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醫(yī)學(xué)微生物學(xué)-實(shí)驗(yàn)指導(dǎo):實(shí)驗(yàn)二十三 細(xì)菌耐藥基因的重組

醫(yī)學(xué)微生物學(xué):實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 實(shí)驗(yàn)二十三 細(xì)菌耐藥基因的重組:第四部分 分子微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法基因重組可通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合、溶原性轉(zhuǎn)換等方式進(jìn)行。本部分所選的細(xì)菌耐藥基因的重組實(shí)驗(yàn)屬轉(zhuǎn)化和接合的范疇。分子診斷技術(shù)是一門新興的生物科學(xué)技術(shù),其最大的優(yōu)點(diǎn)在于靈敏度高、特異性強(qiáng),并適用于快速診斷;目前已被廣泛用于生命科學(xué)的各個領(lǐng)域。主要方法可分為核酸檢測和蛋白質(zhì)檢測二大類。本部分主要介紹幾種最常用的分子診斷方法。實(shí)驗(yàn)二十三 細(xì)菌耐藥基因的重組一、細(xì)菌質(zhì)粒的提取與轉(zhuǎn)

第四部分  分子微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法

基因重組可通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合、溶原性轉(zhuǎn)換等方式進(jìn)行。本部分所選的細(xì)菌耐藥基因的重組實(shí)驗(yàn)屬轉(zhuǎn)化和接合的范疇。

分子診斷技術(shù)是一門新興的生物科學(xué)技術(shù),其最大的優(yōu)點(diǎn)在于靈敏度高、特異性強(qiáng),并適用于快速診斷;目前已被廣泛用于生命科學(xué)的各個領(lǐng)域。主要方法可分為核酸檢測和蛋白質(zhì)檢測二大類。本部分主要介紹幾種最常用的分子診斷方法。

實(shí)驗(yàn)二十三  細(xì)菌耐藥基因的重組

一、細(xì)菌質(zhì)粒的提取與轉(zhuǎn)化

細(xì)菌的子代具有與親代相同的特征,這由細(xì)菌的遺傳物質(zhì)染色體DNA決定。但有些遺傳特性是由染色體外的遺傳物質(zhì)—質(zhì)粒所編碼的,如抗藥基因即可存在于質(zhì)粒上。這種特性可以通過質(zhì)粒的傳遞,在同種或種屬關(guān)系相近的細(xì)菌間轉(zhuǎn)移,使細(xì)菌產(chǎn)生廣泛耐藥性。

本實(shí)驗(yàn)以堿裂法提取耐氨芐青霉素供體菌E·coliTG-1 (Amps)的質(zhì)粒DNA,并以冰預(yù)冷CaCl2溶液處理對氨芐青霉素敏感的受體菌JM109,制備感受態(tài)細(xì)胞;在42℃短暫熱休克作用下,可提高接受外源DNA的效率,從而使JM109接受質(zhì)粒轉(zhuǎn)為耐氨芐青霉素菌。

【材料】

1.菌種:供體菌E·coliTG-1 (含Amps質(zhì)粒);受體菌JM109株。

2.LB培養(yǎng)基:10g/L蛋白胨,5g/L酵母浸出液,10g/LNaCl,960ml雙蒸水;加5M/LNaOH調(diào)PH值至7.0;定容至1L,高壓蒸汽(1.034×105Pa)滅菌20min備用。

3.STE溶液:0.1mol/LNaCl;10mmol/L Tris·HCl;1mmol/LEDTA,pH8.0。

4.溶液Ⅰ:50mmol/L葡萄糖;50mmol/L Tris·HCL,pH8.0;10mmol/LEDTA,pH8.0;高壓蒸汽滅菌15min,存于4℃。

5.溶液Ⅱ:(臨用時(shí)配)0.2mol/LNaOH(臨用前用10mol/L NaOH儲存液現(xiàn)用現(xiàn)稀釋);1%SDS。

6.溶液Ⅲ:5mol/L乙酸鉀60ml;冰乙酸11.5ml;雙蒸水28.5ml;配制成100ml量,4℃冷藏備用。

7.酚∶氯仿(1∶1)液、無水乙醇和70%酒精、含RNA酶的TE溶液(pH8.0)、氨芐青霉素(Amp)250mg/ml、0.1mol/LCaCl2等。

【方法】

1.堿裂法提取質(zhì)粒DNA:

(1)將供體菌接種入2~5ml含100μg/mlAmp的LB培養(yǎng)基中,37℃搖床培養(yǎng)過夜,使細(xì)菌生長繁殖旺盛。

(2)將菌液用移液器移至1.5ml EP管離心,13000rpm離心30s,沉淀菌體。

(3)棄上清,菌體沉淀物加入STE液,使菌體充分懸浮后13000rpm離心30s,吸去培養(yǎng)液,使細(xì)菌沉淀盡可能干燥。

(4)加入冰預(yù)冷的溶液Ⅰ100μl,劇烈振蕩混勻菌液。

(5)加入新配置的溶液Ⅱ200μl,蓋緊管口,快速顛倒EP管5次以混勻內(nèi)容物,使整個EP管內(nèi)壁均接觸有溶液,冰浴5min。

(6)加入冰預(yù)冷的溶液Ⅲ 150μl,溫和振蕩約10s以混勻溶液,置冰上3~5min。

(7)13000rpm離心5min,將上清液轉(zhuǎn)移至一新EP管,加入等體積的酚∶氯仿(1∶1)液。

(8)混勻溶液后,13000rpm離心2 min,將上清液轉(zhuǎn)移至一新EP管,加入雙倍體積無水乙醇沉淀雙鏈DNA。振蕩混合,于室溫放置2min。

(9)  13000rpm離心5min,小心吸去上清,倒置EP管于紙巾上,以使所有液體流出,加入1ml70%酒精,4℃洗滌沉淀。

(10)13000 rpm離心5min,盡量棄盡管內(nèi)液體,打開管口室溫干燥10min或37℃溫箱內(nèi)置5~10min以盡量除去殘留液體。

(11)加入30~50μl含RNA酶(20μg/ml)的TE溶液溶解沉淀,振蕩后置-20℃冰箱內(nèi)保存。

2.感受態(tài)細(xì)胞的制備:要求無菌操作。

(1)取受體菌JM109接種入5mlLB培養(yǎng)基中,37℃搖床過夜。

(2)取菌液100μl接種至5mlLB培養(yǎng)基中,37℃水浴搖床振搖培養(yǎng)1~2h。

(3)取菌液在波長650nm OD讀數(shù)在0.75左右即可。

(4)取1.5ml置冰預(yù)冷的EP管中,冰浴5min,13000rpm低溫離心30s,沉淀菌體。棄上清,倒置管口約1min。

(5)加入500μl冰預(yù)冷的0.1mol/LCaCl2溶液,輕輕吹打混勻溶液,置冰上5min,再13000rpm低溫離心30s,收集菌體。

(6)加入150μl冰預(yù)冷的0.1mol/L CaCl2溶液,輕輕吹打混勻,即為感受態(tài)細(xì)菌。冰浴30min后可立即使用,也可置4℃12~24h內(nèi)使用。

3.質(zhì)粒DNA的轉(zhuǎn)化:

(1)取制備好的上述感受態(tài)細(xì)胞150μl輕輕混勻加供體菌質(zhì)粒DNA10μl,混勻后置冰浴中30min;再42℃熱休克90s;冰浴2min后加入800μlSOC培養(yǎng)基37℃水浴搖床振搖培養(yǎng)1h;再取培養(yǎng)液100μl,移入含Amp的LB瓊脂平板上,用涂布棒涂布均勻,37℃培養(yǎng)過夜,如有轉(zhuǎn)化成功的受體菌,即可以生長。

(2)對照

未經(jīng)質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)化的受體菌100μl,接種于含Amp的瓊脂平板上,37℃培養(yǎng)過夜,不應(yīng)生長,但接種于不含Amp的瓊脂平板上,37℃培養(yǎng)過夜,可以生長。

(3)結(jié)果判斷

因本質(zhì)粒攜帶Amp的耐藥基因,故通過轉(zhuǎn)化進(jìn)入受體菌后,可使原來對Amp敏感的受體菌成為耐藥菌,可在含有Amp的瓊脂平板上生長。

二、細(xì)菌間耐藥基因的轉(zhuǎn)移-接合

細(xì)菌的耐藥基因既可通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)化的方式,在親緣關(guān)系相近的細(xì)菌間轉(zhuǎn)移;也可在親緣相近的細(xì)菌間通過性菌毛的接觸,將耐藥菌(供體菌)的耐藥質(zhì);蜣D(zhuǎn)移至不耐藥的細(xì)菌(受體菌)菌體內(nèi),使受體菌同樣獲得與供體菌相似的耐藥遺傳性狀,這種傳遞遺傳基因的方式,稱為接合。

【材料】

1.菌種:對鏈霉素敏感的福氏痢疾桿菌株、對鏈霉素敏感的大腸桿菌株、對鏈霉素耐藥的大腸桿菌。

2.培養(yǎng)基

(1) 肉湯培養(yǎng)基、肉湯瓊脂斜面培養(yǎng)基、SS平板、雙糖鐵培養(yǎng)基。

(2) 微量bhskgw.cn/zhicheng/發(fā)酵管:葡萄糖、乳糖、麥芽糖、甘露醇、蔗糖5種單糖發(fā)酵管,蛋白胨水、枸櫞酸鹽微量管。

(3) 含100μg/ml鏈霉素SS平板;將配制成的普通SS培養(yǎng)基在燒瓶內(nèi)煮沸,待冷卻至50℃以下時(shí),加入鏈霉素注射液,使成相應(yīng)濃度,立即搖勻后傾注平板。

3.診斷血清:福氏痢疾桿菌診斷血清。

4.抗生素:鏈霉素每安瓿含粉劑1g,用時(shí)加注射用水稀釋(加4ml注射用水后,每ml含0.25g)。

【方法】

1.將3株細(xì)菌分別接種于SS平板上,37℃培養(yǎng)24h,以證明SS平板適宜于上述3株細(xì)菌的生長。福氏痢疾桿菌不分解乳糖,菌落為無色透明;大腸桿菌分解乳糖,菌落呈粉紅色。在普通SS平板上,3株細(xì)菌均生長良好。

2.將3株細(xì)菌分別接種于含100μg/ml鏈霉素SS平板上。結(jié)果,敏感的福氏痢疾桿菌、敏感的大腸桿菌不生長;耐藥的大腸桿菌能生長,出現(xiàn)粉紅色菌落。

3.正式試驗(yàn)(接合):將3株細(xì)菌分別移種于肉湯培養(yǎng)基內(nèi),37℃培養(yǎng)12h后,取4份敏感的福氏痢疾桿菌液分別與敏感的大腸桿菌、耐藥的大腸桿菌各1份,分別混合于無菌試管內(nèi)。置37℃,室溫或4℃2~3h后,接種于含100μg/ml鏈霉素的SS平板上,37℃培養(yǎng)18~24h,取出觀察結(jié)果。結(jié)果顯示,在接種敏感的氏福痢疾桿菌與敏感的大腸桿菌混懸液的SS平板上無菌落出現(xiàn);在接種敏感的福氏痢疾桿菌與耐藥的大腸桿菌混懸液的SS平板上,出現(xiàn)無色透明與粉紅色二種菌落。

4.細(xì)菌鑒定:在含100μg/ml鏈霉素SS國家醫(yī)學(xué)考試網(wǎng)平板上挑選2個無色透明菌落,分別接種雙糖管中。37℃培養(yǎng)24h,雙糖鐵培養(yǎng)基上層仍為紅色,下層轉(zhuǎn)為黃色,無動力。然后取雙糖鐵培養(yǎng)基中的細(xì)菌接種葡、乳、麥、甘、蔗5種單糖微量管,及枸櫞酸鹽、蛋白胨水微量管中,37℃培養(yǎng)24~48h,鑒定其生化特性是否符合福氏痢疾桿菌。再取雙糖鐵培養(yǎng)基中的細(xì)菌,與抗福氏痢疾桿菌診斷血清作玻片凝集試驗(yàn),觀察是否會發(fā)生特異性凝集反應(yīng)。

通過上述步驟鑒定,可以證明:在含100μg/ml鏈霉素SS平板上新出現(xiàn)的無色透明菌落為獲得了耐藥基因的福氏痢疾桿菌。

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