分子生物學(xué)操作中會(huì )涉及一系列儀器,使用不當導致實(shí)驗失敗、減少儀器使用壽命或損壞儀器。
因此在進(jìn)行操作前細致地了解各種儀器的使用方法及注意事項,是使后繼實(shí)驗事半功倍的一個(gè)必要準備。冷凍離心機 低溫分離技術(shù)是分子生物學(xué)研究中必不可少的手段。
基因片段的分離、酶蛋白的沉淀和回收以及其它生物樣品的分離制備實(shí)驗中,都離不開(kāi)低溫離心技術(shù),因此低溫冷凍離心機已成為分子生物學(xué)研究中必需的重要工具。使用方法:1.離心機應放置在水平堅固的地板或平臺上,并力求使機器處于水平位置以免離心時(shí)造成機器震動(dòng)。
2.打開(kāi)電源開(kāi)關(guān),按要求裝上所需的轉頭,將預先以托盤(pán)天平平衡好的樣品放置于轉頭樣品架上(離心筒須與樣品同時(shí)平衡),關(guān)閉機蓋。3.按功能選擇鍵,設置各項要求:溫度、速度、時(shí)間、加速度及減速度,帶電腦控制的機器還需按儲存鍵,以便記憶輸入的各項信息。
4.按啟動(dòng)鍵,離心機將執行上述參數進(jìn)行運作,到預定時(shí)間自動(dòng)關(guān)機。5.待離心機完全停止轉動(dòng)后打開(kāi)機蓋,取出離心樣品,用柔軟干凈的布擦凈轉頭和機腔內壁,待離心機腔內溫度與室溫平衡后方可蓋上機蓋。
注意事項:1.機體應始終處于水平位置,外接電源系統的電壓要匹配,并要求有良好的接地線(xiàn)。2.開(kāi)機前應檢查轉頭安裝是否牢固,機腔有無(wú)異物掉入。
3.樣品應預先平衡,使用離心筒離心時(shí)離心筒與樣品應同時(shí)平衡。4.揮發(fā)性或腐蝕性液體離心時(shí),應使用帶蓋的離心管,并確保液體不外漏,以免腐蝕機腔或造成事故。
5.擦拭離心機腔時(shí)動(dòng)作要輕,以免損壞機腔內溫度感應器。6.每次操作完畢應作好使用情況記錄,并定期對機器各項性能進(jìn)行檢修。
7.離心過(guò)程中若發(fā)現異常現象,應立即關(guān)閉電源,報請有關(guān)技術(shù)人員檢修。附:相對離心力與每分鐘轉速的換算 離心機的轉速,在以前實(shí)驗資料中一般以每分鐘多少轉來(lái)表示。
由于離心力不僅為轉速函數,亦為離心半徑的函數,即轉速相同時(shí),離心半徑越長(cháng),產(chǎn)生的離心力越大。因此僅以轉速表達離心力是不夠科學(xué)的,近年來(lái)主張用相對離心力(RCF)來(lái)表示比較合理。
現在國際資料中,已改用相對離心力來(lái)表示。兩者的互換公式如下:PCR擴增儀:目前各公司提供的PCR儀操作方法各有不同,按其操作說(shuō)明進(jìn)行操作。
值得提出的是,在使用一定時(shí)期后,樣品孔的實(shí)際溫度與儀器顯示溫度有時(shí)會(huì )有較大差異,應當請廠(chǎng)商的技術(shù)支持人員校對儀器的各項性能。數字式酸度計:一、準備工作1.儀器應平放在符合使用環(huán)境的工作臺上,依視覺(jué)角度支起支架。
3.pH值的定位測量法:(一)二點(diǎn)定位法(高精度測量方法)(1) 連接好電極線(xiàn)路,將參比電極及活化滿(mǎn)24h以上清潔的PH電極移入第一標準緩沖液pH1中(例pH1=4.00),待儀器響應穩定后,調節定位旋鈕至儀器顯示為“0.00”;(2) 將電級系統從第1種標準液中取出,用去離子水沖洗干凈后以濾紙吸干電級表面水份,移入第2種標準液(例pH2=9.18)中,儀器響應穩定后,調節斜率旋鈕,使儀器顯示為(△pH=pH1-pH2=9.18-4.00=5.18)此后斜率旋鈕不可再動(dòng),除非更換電極系統;(3) 斜率調節完成后,重新調節定位旋鈕,使儀器顯示第2種標準液的實(shí)際pH值(9.18),至此2點(diǎn)定位結束;(4) 將電極從第2種標準液中取出沖洗、吸干后移入待測溶液中,儀器響應穩定后顯示的數值即為待測溶液的pH值。(二)一點(diǎn)定位法(粗略測量法)(1) 將溫度補償旋鈕調至溶液溫度值;(2) 向左將斜率補償旋鈕旋轉至頭;(3) 將電級系統移入標準液中(一點(diǎn)法僅用一種標準液,如pH=4.00時(shí)),調節定位旋鈕使儀器顯示“4.00”;(4) 取出電級沖洗吸干水分后移至待測溶液中,儀器響應穩定后顯示的數值即為待測溶液的pH值。
三、溫度的測量1.將功能選擇撥至溫度檔。2.將溫度探頭插入插孔,并將溫度探頭置于環(huán)境條件或溶液中,儀器響應穩定后儀器顯示值即為環(huán)境條件或溶液溫度值。
四、注意事項1.認真做好儀器使用前準備工作。2.儀器通電后或測量過(guò)程中出現顯示不穩或亂跳現象,應切斷電源進(jìn)行檢查,如電壓、預熱時(shí)間及電極系統等是否正常。
3.使用不同電極應注意排除離子的干擾,選擇好鹽橋,必要時(shí)應使用離子強度固定劑。4.電極系統從第1種溶液取出移入第2種溶液之前,須用去離子水或雙蒸水清洗干凈,再用濾紙吸干表面水分,以免影響測定結果的準確性。
5. 儀器應存放于干燥、清潔無(wú)腐蝕的場(chǎng)所,每次測量結束后應關(guān)閉電源,退出電極及溫度探頭妥善保存。玻璃電極清洗后可浸于去離子水待用(注意水面不得低于玻璃球泡),甘汞電極清潔后套上橡皮帽置于配套盒中保存,當甘汞電極內充液泄漏或不飽和及鹽橋中斷時(shí),應及時(shí)補充飽和內充液。
6.該類(lèi)儀器均采用大規模集成電路,輸入阻值較高,在對儀器內部進(jìn)行任何零部件修理焊接時(shí),應使用45W以下有良好地線(xiàn)的烙鐵,無(wú)接地線(xiàn)烙鐵應撥下電源插頭焊接。分光光度計 不同物質(zhì)對不同波長(cháng)入射光的吸收程度各不相同,從而形成特征性的吸收光譜。
分光光度法不僅適應于可見(jiàn)光區,同時(shí)還可擴展至紫外光區及紅外光區,因此給科研實(shí)驗帶來(lái)了極大方便。下面重點(diǎn)介紹分光光度計的使用及注意事項。
使用規。
目前,分子生物學(xué)飛速發(fā)展,分子生物學(xué)相關(guān)的理論和技術(shù)已深入到生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,一些常用的技術(shù),如基因組DNA的分離純化,質(zhì)粒DNA的抽提及純化,RNA的提取,PCR擴增,Southern blot等成為分子生物學(xué)研究的強有力工具,為分子生物學(xué)的發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用,然后,這些實(shí)驗操作技術(shù)都涉及到氯仿、DEPC、同位素等有毒有害或具放射性的物質(zhì),對環(huán)境和人身安全也造成巨大的威脅。因此,弄清這些有害有毒物質(zhì)的作用,加強實(shí)驗室安全管理,建立良好的制度和處理,保證分子生物學(xué)實(shí)驗室成為真正的科研陣地。
放射性物質(zhì)的處理:放射性同位素技術(shù)具有靈敏、簡(jiǎn)便和廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn),在分子生物學(xué)實(shí)驗室應用普遍,但由于放射性同位素的輻射會(huì )給人體造成損傷,如果使用不當或操作不規范,會(huì )造成環(huán)境污染,甚至損傷人員。在進(jìn)行同位素操作時(shí)一定要注意個(gè)人防護,包括使用隔離、專(zhuān)用衣帽手套及防護背心、擋板等。對放射性同位素的污染進(jìn)行安全性教育,實(shí)行責任到人的做法,對放射性物質(zhì)統一保管、集中存放、集中處理的做法。在定購同位素時(shí),根據需要量進(jìn)行訂購。α-31p半衰期為14.5天,在southern blotting應用較廣,是危害較大的放射性物質(zhì)。DNA雜交時(shí),在探針標記、洗膜等幾個(gè)階段都涉及同位素。對含α-31p固體廢物,放入鐵皮箱10個(gè)半衰期(約半年)后埋到指定的地點(diǎn):對于含α-31p濃度較高的液體廢物(如首次洗膜液),在厚實(shí)的朔料桶放置8個(gè)半衰期后倒入專(zhuān)用的下水道;含α-31p濃度較低的液體廢物(如二、三次洗膜液),則直接倒入專(zhuān)用的下水道。
4.3常見(jiàn)的有毒物質(zhì)的處理:溴化乙錠、Trizol、丙烯酰氨、DEPC、甲酰氨等毒性高、環(huán)境危害大的物質(zhì),分類(lèi)收集后統一處理。
4.3.1 EB(Ethidiunl bromide,溴化乙錠):EB是一種強烈誘變劑并有中度毒性,應戴手套操作,對于含有EB的溶液也不應直接倒下水道,用后妥善凈化處理:EB含量大干0.5μg/ml溶液先用水將EB濃度稀釋至0.5μg/ml以下,每100ml溶液加入100mg活性碳。不時(shí)輕輕搖蕩混勻,室溫放置1小時(shí),濾紙過(guò)濾將活性碳與濾紙密封在塑料袋中作為有害廢物丟棄。或用專(zhuān)用一次性染料清除袋(Gene有限公司)吸附過(guò)夜,再焚燒袋子即可。EB接觸物,如抹布、槍頭等埋入地下。
4.3.2 Trizol:提取組織和細胞RNA的一種重要試劑,在提取RNA時(shí)一定要在通風(fēng)進(jìn)行。如皮膚接觸Trizol,請立即用大量去垢劑和水沖洗,廢液埋入地下。
4.3.3 DEPC(Diethylprocarbonate,二乙基焦碳酸酯):RNA酶的強抑制劑,一種潛在的致癌物質(zhì)。操作時(shí)戴口罩。在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。沾到手上立即沖洗,廢液通過(guò)廢液道排泄。
4.3.4 CHCl3(ChIoroform,氯仿):常用于DNA和RNA提取,對皮膚、眼睛、黏膜和呼吸道有強烈的刺激作用和腐蝕性,易損害肝和腎。操作時(shí)戴手套在通風(fēng)櫥里進(jìn)行,廢液收集后埋入地下。
4.3.5 Acrylamide(丙烯酰胺):DNA測序、SSR及蛋白質(zhì)分離等技術(shù)中作電泳支持物,具神經(jīng)毒性,聚合后毒性消失。操作時(shí)戴手套在通風(fēng)櫥內進(jìn)行,聚合后的聚丙烯酰胺凝膠沒(méi)有毒性,可隨普通垃圾一起扔掉,千萬(wàn)不要倒入下水道。
目前,分子生物學(xué)飛速發(fā)展,分子生物學(xué)相關(guān)的理論和技術(shù)已深入到生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,一些常用的技術(shù),如基因組DNA的分離純化,質(zhì)粒DNA的抽提及純化,RNA的提取,PCR擴增,Southern blot等成為分子生物學(xué)研究的強有力工具,為分子生物學(xué)的發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用,然后,這些實(shí)驗操作技術(shù)都涉及到氯仿、DEPC、同位素等有毒有害或具放射性的物質(zhì),對環(huán)境和人身安全也造成巨大的威脅。
因此,弄清這些有害有毒物質(zhì)的作用,加強實(shí)驗室安全管理,建立良好的制度和處理,保證分子生物學(xué)實(shí)驗室成為真正的科研陣地。放射性物質(zhì)的處理:放射性同位素技術(shù)具有靈敏、簡(jiǎn)便和廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn),在分子生物學(xué)實(shí)驗室應用普遍,但由于放射性同位素的輻射會(huì )給人體造成損傷,如果使用不當或操作不規范,會(huì )造成環(huán)境污染,甚至損傷人員。
在進(jìn)行同位素操作時(shí)一定要注意個(gè)人防護,包括使用隔離、專(zhuān)用衣帽手套及防護背心、擋板等。對放射性同位素的污染進(jìn)行安全性教育,實(shí)行責任到人的做法,對放射性物質(zhì)統一保管、集中存放、集中處理的做法。
在定購同位素時(shí),根據需要量進(jìn)行訂購。α-31p半衰期為14.5天,在southern blotting應用較廣,是危害較大的放射性物質(zhì)。
DNA雜交時(shí),在探針標記、洗膜等幾個(gè)階段都涉及同位素。對含α-31p固體廢物,放入鐵皮箱10個(gè)半衰期(約半年)后埋到指定的地點(diǎn):對于含α-31p濃度較高的液體廢物(如首次洗膜液),在厚實(shí)的朔料桶放置8個(gè)半衰期后倒入專(zhuān)用的下水道;含α-31p濃度較低的液體廢物(如二、三次洗膜液),則直接倒入專(zhuān)用的下水道。
4.3常見(jiàn)的有毒物質(zhì)的處理:溴化乙錠、Trizol、丙烯酰氨、DEPC、甲酰氨等毒性高、環(huán)境危害大的物質(zhì),分類(lèi)收集后統一處理。 4.3.1 EB(Ethidiunl bromide,溴化乙錠):EB是一種強烈誘變劑并有中度毒性,應戴手套操作,對于含有EB的溶液也不應直接倒下水道,用后妥善凈化處理:EB含量大干0.5μg/ml溶液先用水將EB濃度稀釋至0.5μg/ml以下,每100ml溶液加入100mg活性碳。
不時(shí)輕輕搖蕩混勻,室溫放置1小時(shí),濾紙過(guò)濾將活性碳與濾紙密封在塑料袋中作為有害廢物丟棄。或用專(zhuān)用一次性染料清除袋(Gene有限公司)吸附過(guò)夜,再焚燒袋子即可。
EB接觸物,如抹布、槍頭等埋入地下。 4.3.2 Trizol:提取組織和細胞RNA的一種重要試劑,在提取RNA時(shí)一定要在通風(fēng)進(jìn)行。
如皮膚接觸Trizol,請立即用大量去垢劑和水沖洗,廢液埋入地下。 4.3.3 DEPC(Diethylprocarbonate,二乙基焦碳酸酯):RNA酶的強抑制劑,一種潛在的致癌物質(zhì)。
操作時(shí)戴口罩。在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。
沾到手上立即沖洗,廢液通過(guò)廢液道排泄。 4.3.4 CHCl3(ChIoroform,氯仿):常用于DNA和RNA提取,對皮膚、眼睛、黏膜和呼吸道有強烈的刺激作用和腐蝕性,易損害肝和腎。
操作時(shí)戴手套在通風(fēng)櫥里進(jìn)行,廢液收集后埋入地下。 4.3.5 Acrylamide(丙烯酰胺):DNA測序、SSR及蛋白質(zhì)分離等技術(shù)中作電泳支持物,具神經(jīng)毒性,聚合后毒性消失。
操作時(shí)戴手套在通風(fēng)櫥內進(jìn)行,聚合后的聚丙烯酰胺凝膠沒(méi)有毒性,可隨普通垃圾一起扔掉,千萬(wàn)不要倒入下水道。
第3章 分子生物學(xué)實(shí)驗基本操作技術(shù) 這里的實(shí)驗基本操作技術(shù)是指在分子生物學(xué)實(shí)驗中使用范圍最廣、使用頻率最高、幾乎所有實(shí)驗都要應用的技術(shù)。
器皿的清洗,試管、量筒(杯)、容量瓶、吸管及移液器、電子天平等量具的正確操作和使用、試劑配制等技術(shù),應當都是基本操作技術(shù),但這些內容已在分析化學(xué)、生物化學(xué)的實(shí)驗課程中作了詳細介紹。本章主要介紹與分子生物學(xué)實(shí)驗有關(guān)的除(滅)菌技術(shù)、無(wú)菌操作技術(shù)和微量操作技術(shù)。
3.1 除(滅)菌技術(shù) 在進(jìn)行分子生物學(xué)實(shí)驗過(guò)程中,需要一個(gè)清潔的實(shí)驗環(huán)境,所使用的器皿及溶液均需要進(jìn)行除(滅)菌處理,一方面避免環(huán)境中微生物的污染,另一方面還可消除蛋白酶和核酸酶對實(shí)驗的干擾和影響。在進(jìn)行微生物及細胞的純培養時(shí)要求更高,不能有任何外來(lái)雜菌。
因此,對所有器材、培養基要進(jìn)行嚴格滅菌,對工作場(chǎng)所進(jìn)行消毒,保證工作順利進(jìn)行。實(shí)驗室常用的除滅菌方法主要有物理方法及化學(xué)方法兩種。
物理方法包括用濕熱(高壓蒸汽)、干熱、紫外線(xiàn)、過(guò)濾、離心沉淀等方法除去微生物;化學(xué)方法是使用化學(xué)消毒劑、抗菌素等殺死或抑制微生物。根據被滅菌物品的材料性質(zhì)和實(shí)驗要求,可采取不同的消毒滅菌方法。
3.1.1 物理滅菌法 (1)干熱滅菌:干熱滅菌包括火焰灼燒滅菌和熱空氣滅菌。火焰灼燒適用于金屬用具,如接種環(huán)、接種針和手術(shù)器械等,玻璃器皿的口頸,如試管口和瓶口,玻璃棒等的滅菌處理。
這種方法滅菌迅速徹底。熱空氣滅菌一般在烤箱中進(jìn)行,利用高溫干燥空氣(160℃?170℃)加熱滅菌1?2h,適用于玻璃器皿和培養皿等。
干熱消毒后的器皿干燥,易于保存。缺點(diǎn)是干熱傳導慢,可能有冷空氣存留于烤箱內,因此要求較高的溫度和較長(cháng)的時(shí)間才能達到消毒的目的。
應當注意,干烤滅菌完畢后不得馬上將烤箱門(mén)打開(kāi),須等溫度降至70℃以下時(shí)再開(kāi)箱門(mén),以免冷空氣突然進(jìn)入,影響消毒效果和損壞玻璃器皿或發(fā)生意外事故。在滅菌時(shí),物品不能放的太擠。
滅菌的玻璃器皿中不可有水,有水的玻璃器皿在干熱滅菌時(shí)容易炸裂。培養基、橡膠制品、塑料制品不能用此方法消毒。
(2)濕熱滅菌:在相同溫度下,濕熱的滅菌效力比干熱滅菌好。原因是:(1)熱蒸汽對細胞成分的破壞作用更強。
水分子的存在有助于破壞維持蛋白質(zhì)三維結構的氫鍵和其他相互作用弱鍵,更易使蛋白質(zhì)變性。加熱使蛋白質(zhì)變性,與水的含量有關(guān),當環(huán)境和細胞含水量越大,凝固越快。
蛋白質(zhì)含水量與其凝固溫度成反比;(2)熱蒸汽比熱空氣穿透力強,能更有效地殺滅微生物;(3)蒸汽存在潛能,當氣體轉變成液體時(shí)可放出大量熱能,故可更迅速提高滅菌物體的溫度。濕熱滅菌常用的方法有高壓蒸汽滅菌、常壓蒸汽滅菌和煮沸滅菌。
其中高壓蒸汽滅菌法最為常用,效果最好。常壓蒸汽滅菌法不能在短時(shí)間內殺死細菌芽孢,必須采取間歇滅菌或持續滅菌的方法,才能達到完全滅菌。
而煮沸滅菌僅用于注射器及某些用具的滅菌,被滅菌物品的濕度太大。所以,這兩種方法較少使用。
高壓蒸氣滅菌是在密閉的高壓蒸汽鍋中進(jìn)行的。其原理是:將待滅菌的物體放置在盛有適量水的高壓蒸汽滅菌鍋內,將鍋內的水加熱煮沸,并把其中原有的冷空氣徹底驅盡后將鍋密閉,再繼續加熱就會(huì )使鍋內的蒸汽壓逐漸上升,從而使溫度也隨之上升到100℃以上。
滅菌時(shí),根據不同的物品選擇不同壓力和時(shí)間,一般物品(如布類(lèi)、金屬器械、玻璃器皿等)消毒的要求是0.15MPa下15min,培養液和橡膠制品為0.1MPa下10min。滅菌前在鍋內加適量的水,加水過(guò)少,易將滅菌鍋燒干,引起炸裂事故。
加水過(guò)多有可能引起滅菌物品浸水。物品不能裝得過(guò)滿(mǎn),以免影響消毒器內氣體流通。
導氣管要伸至罐底并防止堵塞。在加熱升壓之前,先要打開(kāi)排氣閥門(mén)排放消毒器內的冷空氣,冷空氣排出后,關(guān)閉排氣閥門(mén),同時(shí)檢驗安全閥活動(dòng)自如,開(kāi)始升壓,當達到所需壓力時(shí),開(kāi)始計時(shí),并控制壓力恒定。
滅菌過(guò)程中,操作者不能離開(kāi)工作崗位,要定時(shí)檢查壓力及安全,防止意外事件發(fā)生。滅菌完畢后一定要先打開(kāi)閥門(mén)放氣,當滅菌鍋內壓力下降到“0”時(shí),再打開(kāi)滅菌鍋的蓋。
也可在滅菌完畢后,關(guān)閉電源總閥,讓滅菌物品自然冷卻,待滅菌鍋壓力表降至“0”時(shí),再取出滅菌物品。蒸汽壓力與溫度的關(guān)系 蒸汽壓力(表壓) 蒸汽溫度 Kg/cm2 MPa ℃ ℉0.00 0.00 100 2120.25 0.025 107.0 2240.50 0.050 112.0 2340.75 0.075 115.5 2401.00 0.100 121.0 2501.50 0.150 128.0 2622.00 0.200 134.5 274 (3)紫外線(xiàn)殺菌: 紫外線(xiàn)的波長(cháng)范圍是200?300nm,殺菌范圍為240?280nm,其中波長(cháng)在260nm左右的紫外線(xiàn)殺菌作用最強。
紫外燈是人工制造的低壓水銀燈,能輻射出257.3nm的紫外線(xiàn),殺菌能力強且較穩定。紫外線(xiàn)殺菌作用是因為它可以被蛋白質(zhì)(波長(cháng)為280nm)和核酸(波長(cháng)為260nm)吸收,造成這些分子的變性失活。
紫外線(xiàn)穿透能力很差,不能穿透玻璃、衣物、紙張和大多數其他物體,但能穿透空氣,主要用于實(shí)驗室空氣、操作臺表面和不能使用其它方法進(jìn)行滅菌的物品。紫外線(xiàn)直接照射方便、效果好,經(jīng)一定的時(shí)間照射后,可以消滅空氣。
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