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。
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。
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。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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