古朵生物：常用分子生物學實驗方法
第1章 基因克隆
1. 操作流程
收集基因信息——>設計引物——>PCR ——>回收目的片段——>與載體
連接，取得連接產物 ——> 用感受態細胞做轉化 ——>接菌——>陽性克隆鑒
定(酶切法或PCR)——>質粒抽提——>質粒測序——>測序結果分析——>克隆
信息輸入數據庫——>質粒實物保存
2. 方法
2.1 設計引物
引物設計要求：引物長度為25bp-35bp.forward primer 和reverse primer 的Tm
為70℃(±4℃)，且兩條引物的Tm 相差不超過4℃。引物之間及引物本身避免形
成穩定的二聚體或發夾結構，引物與模板不能有任何錯配。
forward primer 5’加:GGCCAATCCGGCC
reverse primer 5’加:GGCCTCTAAGGCC
2.2 PCR
2.2.1 PCR 反應體系
模扳(100ng/ul 質粒) 2.00μl
4dNTP(10mM) 1.00μl
10×PCR Buffer 5.00μl
MgCl2(25mM) 5.00μl
5’Primer (10-12uM) 4.00μl
3’Primer (10-12uM) 4.00μl
5M 甜菜堿 10.00μl
Pfu (5U/ul) 0.50μl
ddH20 18.50μl
第1章 基因克隆
總計 50.00μl
2.2.2 PCR 反應程序
1)從cDNA 文庫克隆基因
Stage1 Stage2 Stage3
1 Cycle 30Cycle 1 Cycle
95℃ 94℃ 60℃ 68℃ 68℃ 4℃
2min 30sec 30 sec
Xmin(2
min/Kb)
10min 1min
注：Pfu 酶zui適延伸溫度為68℃。
2)從含目的基因質粒中克隆
Stage1 Stage2 Stage3
1 Cycle 22Cycle 1 Cycle
95℃ 94℃ 60℃ 68℃ 68℃ 4℃
2min 30sec 30 sec
Xmin(2
min/Kb)
10min 1min
2.3 割膠回收目的片段
(QIAGEN QIAquickGel Extraction Kit)
1) 1%Agarose 膠電泳將目的DNA 片段用干凈的手術刀割下，放入1.5ml 離心管
2) 稱重后，在1.5ml 離心管中加入3 倍膠體積的buffer QG(100mg 加300ul)
3) 50℃水浴中放置10min(至膠完全溶解)，每2-3 分鐘混勻一次(溶膠液應于
buffer QG 顏色相同)
4) 加入1 倍膠體積的異丙醇然后充分混勻，靜置片刻。
5) 將樣品轉移入柱子中(柱子的zui大容量為800uL)，然后13000rpm*1min 離心
6) 取下柱子，棄流出液，將柱子放回到剛才那個收集管中
第1章 基因克隆
7) 加入0.75mL buffer PE 至柱子，室溫放置2-5min，然后13000rpm*1min 離心
8) 取下柱子，棄流出液，再次13000rpm*1min 離心
9) 將柱子放置在一支新的1.5mL 離心管中，加入50uL EB buffer (或無菌H2O)
至膜中央，靜置片刻，然后13000rpm*1min 離心，然后測定濃度
2.4 連 接
在連接反應中通常要求： (目的基因分子數：載體分子數=3：1)
連接反應體系
sample + -
10*T4 buffer 1.00μl 1.00μl 1.00μl
PGEM-T (50ng/ul) 1.00μl 1.00μl 1.00μl
目的基因(150ng/ul) 1.00μl 1.00μl /
T4 連接酶 0.50μl 0.50μl 0.50μl
補水 6.50μl 6.50μl 7.50μl
于16℃連接過夜。或室溫(25℃)1 小時以上。
2.5 感受態細胞制備及轉化
2.5.1 CaCl2 制備感受態細胞(DH5α 、DH10B、0 )
1） 接過夜菌 在15ml 試管中加入3ml LB 培養基，從平板上挑取一單克隆接
種，37℃，260rpm，培養過夜，約16 小時。
2） 接菌 取2ml 過夜菌接入200ml 新鮮的LB 培養基， 37℃，260rpm，培
養，直至OD600=0.4-0.5(一般約2 小時),然后將菌液冰浴30-60 分鐘。
3） 收菌 4℃，5000rpm×5min，棄上清。
4） CaCl2 懸浮 若50ml 菌液收菌，用10ml 0.1M 的CaCl2 輕輕吹打，充分懸
浮，冰浴10min。
5）離心 4℃，5000rpm×5min，棄上清。
第1章 基因克隆
6）CaCl2 懸浮 以2ml 0.1M 的CaCl2 輕輕吹打，充分懸浮，冰浴30min 即感
受態制備完成。
此時感受態可直接使用或冰浴過夜第二天使用或加入10%的滅菌甘油，混勻后
-80℃凍存，以后使用(一般可存1 個月)。
注： 制備感受態細胞要求嚴格控制溫度，制備過程在冰上操作。
2.5.2 轉化(PGEM-T vector)
1) 準備1.5ml 的離心管，冰浴預冷。
2) 取100ul 感受態細胞，加入5ul 連接液，冰浴45-60min。
3) 42℃熱刺激90sec。(此關鍵步驟，一定注意溫度及時間)
4) 冰浴2min。
5) 加LB 培養基900ul，37℃，150rpm 培養45-60min。
6) 4000rpm×3min 離心。
7) 留100ul 上清，棄多余部分，混勻，涂布到含氨芐青霉素的LB 板(預先涂
布X-gal 和IPTG)。
8) 37℃ 培養箱倒置培養過夜，約16 小時。
2.6 接菌
1） 轉化得到藍白菌落篩選板 (因為我們一般用的是PGEM-T 做連接，經X-gal
處理后，有插入片段的顯白色；載體自連的顯藍色，因此得到篩選。)
2） 挑取白色的菌落接到含氨芐青霉素的LB 培養基。
3） 37℃，260rpm 培養。
4） 培養5-6 小時后挑取2ul 菌液為模板做PCR 鑒定。
5） 以PCR 結果，將有目的片段插入的樣品以5ml LB 培養基再次接菌，37℃，
260rpm 培養過夜，約16 小時。
2.7 陽性克隆鑒定 (PCR 鑒定)
2.7.1PCR 鑒定體系
第1章 基因克隆
10X Taq buffer 3 ul
4X dNTP (10mM) 0.5 ul
Taq DNA polymerase(5U/ul) 0.2ul(1U)
10uM引物 (雙向) 各1ul
50%DMSO(which is optional) 1ul
模板：過夜菌液 / 挑單克隆 2ul
加滅菌水至 30ul
2.7.2 PCR 鑒定程序：
94℃ 5min
94℃ 30s
30cycle 55℃ 30s
72℃ 3min
72℃ 10min
4℃ +∞
30ul 上樣，走電泳(以100bp plus marker 為對照)→核對片斷大小
2.8 質粒抽提 (質粒小量抽提試劑盒)
1) 收菌 以10000 rpm ×1 min 離心收菌。(一般抽提一份用3-4ml 菌液)
2) 棄上清。
3) 加100ul 冰浴Solution I(含Rnase A)，渦旋振蕩，使菌體充分懸浮。
4) 加200ul Solution II，溫和混勻6 次。(此過程不超過5min)
5) 加280ul Solution III，溫和混勻6 次。
6) 以14000 rpm×10 min 離心。
7) 取上清，過吸附柱，以10000 rpm×1 min，棄濾液。
8) 吸附柱內加450ul Buffer2，10000 rpm×1 min，棄濾液。
9) 反復步驟8)一次。
第1章 基因克隆
10) 14000 rpm×1 min 離心。
11) 將吸附柱旋轉180 度后再14000 rpm×1 min 離心。
12) 加40ul 50℃預熱的ddH2O(或EB buffer)于吸附柱的膜中央，室溫靜置
2min。
13) 14000 rpm×1 min 離心并收集洗脫液，即質粒DNA。
2.9 測 序
1) ABI377 測序儀測序。
2) 測序結果分析：用軟件Vector NTI Suite 6 分析測序結果。每個克隆相應的測
序結果，分析結果，存儲信息分類輸入數據庫
克隆信息管理系統。將測序完成的克隆編號入庫。
3. 基因克隆的編碼
根據實驗基因引物的號碼相對應編制。
如：基因引物編號： 1000_f 1000_r
克隆編號： 1000A1 or 100092
(注：號碼倒數第二位為日期編號： 1—9 為阿拉伯數字 10=A,11=B,12=C…
zui后一位為克隆數編號，一般為1—
1. 操作流程
收集基因信息——>設計引物——>PCR ——>回收目的片段——>與載體
連接，取得連接產物 ——> 用感受態細胞做轉化 ——>接菌——>陽性克隆鑒
定(酶切法或PCR)——>質粒抽提——>質粒測序——>測序結果分析——>克隆
信息輸入數據庫——>質粒實物保存
2. 方法
2.1 設計引物
引物設計要求：引物長度為25bp-35bp.forward primer 和reverse primer 的Tm
為70℃(±4℃)，且兩條引物的Tm 相差不超過4℃。引物之間及引物本身避免形
成穩定的二聚體或發夾結構，引物與模板不能有任何錯配。
forward primer 5’加:GGCCAATCCGGCC
reverse primer 5’加:GGCCTCTAAGGCC
2.2 PCR
2.2.1 PCR 反應體系
模扳(100ng/ul 質粒) 2.00μl
4dNTP(10mM) 1.00μl
10×PCR Buffer 5.00μl
MgCl2(25mM) 5.00μl
5’Primer (10-12uM) 4.00μl
3’Primer (10-12uM) 4.00μl
5M 甜菜堿 10.00μl
Pfu (5U/ul) 0.50μl
ddH20 18.50μl
第1章 基因克隆
總計 50.00μl
2.2.2 PCR 反應程序
1)從cDNA 文庫克隆基因
Stage1 Stage2 Stage3
1 Cycle 30Cycle 1 Cycle
95℃ 94℃ 60℃ 68℃ 68℃ 4℃
2min 30sec 30 sec
Xmin(2
min/Kb)
10min 1min
注：Pfu 酶zui適延伸溫度為68℃。
2)從含目的基因質粒中克隆
Stage1 Stage2 Stage3
1 Cycle 22Cycle 1 Cycle
95℃ 94℃ 60℃ 68℃ 68℃ 4℃
2min 30sec 30 sec
Xmin(2
min/Kb)
10min 1min
2.3 割膠回收目的片段
(QIAGEN QIAquickGel Extraction Kit)
1) 1%Agarose 膠電泳將目的DNA 片段用干凈的手術刀割下，放入1.5ml 離心管
2) 稱重后，在1.5ml 離心管中加入3 倍膠體積的buffer QG(100mg 加300ul)
3) 50℃水浴中放置10min(至膠完全溶解)，每2-3 分鐘混勻一次(溶膠液應于
buffer QG 顏色相同)
4) 加入1 倍膠體積的異丙醇然后充分混勻，靜置片刻。
5) 將樣品轉移入柱子中(柱子的zui大容量為800uL)，然后13000rpm*1min 離心
6) 取下柱子，棄流出液，將柱子放回到剛才那個收集管中
第1章 基因克隆
7) 加入0.75mL buffer PE 至柱子，室溫放置2-5min，然后13000rpm*1min 離心
8) 取下柱子，棄流出液，再次13000rpm*1min 離心
9) 將柱子放置在一支新的1.5mL 離心管中，加入50uL EB buffer (或無菌H2O)
至膜中央，靜置片刻，然后13000rpm*1min 離心，然后測定濃度
2.4 連 接
在連接反應中通常要求： (目的基因分子數：載體分子數=3：1)
連接反應體系
sample + -
10*T4 buffer 1.00μl 1.00μl 1.00μl
PGEM-T (50ng/ul) 1.00μl 1.00μl 1.00μl
目的基因(150ng/ul) 1.00μl 1.00μl /
T4 連接酶 0.50μl 0.50μl 0.50μl
補水 6.50μl 6.50μl 7.50μl
于16℃連接過夜。或室溫(25℃)1 小時以上。
2.5 感受態細胞制備及轉化
2.5.1 CaCl2 制備感受態細胞(DH5α 、DH10B、0 )
1） 接過夜菌 在15ml 試管中加入3ml LB 培養基，從平板上挑取一單克隆接
種，37℃，260rpm，培養過夜，約16 小時。
2） 接菌 取2ml 過夜菌接入200ml 新鮮的LB 培養基， 37℃，260rpm，培
養，直至OD600=0.4-0.5(一般約2 小時),然后將菌液冰浴30-60 分鐘。
3） 收菌 4℃，5000rpm×5min，棄上清。
4） CaCl2 懸浮 若50ml 菌液收菌，用10ml 0.1M 的CaCl2 輕輕吹打，充分懸
浮，冰浴10min。
5）離心 4℃，5000rpm×5min，棄上清。
第1章 基因克隆
6）CaCl2 懸浮 以2ml 0.1M 的CaCl2 輕輕吹打，充分懸浮，冰浴30min 即感
受態制備完成。
此時感受態可直接使用或冰浴過夜第二天使用或加入10%的滅菌甘油，混勻后
-80℃凍存，以后使用(一般可存1 個月)。
注： 制備感受態細胞要求嚴格控制溫度，制備過程在冰上操作。
2.5.2 轉化(PGEM-T vector)
1) 準備1.5ml 的離心管，冰浴預冷。
2) 取100ul 感受態細胞，加入5ul 連接液，冰浴45-60min。
3) 42℃熱刺激90sec。(此關鍵步驟，一定注意溫度及時間)
4) 冰浴2min。
5) 加LB 培養基900ul，37℃，150rpm 培養45-60min。
6) 4000rpm×3min 離心。
7) 留100ul 上清，棄多余部分，混勻，涂布到含氨芐青霉素的LB 板(預先涂
布X-gal 和IPTG)。
8) 37℃ 培養箱倒置培養過夜，約16 小時。
2.6 接菌
1） 轉化得到藍白菌落篩選板 (因為我們一般用的是PGEM-T 做連接，經X-gal
處理后，有插入片段的顯白色；載體自連的顯藍色，因此得到篩選。)
2） 挑取白色的菌落接到含氨芐青霉素的LB 培養基。
3） 37℃，260rpm 培養。
4） 培養5-6 小時后挑取2ul 菌液為模板做PCR 鑒定。
5） 以PCR 結果，將有目的片段插入的樣品以5ml LB 培養基再次接菌，37℃，
260rpm 培養過夜，約16 小時。
2.7 陽性克隆鑒定 (PCR 鑒定)
2.7.1PCR 鑒定體系
第1章 基因克隆
10X Taq buffer 3 ul
4X dNTP (10mM) 0.5 ul
Taq DNA polymerase(5U/ul) 0.2ul(1U)
10uM引物 (雙向) 各1ul
50%DMSO(which is optional) 1ul
模板：過夜菌液 / 挑單克隆 2ul
加滅菌水至 30ul
2.7.2 PCR 鑒定程序：
94℃ 5min
94℃ 30s
30cycle 55℃ 30s
72℃ 3min
72℃ 10min
4℃ +∞
30ul 上樣，走電泳(以100bp plus marker 為對照)→核對片斷大小
2.8 質粒抽提 (質粒小量抽提試劑盒)
1) 收菌 以10000 rpm ×1 min 離心收菌。(一般抽提一份用3-4ml 菌液)
2) 棄上清。
3) 加100ul 冰浴Solution I(含Rnase A)，渦旋振蕩，使菌體充分懸浮。
4) 加200ul Solution II，溫和混勻6 次。(此過程不超過5min)
5) 加280ul Solution III，溫和混勻6 次。
6) 以14000 rpm×10 min 離心。
7) 取上清，過吸附柱，以10000 rpm×1 min，棄濾液。
8) 吸附柱內加450ul Buffer2，10000 rpm×1 min，棄濾液。
9) 反復步驟8)一次。
第1章 基因克隆
10) 14000 rpm×1 min 離心。
11) 將吸附柱旋轉180 度后再14000 rpm×1 min 離心。
12) 加40ul 50℃預熱的ddH2O(或EB buffer)于吸附柱的膜中央，室溫靜置
2min。
13) 14000 rpm×1 min 離心并收集洗脫液，即質粒DNA。
2.9 測 序
1) ABI377 測序儀測序。
2) 測序結果分析：用軟件Vector NTI Suite 6 分析測序結果。每個克隆相應的測
序結果，分析結果，存儲信息分類輸入數據庫
克隆信息管理系統。將測序完成的克隆編號入庫。
3. 基因克隆的編碼
根據實驗基因引物的號碼相對應編制。
如：基因引物編號： 1000_f 1000_r
克隆編號： 1000A1 or 100092
(注：號碼倒數第二位為日期編號： 1—9 為阿拉伯數字 10=A,11=B,12=C…
zui后一位為克隆數編號，一般為1—
