Genetyka - laby Flashcards
Metody izolacji DNA
- izolacja z zastosowaniem fenolu i chloroformu w celu odbiałczenia preparatu
- izolacja przebiegająca przez wysolenie białek z lizatów komórek
- izolacja przez związanie z nośnikiem, odmycie zanieczyszczeń i uwolnienie DNA
Etapy izolacji DNA
- Wstępne przygotowanie materiału do izolacji DNA
- Dezintegracja i liza komórek oraz uwolnienie DNA
- Oddzielenie kwasu nukleinowego od innych komponentów komórkowych
- Zagęszczenie preparatu DNA i usunięcie zanieczyszczeń
Wstępne przygotowanie materiału do izolacji DNA
- oczyszczenie
- homogenizacja
- rozpuszczenie w odpowiednim buforze
Dezintegracja i liza komórek oraz uwolnienie DNA
- Rozbicie ściany i błony komórkowej (homogenizacja, sonikacja, rozcieranie, liza detergentami, liza enzymatyczna)
- Uwolnienie DNA i innych komponentów komórkowych
- NaCl (DNA lepiej się rozpuszcza w NaCl)
- Tris-HCl (bufor, utrzymanie stałego pH)
- EDTA (wiąże jony Mg2+ i Mn2+ - kofaktory enzymów) - Inaktywacja enzymów nukleolitycznych
- enzymy proteolityczne (proteinaza K)
- izotiocyjan guanidyny (denaturuje białka bez naruszenia DNA)
Oddzielenie DNA
- Dysocjacja kompleksów DNA-białko
- SDS (łączy się z białkami nadając im silnie anionowy charakter) - Oddzielenie DNA od innych komponentów komórkowych
- fenol (oddziela DNA od związanych z nim białek)
- chloroform (powierzchniowa denaturacja białek)
- alkohol izoamylowy (redukuje pienienie)
Wygląd probówki po oddzieleniu DNA
Tworzą się trzy fazy:
- górna (wodna) z DNA
- interfaza z białkami
- dolna (organiczna) z lipidami
Zagęszczenie preparatu DNA i usunięcie zanieczyszczeń
- Precypitacja z alkoholem
- etanol/izopropanol zmniejsza polarność środowiska i DNA się wytrąca - Wyschnięcie i rozpuszczenie
- DNA zawieszany w małej objętości roztworu
Porównanie DNA i RNA: miejsce występowania
- DNA: jądro komórkowe (również mitochondria i chloroplasty)
- RNA: cytoplazma, rybosomy, jądro komórkowe
Porównanie DNA i RNA: struktura
- DNA: zawsze podwójna helisa
- RNA: najczęściej pojedyncza nić różnie ułożona
Porównanie DNA i RNA: Budowa nukleotydu
DNA:
- reszta kwasu fosforowego
- deoksyryboza
- 1 z 4 zasad azotowych (adenina, tymina, cytozyna, guanina)
- funkcja: nośnik informacji genetycznej
RNA:
- reszta kwasu fosforowego
- ryboza
- 1 z 4 zasad azotowych (adenina, uracyl, cytozyna, guanina)
- umożliwia realizacje informacji genetycznej
Izolacja RNA z użyciem TRIZOL-u
- Liza komórek z TRIzolu (i inaktywacja endogennych RNaz)
- Ekstrakcja zanieczyszczeń białkowych i rozdział DNA i RNA za pomocą chloroformu
- Wirowanie (tworzą się trzy warstwy)
- Wytrącenie i koncentracja RNA za pomocą izopropanolu
- Osuszenie i rozpuszczenie osadu RNA
Czym jest TRIzol?
Mieszanina fenolu, izotiocyjanianu guanidyny i innych związków, które prowadzą do lizy komórek i inaktywacji endogennych RNaz
Inne metody izolacji RNA: metoda kolumienkowa
- Liza komórek w buforze zawierającym sole chaotropowe, dodatkowo dodawana jest proteaza K
- Mieszanina nanoszona jest na kolumnę ze specjalnym złożem krzemionkowym
- RNA osiada na złożu, zanieczyszczenia przechodzą
- RNA jest wymywane i gotowe do wykorzystania
Sole chaotropowe: charakterystyka
- chlorowodorek lub izotiocyjan guanidyny w wysokich stężeniach
- zwiększają zdolność złóż krzemionkowych do wiązania kwasów nukleinowych
- powodują rozpad błon i denaturację białek
Sole chaotropowe: wykorzystanie
- izolacja plazmidowego DNA
- izolacja całkowitego DNA
- izolacja całkowitego RNA
- elucja DNA z żeli agarozowych i poliakrylamidowych
- oczyszczanie kwasów nukleinowych po reakcjach enzymatycznych np. PCR
Inne metody izolacji RNA: połączenie metody kolumienkowej z TRIzolem
Izolacja wysokiej jakości RNA bezpośrednio z próbek zawierających TRIzol z pominięciem separacji faz i precypitacji
Inne metody izolacji RNA: kulki magnetyczne
- Po homogenizacji i lizie kwasy nukleinowe są wiązane na powierzchni kulek magnetycznych
- Kulki są oddzielane od lizatu za pomocą separatora magnetycznego
- Po kilku przemyciach usuwane są zanieczyszczenia, oczyszczone RNA eluowane jest z powierzchni kulek przy pomocy bufora
Sposoby pomiaru stężenia DNA i RNA
- pomiar absorbcji światła UV/pomiar spektrofotometryczny
- metoda fluorymetryczna
Oznaczanie czystości preparatów DNA i RNA
- stosunek wartości absorbcji A260 do A280
- wartość współczynnika powinna wynosić 1,8-2
- wartość 1,5 oznacza, że w badanym preparacie DNA lub RNA jest 50% białka
Charakterystyczna cecha widma
Przewężenie przy 230nm
Wzory do obliczania stężeń DNA
Stężenie dwuniciowego DNA:
C (µg/ml) = (A260 – A320) × 50 × rozcieńczenie
Stężenie jednoniciowego DNA:
C (µg/ml) = (A260 – A320) × 33 × rozcieńczenie
Stężenie RNA:
C (µg/ml) = (A260 – A320) × 40 × rozcieńczenie
Jakie substancje absorbują falę o długości 230nm?
EDTA, polisacharydy, etanol
Jakie substancje absorbują falę o długości 260nm?
DNA, RNA
Jakie substancje absorbują falę o długości 270nm?
Fenol
Jakie substancje absorbują falę o długości 280nm?
Białka
Jakie substancje absorbują falę o długości 320nm?
Drobiny komórkowe
Etapy reakcji PCR
- Denaturacja dwuniciowego DNA (92-96 stopni przez 30-60 sekund)
- Przyłączanie starterów (50-65 stopni przez 30-60 sekund)
- Wydłużanie starterów (68-72 stopni przez 60-120 sekund)
Cykl powtarzany ok. 35-40x
Skład mieszaniny reakcyjnej
- matryca DNA lub RNA (cDNA)
- dNTP (dATP, dCTP, dGTP, dTTP) - dostarczają energii, jednakowe stężenie
- termostabilna polimeraza DNA
- MgCl2
- bufor reakcyjny
- startery - zapewniają specyficzność reakcji, dostarczają wolny koniec 3’
- woda
Polimeraza HotStart
Polimeraza aktywowana przez wysoką temperaturę (w termocyklerze)
Jony Mg2+
- kofaktor enzymów, np. polimerazy, nukleazy
- wiązane są przez polimerazę, startery, matrycę jak i dNTP
- stężenie zbyt niskie -> słaby produkt lub brak produktu
- stężenie zbyt wysokie -> niespecyficzne produkty (wzmożone pomyłki polimerazy)
- stężenie wyższe niż stężenie dNTP
Projektowanie starterów
- zawartość par GC powinna stanowić 50-60% całej sekwencji
-obecność na końcu 3’ G lub C - startery nie mogą tworzyć struktur typu szpilki do włosów ani dimerów starterów
- temperatura topnienia starterów i przyłączania starterów
Fazy typowej reakcji PCR
- Wykładnicza - produkt gwałtownie przyrasta
- Liniowa - poszczególne składniki ulegają wyczerpaniu
- Plateau - wydajność ma ustabilizowany poziom, nie są tworzone nowe produkty, odbywa się pomiar produktu reakcji
Real-time PCR
- jednoczesne namnażanie DNA oraz monitorowanie ilości produktów powstających podczas kolejnych cykli
- w skład mieszaniny wchodzi dodatkowo barwnik fluorescencyjny (specjalnie przystosowany termocykler sprzężony ze spektofluorymetrem)
Fazy przebiegu real-time PCR
- Faza bazowa (wstępna) - fluorescencja reportera poniżej progu detekcji powielania DNA
- Faza wykładnicza (ekspotencjalna) - w każdym etapie liczba cząsteczek ulega podwojeniu
- Faza plateau (stacjonarna) - faza eksploatacyjna, szybkość powstawania produktu jest zmniejszona
Źródła wzbudzanej fluorescencji
- barwniki wiążące dwuniciowe DNA (interkalujące) -np. bromek etydyny, Sybr Green I, Eva Green, detekcja niespecyficzna
- znakowanie barwnikami sondy DNA - komplementarne do badanej sekwencji, detekcja specyficzna np. TaqMan, Molecular Beacons, Scorpions)
Porównanie PCR i real-time PCR: pomiar jakościowy/ilościowy
- PCR: jakościowy/ilościowy
- Real-time PCR: ilościowy
Porównanie PCR i real-time PCR: startery
- PCR: tak
- Real-time PCR: tak
Porównanie PCR i real-time PCR: sonda/barwnik
- PCR: nie
- Real-time PCR: tak
Porównanie PCR i real-time PCR: czułość metody
- PCR: niska
- Real-time PCR: wysoka
Porównanie PCR i real-time PCR: detekcja produktu -metoda
- PCR: elektroforeza
- Real-time PCR: spektrofluorymetr
Porównanie PCR i real-time PCR: detekcja produktu - faza
- PCR: plateau
- Real-time PCR: wykładnicza
RT-PCR
- użycie mRNA jako matrycy -> odwrotna transkryptaza -> cDNA
- amplifikacja sekwencji zawartej w dojrzałym mRNA (egzonów)
mRNA
- udział w biosyntezie białka
- przenoszenie informacji genetycznej
rRNA
- składnik rybosomów, na których zachodzi synteza białek
tRNA
- udział w translacji
- dostarczenie aminokwasów do rybosomu
snRNA
- udział w splicingu
snoRNA
- udział w chemicznej modyfikacji rRNA
- kierowanie potranskrypcyjnymi modyfikacjami rRNA i snRNA
miRNA
- regulacja ekspresji genów przez hamowanie translacji
siRNA
- regulacja ekspresji genów
Elektroforeza: definicja
Zjawisko elektrokinetyczne, w którym pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego przemieszczają się makrocząsteczki obdarzone niezrównoważonym ładunkiem elektrycznym