,如果样品中的核酸与探针有碱基互补顺序就能形成杂交分子。
此时标有同位素或生物素的探针则固定在标本上,用放射性自显影法或免疫组化法可显示出探针[2]。
核酸分子杂交可分为液相杂交、固相杂交与原位杂交[3]。
2、固相分子杂交:将待测的靶核甘酸链预先固定在固体支持物(硝酸纤维素膜或尼龙膜)上,而标记的探针则游离在溶液中,进行杂交反应后,使杂交分子留在支持物上,然后再进行检测与计算。
固相分子杂交又可分为:Southern印迹杂交、Northern印迹杂交、Western印迹杂交、斑点杂交、菌落原位杂交等。
2、1 Southern印迹杂交1975年建立的一种DNA转移方法。
该法利用硝酸纤维素膜(或经特殊处理的滤纸或尼龙膜)具有吸附DNA的功能。
首先用酚提法从待检测组织中提取DNA,然后以限制性内切酶消化待测的DNA片段,接着进行琼脂糖凝胶电泳使DNA按分子量大小分离,电泳完毕后,将凝胶放入碱性溶液中使DNA变性,解离为两条单链。
核酸杂交技术的原理和应用
核酸杂交技术的原理和应用介绍核酸杂交技术是一种利用互补配对原理来检测和分析核酸序列的重要技术。
它广泛应用于基因组学、遗传学、分子生物学和生物医学等领域。
本文将介绍核酸杂交技术的原理和应用，并通过列点方式详细解释。
核酸杂交技术的原理1.互补配对原理：核酸分子由碱基组成，DNA分子中的腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）以及鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）之间可以形成互补配对，RNA 分子中的腺嘌呤（A）和尿嘧啶（U）以及鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）之间也可以形成互补配对。
核酸杂交技术利用这种互补配对原理，根据核酸序列的互补性进行分析。
2.杂交反应：核酸杂交反应是指两条互补的核酸序列在合适的条件下发生结合。
在适当的盐浓度和温度下，核酸链会解开，使碱基的互补配对能够进行。
通过控制反应条件，可以选择性地使核酸链发生杂交反应，从而检测特定的核酸序列。
3.标记物的应用：核酸杂交技术通常需要使用标记物来检测杂交反应的结果。
常用的标记物包括放射性同位素、荧光染料和酶等。
这些标记物可以与杂交的核酸序列结合，通过测量标记物产生的放射性、荧光或酶活性变化来分析核酸杂交反应的结果。
核酸杂交技术的应用1.基因组学研究：核酸杂交技术在基因组学研究中发挥了重要作用。
通过杂交探针，可以检测到不同组织和生物体中的特定基因表达情况，从而深入研究基因调控网络和功能。
此外，核酸杂交技术还可以用于研究基因组的结构和变异。
2.遗传学分析：核酸杂交技术是遗传学分析的重要工具之一。
通过对不同个体的核酸序列进行杂交反应，可以检测到基因型差异和基因变异等关键信息。
这对于遗传性疾病的诊断和研究具有重要意义。
3.分子生物学研究：核酸杂交技术在分子生物学研究中也得到了广泛应用。
它可以用于检测、定位和分析特定核酸序列，从而揭示细胞和分子水平上的生物学过程。
例如，在研究基因表达调控、蛋白质合成和RNA修饰等方面，核酸杂交技术发挥了重要作用。
4.生物医学应用：核酸杂交技术在生物医学领域也有广泛的应用。
核酸杂交的分类原理应用
核酸杂交的分类、原理与应用1. 概述核酸杂交是一种重要的实验技术，广泛应用于生物学研究、医学诊断和药物开发等领域。
本文将介绍核酸杂交的分类、原理和应用。
2. 核酸杂交的分类核酸杂交可根据参与杂交的核酸类型进行分类，主要分为DNA-DNA杂交和RNA-DNA杂交。
2.1 DNA-DNA杂交DNA-DNA杂交是指两个DNA分子之间通过互补配对形成双链结构。
该杂交形式常用于寻找基因的同源序列，基因组比较和分子进化研究等。
2.2 RNA-DNA杂交RNA-DNA杂交是指RNA与DNA之间通过互补配对形成双链结构。
该杂交形式在分子生物学研究中被广泛应用，如转录研究、RNA定位和疾病诊断等。
3. 核酸杂交的原理核酸杂交的原理主要基于碱基互补配对，即腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）之间形成两个氢键，鸟嘌呤（G）与胸腺嘧啶（C）之间形成三个氢键。
通过这样的配对规则，能够确定两个互补的核酸序列之间的配对位置，进而形成双链结构。
4. 核酸杂交的应用4.1 基因组分析核酸杂交技术在基因组分析中被广泛应用。
例如，荧光原位杂交（FISH）技术利用互补的探针标记目标基因或染色体区域，能够帮助研究者确定某一基因的位置和拷贝数变异等。
4.2 基因表达分析核酸杂交技术在基因表达分析中起着重要的作用。
例如，Northern blotting能够通过与目标RNA互补的DNA探针检测特定的mRNA转录水平，帮助研究者了解基因的表达模式。
4.3 分子诊断核酸杂交技术在分子诊断中有着广泛的应用。
例如，DNA杂交检测（Southern blotting）可用于检测病原体的核酸，如病毒、细菌和寄生虫等。
此外，核酸杂交还可以用于检测遗传性疾病的突变和新型病毒的鉴定等。
4.4 药物研发核酸杂交技术在药物研发中扮演着重要角色。
例如，RNA干扰（RNA interference）利用RNA杂交分子诱导特定基因的沉默，为研发基于RNA干扰的药物提供了理论基础。
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6
探针的种类
• RNA探针：可以是标记分离的RNA，也可 以是重组质粒在RNA聚合酶作用下的转录 产物。其优点是：
• RNA探针为单链，复杂性低，与靶序列杂 交反应效率极高
• 因不存在重复序列，因此特异性高
• 本底低
• 缺点：
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ห้องสมุดไป่ตู้
探针的种类
• 寡核苷酸(oligo)探针：由17～50mer组成的 短探针。
带缺口(nick)的线状、超螺旋及环状双链 DNA均可作为切口平移法的模板。
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DNase I DNA Pol I,α-32P-dNTP
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标记步骤
• 1、取1μgDNA溶于少量无菌蒸馏水中
• 2、加入μl10x切口平移缓冲液，混匀
以下操作要在同位素工作室中有防护措施 的情况下进行操作
• 4、加入100μCi(10μl)标记的核苷酸溶液。 注：应贮存在－20oC冰箱中，使用前在室 温下放置15～30分钟融化。要尽量减少冻 融次数。
2020年8月1日星期六
13
标记步骤
• 5、加入无菌蒸馏水，至终体积为46.5μl， 混匀
• 6、加入0.5μl稀释的DNase I溶液，混匀 • 7、加入1μl(5U)DNA聚合酶I溶液，混匀
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1
核酸分子杂交：来源相同或不同的 DNA甚至DNA与RNA分子变性后，在 合适的条件下通过碱基互补形成双链 杂交体的过程称核酸分子杂交 (molecular hybridization)。核酸分子 杂交技术是目前生物化学和分子生物 学研究中应用最广泛的技术之一，也 是临床分子检验的重要技术。
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3
核酸探针的标记 探针(probe)是指用放射性核素或其 它标记物标记的核酸片段。
放射性标记
标
记
生物素标记
物 非放射性标记 地高辛标记
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荧光素标记 4
探针的种类
• DNA探针：双链或单链DNA探针是最常用 的核酸探针。长度在几百碱基对以上。 DNA探针又分为：
• 基因组DNA探针：有细菌、病毒、原虫、 真菌、动物和人类细胞DNA探针，多为某 一基因的全部或部分序列，或某一非编码 序列。
• cDNA探针：以mRNA为模板经过逆转录酶 催化产生的互补于mRNA的DNA链。
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探针的种类
• DNA探针优点： • 1、一般克隆在质粒载体中，可以无限繁殖； • 2、DNA探针不易降解 • 3、DNA的标记方法比较成熟。
10x切口平移缓冲液
0.5mol/L
Tris.Cl(pH7.2)
0.1mol/L 1mmol/L
MgSO4 二硫苏糖醇(DTT)
500μg/ml
牛血清白蛋白
2020年8月1日星期六
12
标记步骤
• 3、加入除标记核苷酸外的其他三种脱氧核 糖核苷酸溶液(也可以是多种标记核苷酸)， 20mmol/L溶液各1μl。
大肠杆菌DNA聚合酶I Klenow片段末 端标记法
T4DNA聚合酶标记法
2020年8月1日星期六
23
大肠杆菌DNA聚合酶I Klenow片段末
端标记法：
标记反应步骤： (1)在反应管中依次加入下列试剂并混匀
DNA
1μg
10xKlenow片段缓冲液
2μl
2mmol/L3种dNTP(无dATP) 1μl
• 优点：
• 可根据需要人工合成相应的序列；
• 因片段短，只有一个核苷酸突变，其Tm值 也有明显变化，特别适用于点突变的检测
• 杂交速度快特异性强
• 缺点：所带标记物少灵敏度低；片段短杂 交体不稳定
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探针的标记
• 切口平移法 • 标记原理：是目前实验室是最常用的一种
脱氧核糖核酸探针标记法。利用大肠杆菌 DNA聚合酶1的多种酶促活性将标记的 dNTP掺入新合成DNA链中使探针被标记。
• 2、标记活性高，只需25ng样品DNA，可在 3小时内使40％～60％以上甚至90％的标记 dNTP掺入到探针DNA链上
• 3、操作方便
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3’末端标记 末端标记属于部分标记。特点是可得 到全长DNA片段，但标记活性不高。 3’末端标记法包括限制酶切和聚合酶 合成两个过程，3’标记有两种方式：
的寡聚核苷酸片段的混合物，可以与任何 核酸序列杂交，起到聚合酶促反应的引物 作用。将待标记的探针模板与随机引物一 起退火，合成标记探针。
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17
标记步骤
• 1、冰浴中，在一微量离心管内顺序加入下 列溶液，并混匀
20mmol/L
DTT
1μl
5mmol/L dATP、dGTP、dTTP 1μl
注：以上操作均在冰浴中进行 • 8、置14～16oC水浴中保温1～2小时 • 9、加入2μl 0.5mol/L EDTA终止反应 • 10、纯化标记的DNA探针
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14
单 链
D N A 探 针 的 标 记
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探针的标记
• 随机引物法 • 标记原理：随机引物是含有各种可能排列
[α-32P]dATP
30μCi
加水至
25μl
10xKlenow片段缓冲液
2μl
0.5mol/L 0.1mmol/L 1mmol/L
10x随机引物缓冲液
1μl
标记dCTP
3μl
水
1μl
2020年8月1日星期六
18
标记步骤
• 2、取200ng双链DNA溶于1μl蒸馏水中，在 蜡膜上与1μl随机引物充分混匀，吸入一毛 细玻璃管中，用火封严两端。置沸水浴中 30分钟并迅速置冰水浴中1分钟。将DNA转 入上述离心管中
• 3、加入1μl(5U)DNA聚合酶Klenow片段， 混匀并离心，室温反应3小时以上
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19
标记步骤
• 4、取10μl终止缓冲液，置－20oC保存备用
终止缓冲液
50mmol/L Tris.Cl(pH7.5)
50mmol/L NaCl
5mmol/L EDTA
0.5%
SDS
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20
随机引物标记法特点
• 1、除能进行双链DNA标记外，也可用于单 链DNA或RNA探针的标记。当用RNA为模 板是，操作方法同上，但必须采用反转录 酶。