电转化感受态细胞制备

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感受态细胞制备,是分子克隆中最基础也最关键的一步。目前常用的方法有传统的 CaCl₂ 法和电转化法。电转化法较 CaCl₂ 法具有操作简便、转化效率高的优势,尤其适合大质粒和文库构建。本文介绍电转化感受态细胞的原理、实验流程与注意事项,供大家参考。

📋 本文内容速览
  1. 电转化感受态细胞实验原理
  2. 实验流程:从划单菌落到-80℃保存(7 步)
  3. 关键控制点:OD₆₀₀、洗涤次数、冰上操作
  4. 注意事项:5 个容易忽略的细节
  5. 常见问题解答(FAQ)
PART 01电转化感受态细胞实验原理

转化是指质粒 DNA 或以它为载体构建的重组 DNA 导入细菌细胞,并使其生物学特性发生可遗传的变化的过程,利用理化方法诱导细胞,使其处于最适摄取和容纳外来 DNA 的生理状态。

电转化法是利用瞬间高压在细胞上打孔,因而需用冰冷的超纯水多次洗涤处于对数生长前期的细胞,以使细胞悬浮液中应含有尽量少的导电离子。

感受态细胞
感受态细胞

核心区别:电转化法利用瞬间高压在细胞膜上打孔,转化效率通常比 CaCl₂ 法高 1-2 个数量级。但正因为依赖高压电击,悬浮液中的导电离子必须尽可能少,否则电击时会发生放电,导致细胞大量死亡。这是整个制备流程中反复洗涤的根本原因。

PART 02实验流程:从划单菌落到-80℃保存
1划单菌落

倒一个普通的无抗性的 LA 培养皿,利用感受态菌株,划单菌落,37℃ 培养约 15 hrs(推荐时间:第一天 8:00 am - 11:00 pm)。

2接菌

用 20 ml 的半盐 LB 培养基接菌,摇菌约 11 hrs(推荐时间:第一天 11:00 pm - 第二天 10:00 am)。

3扩大培养

将菌液接入 200 ml/瓶的半盐 LB 培养基中,每瓶 2 ml(1% 体积比),扩大培养细菌约 3 hr(第二天 11:00 am - 2:30 pm)。根据不同的感受态菌株,从 2.5 hr 起开始吸 1 ml 菌液测 OD 值,当 OD₆₀₀ 值为 0.4-0.6 之间时,细菌处于指数生长前期。将摇好的菌液放在冰上预冷 10 min 以上(半小时),并不间断摇匀菌液(期间摇晃数次使菌体温度均匀)。以下所有操作均在冰上进行。

4搜集菌体

离心机 4℃ 预冷。将预冷的菌液倒入 4 个 500 ml 离心管中,利用天平两两配平,4℃ 5000 rpm 离心 12 min 收集菌体,弃去上清,用灭菌吸水纸擦干瓶口。

5双蒸水清洗 1 次

先加入 5 ml 左右的预冷双蒸水,用移液器上下吸动将菌体捶打均匀,并将 4 瓶菌体两两合并成为 2 瓶。每瓶倒入灭菌双蒸水约 400 ml,利用天平配平,剧烈震荡数次以保证混匀,4℃ 4000 rpm 离心 12 min 收集菌体,弃上清,注意勿将菌体倒出,并用灭菌吸水纸擦干瓶口。

610% 甘油清洗两次

重复以上操作,利用预冷的 10% 甘油代替灭菌双蒸水清洗两次,并且将两瓶菌体合并成为一瓶,利用废弃液体配平离心。

7分装与保存

视最后的菌体的体积加入适量 10% 甘油(清洗过程中菌体损失会导致菌体较少则少加甘油;最后一次离心后弃上清时残留的液体过多则少加或不加;正常情况下推荐加 10% 甘油 2.5 ml)。利用移液器将菌体上下吸动吹打均匀,将菌液转移到 1.5 ml 或 2 ml 的离心管(冰上)。并分装至 500 μl 离心管中,30 μl/管,放入液氮中冷冻后,于 -80℃ 冰箱保存。

时间节点参考:第一天 8:00-23:00 划单菌落 → 第一天 23:00 - 第二天 10:00 接菌摇菌 → 第二天 10:00-14:30 扩大培养与收集菌体。整个过程约 30 小时,建议提前规划好时间。

PART 03注意事项:5 个容易忽略的细节
1. 所有物品必须预冷且无导电离子
所有用到物品均用双蒸水洗涤、配制,并灭菌烘干,在使用之前 -20℃ 预冷。这是保证电击时不发生放电的前提条件。
2. 划好的单菌落立即使用
划好的单菌落立即使用,勿放入冰箱储存,以免影响细菌活力。这一点常被忽略,但直接影响后续扩大培养的起始菌状态。
3. 菌液预冷时需不时摇动
在摇好的菌液放在冰上预冷时需不时摇动菌液,使菌体温度均匀。如果静置不动,外层菌液先降温、内层仍保持较高温度,会影响后续离心效果。
4. 收集菌体后所有操作在冰上进行
收集菌体之后的所有操作均在冰上进行。温度升高会降低细胞膜的通透性,影响最终转化效率。
5. 弃上清时缓慢操作,避免倒出菌体
弃去上清时,应缓慢操作,注意不要将菌体倒出。菌体沉淀较为松散,尤其在使用甘油洗涤后,操作要格外小心。

核心原则:全程冰上操作、所有试剂预冷、充分洗涤去除导电离子、动作轻柔避免菌体损失。这四点贯穿整个制备流程,是获得高转化效率感受态细胞的关键。

PART 04常见问题解答(FAQ)
电转化法和CaCl₂法有什么区别?
电转化法利用瞬间高压在细胞膜上打孔,使DNA进入细胞,转化效率通常比CaCl₂法高1-2个数量级,尤其适合大质粒和文库构建。CaCl₂法依赖化学试剂改变细胞膜通透性,操作更简单但效率较低。电转化法制备的感受态细胞需用超纯水和10%甘油多次洗涤,以去除导电离子,否则电击时会发生放电。
为什么电转感受态细胞制备过程中要反复洗涤?
电转化法利用瞬间高压在细胞上打孔,如果悬浮液中导电离子过多,电击时会产生放电现象,导致细胞大量死亡。因此需用冰冷的超纯水多次洗涤处于对数生长前期的细胞,再用10%甘油洗涤两次,使细胞悬浮液中导电离子尽量少。所有洗涤操作均需在冰上进行,以保持细胞活力。
菌液OD600值应该控制在什么范围?
扩大培养约3小时后,从2.5小时起开始吸1ml菌液测OD值,当OD600值为0.4-0.6之间时,细菌处于指数生长前期,这是制备电转感受态细胞的最佳时期。OD值过高或过低都会影响转化效率。
电转感受态细胞如何保存?
分装后(30μl/管),放入液氮中冷冻后,于-80℃冰箱保存。制备好的感受态细胞应避免反复冻融,建议一次性使用。所有用到物品均用双蒸水洗涤、配制,并灭菌烘干,在使用之前-20℃预冷。
电转感受态细胞制备过程中有哪些常见问题?
常见问题包括:①划好的单菌落应立即使用,勿放入冰箱储存,以免影响细菌活力;②菌液放在冰上预冷时需不时摇动菌液,使菌体温度均匀;③收集菌体之后的所有操作均在冰上进行;④弃去上清时缓慢操作,注意不要将菌体倒出;⑤所有洗涤用双蒸水和10%甘油需预冷,避免温度升高影响转化效率。

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