分子入门

大肠杆菌感受态制备

预计耗时:约 4 小时(含过夜培养)

📌 学习状态

前置知识 / 技能

无前置要求,可直接开始。

实验目的

制备能高效摄取外源 DNA 的大肠杆菌感受态细胞,为质粒转化实验提供合格材料。

实验原理

用低温 CaCl₂ 处理处于对数生长期的大肠杆菌,改变细胞膜通透性,使细胞进入易摄取外源 DNA 的「感受态」;热激时外源质粒经细胞膜进入胞内。

实验步骤

  1. 1活化菌种

    挑取单菌落接种 LB 培养基,37℃ 摇床过夜培养。

  2. 2转接培养

    按 1:100 转接至新鲜 LB,37℃ 振荡培养至 OD600≈0.4–0.6。

  3. 3冰浴预冷

    菌液冰浴 10–30 min,4℃ 低速离心收集菌体。

  4. 4CaCl₂ 处理

    用预冷 0.1 M CaCl₂ 轻柔重悬菌体,冰浴 30 min。

  5. 5再次离心

    4℃ 低速离心,弃上清。

  6. 6甘油重悬分装

    用含 10–15% 甘油的预冷 CaCl₂ 重悬,分装至预冷冻存管。

  7. 7速冻保存

    -80℃ 保存(或液氮速冻后再转 -80℃)。

所需试剂

  • LB 培养基
  • 0.1 M CaCl₂(预冷)
  • 甘油(10–15%)
  • 氨苄青霉素(100 μg/mL(如需筛选))

所需仪器

  • 恒温摇床
  • 低温离心机
  • 超净工作台
  • 分光光度计
  • 微量移液器
  • -80℃ 冰箱

安全提示

  • ⚠ 全程低温操作,冰浴充分,保证菌体处于对数生长期。
  • ⚠ 无菌操作,防止杂菌污染。
  • ⚠ 重悬动作轻柔,避免机械剪切损伤菌体。
  • ⚠ 废弃菌液需高压灭菌后处理。

预期结果

制备的感受态细胞转化效率达 10⁵–10⁷ CFU/μg 质粒 DNA,无杂菌污染。

结果分析

✅ 正常结果

用已知浓度标准质粒转化,平板上得到 10⁵–10⁷ CFU/μg 的菌落,且阴性对照平板无菌落。

解读:说明感受态细胞转化效率合格、无杂菌污染,可用于后续质粒转化实验。

⚠️ 异常结果

  • 1转化效率极低或无转化子

    原因:菌体未处于对数期、CaCl₂ 未预冷、冰浴不充分,或质粒量过多。

  • 2平板上出现卫星菌落或杂菌

    原因:抗生素失效或浓度不足、培养时间过长,或无菌操作不当污染。

  • 3菌体大量死亡

    原因:离心转速过高或时间过长、重悬动作过于剧烈。

关联实验

实验前检查清单

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🧪 试剂

📦 耗材

🔬 仪器

🛡 安全提示

常见问题排查(Troubleshooting)

1转化效率低

可能原因

  • 菌体生长过度或不足(未处于对数期)
  • CaCl₂ 温度不够低
  • 冰浴时间不足
  • 试剂被污染

解决办法

  • 控制 OD600≈0.4–0.6
  • 全程 4℃ 操作
  • 延长冰浴至 30 min
  • 更换新配试剂
2平板上无转化子

可能原因

  • 感受态已失效
  • 质粒 DNA 降解
  • 抗生素抗性标记不匹配

解决办法

  • 重新制备感受态
  • 重新提取质粒
  • 核对载体抗性标记
3平板上出现大量卫星菌

可能原因

  • 抗生素浓度不足或失效
  • 培养时间过长

解决办法

  • 提高抗生素浓度
  • 控制培养时间不超过 16 h