01本篇适用条件
使用非致病、dam⁺ DH5α克隆宿主和不含有害功能片段的普通Amp抗性质粒。50 mL培养物制备约2 mL新鲜CaCl₂感受态;每管50 μL,分别转化10 ng教学质粒、1 ng已知完整质粒及无DNA阴性。本例只验证当日新鲜批次,不保证商品级效率。
02实验原理
低温二价阳离子处理使细胞适于摄取质粒,短暂热激后需无抗生素复苏以表达抗性。培养期、细胞状态与DNA形式影响效率;连接反应的菌落数不能与等质量完整质粒直接比较。
03安全与适用范围
仅用身份明确的非致病实验室样本;穿实验服、戴手套和护目镜,由熟悉本法的指导者带教。先核对仪器量程、试剂SDS及废物收集容器;培养物按本单位微生物废物流程处理。不得把本例直接外推到临床、感染性或未知来源材料。
04材料与仪器
- 新鲜DH5α单菌落、LB、无菌0.1 M CaCl₂、SOC、Amp储备液100 mg/mL、LB琼脂平板。
- 冰盒、250 mL摇瓶、冷冻离心机与适配50 mL管、37°C摇床、42°C水浴、分光光度计、无菌涂布器。
05配液与用量
| 项目 | 本例配制/用量 | 核对点 |
|---|---|---|
| 0.1 M CaCl₂,50 mL | 1 M CaCl₂ 5 mL,水45 mL | 过滤除菌后预冷;从已标定母液配制 |
| LB+Amp平板,100 mL | 灭菌LB琼脂冷至约50–55°C后加100 μL 100 mg/mL Amp | 终100 μg/mL;每板约20 mL |
| 每次转化 | 50 μL细胞+1 μL DNA或水+450 μL SOC | 最终约501 μL;SOC在热激后加入 |
| 阳性DNA | 1 ng/μL质粒取1 μL | 输入0.001 μg,用于效率计算 |
06时间安排
| 阶段 | 条件 | 预计时间 |
|---|---|---|
| 培养 | 37°C、充分通气 | 过夜种子后约2–4小时,以OD为准 |
| 冷处理 | 冰上、4°C离心 | 约60分钟 |
| 转化与复苏 | 冰30分钟;42°C45秒;37°C45分钟 | 约90分钟 |
| 菌落 | 37°C倒置 | 16–20小时 |
07开始前的准备
先标记样本S、阳性P、无DNA N。水浴用独立温度计确认42°C;CaCl₂、离心管与转子预冷。用LB做OD600空白,浑浊样品先稀释后回算。自制细胞批次须以同一已知质粒做阳性质量检查;禁止把“洁净即可、无菌无所谓”当成操作要求。
08逐步操作
- 挑单菌落入3 mL LB,37°C充分振荡培养过夜;记录菌株和菌落来源。
- 取0.5 mL种子加入49.5 mL LB,在250 mL摇瓶37°C培养;每30分钟测OD600,达到0.4–0.6即停止。
- 培养物冰上冷却15分钟;4°C、2500×g离心10分钟,吸去上清,保持细胞在冰上。
- 用20 mL冰冷0.1 M CaCl₂轻轻重悬沉淀,避免涡旋和泡沫;冰上静置30分钟。
- 4°C、2500×g离心10分钟,弃上清;以2 mL冰冷0.1 M CaCl₂轻轻重悬,冰上放30分钟,当天使用。
- 三管各分装50 μL细胞;S加1 μL 10 ng/μL质粒,P加1 μL 1 ng/μL完整质粒,N加1 μL无菌水,轻弹混匀。
- 三管冰上30分钟;平板放至室温、表面无游离水,提前写明样本和抗性。
- 依次将管底浸入42°C水浴,45秒后立即转冰上2分钟,每管独立计时。
- 各管加入450 μL不含抗生素的SOC,轻轻混匀,37°C振荡复苏45分钟。
- P管取10 μL复苏液加990 μL SOC配成1:100稀释;另取原液留作回查。
- S分别涂50及100 μL,N涂100 μL,P稀释液涂100 μL于各自Amp板;轻推至吸收,勿反复刮伤琼脂。
- 平板倒置37°C培养16–20小时;记录独立菌落,避免把卫星小点记为转化子。
- 若P板可计数,效率=菌落数×501/100×100/0.001 CFU/μg;同时报告稀释和涂板体积,不能只给效率数字。
- 挑S的独立菌落进一步PCR/酶切和测序确认;登记该批自制细胞表现,废弃剩余当天感受态与培养废物。
09结果判断与质控
无DNA板应无菌落,阳性板应有独立菌落。阳性失败使本批样本阴性不可解释;阴性长菌先查污染或平板抗生素失效。自制CaCl₂的离心/洗涤是本例教学设置,效率须实测,不能承诺达到10⁸ CFU/μg。
10实验记录模板
| 细胞批次/OD600 | DNA身份/输入ng | 热激实测温度/秒 | 复苏体积/分钟 | 涂板μL/稀释倍数 | P/N菌落数 | 效率CFU/μg | 后续鉴定 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 待填 | 待填 | 待填 | 待填 | 待填 | 待填 | 待填 | 待填 |
另记日期、操作者、试剂批次、设备型号、原始文件路径、偏离方案及原因;保存所有对照,失败批次也保留。
11常见问题与排错
全部无菌落
检查P是否生长、抗性是否匹配、42°C水浴及复苏条件;先重做质控。
阴性长菌
检查无菌操作、平板选择性和交叉加样。
菌落密集或卫星多
降低涂板量并缩短培养至独立菌落可辨时,挑大而隔离的主菌落。
12参考资料
- 旧《分子生物学实验手册》物理第65–67页及短版物理第9–10页:CaCl₂制备与热激线索,纠正相互矛盾的离心单位与“无需无菌”说法。
- Addgene,Bacterial Transformation,查阅2026-11-02(Asia/Taipei):已读20–50 μL细胞、冰20–30分钟、42°C30–60秒、冰2分钟、250–1000 μL复苏与45分钟培养;本例取固定参数,CaCl₂制备属于旧法限定教学批次。
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做完最后一步,再核对原始记录。填写实际用量、起止时间与观察结果;遇到异常,先记录,再查看排错说明。