大肠杆菌电转化:100 mL培养物与0.1 cm电击杯

以低盐洗涤、即时复苏、实测脉冲与完整质粒对照完成普通克隆转化。

01本篇适用条件

仅用非致病DH5α或同类普通克隆菌及无害教学质粒。100 mL对数期菌液制备约1 mL新鲜电感受态,每反应40 μL细胞加1 μL低盐DNA;使用指数衰减脉冲仪与0.1 cm新电击杯,不外推到0.2 cm杯或其他菌种。

02实验原理

多次低盐洗涤降低电导,短脉冲形成可逆通透性变化。电容电阻与杯间距共同决定脉冲;电压除以间距才是场强。实际时间常数由仪器读出,不能把旧文“3秒以上”用于微生物电转。

03安全与适用范围

高压电转须经仪器培训,手和杯架保持干燥,禁止开架触发或触碰电极;电弧后停止。仅用非致病克隆菌,按微生物规定收集培养废物;不重复使用损伤杯。电压、间距和脉冲模式必须同时核对。

04材料与仪器

  • 100 mL LB培养物、无菌超纯水、10%甘油、SOC、Amp选择平板、1 ng/μL已知完整质粒和10 ng/μL样本DNA。
  • 4°C离心机、预冷转子/管、0.1 cm电击杯、可设1.8 kV/25 μF/200 Ω的脉冲仪;操作者须经电转训练。

05配液与用量

项目本例配制/用量核对点
10%甘油,500 mL甘油50 mL,水补至500 mL体积分数,过滤除菌后冰冷
每杯40 μL细胞+1 μL DNA或水样本10 ng、阳性1 ng、阴性0 ng
脉冲设置1.8 kV、25 μF、200 Ω,0.1 cm杯场强18 kV/cm;记录实际ms
复苏每杯加入1.00 mL SOC最终约1041 μL,37°C1小时

06时间安排

阶段条件预计时间
培养37°C、OD600 0.5–0.6约3小时
低温洗涤4°C60分钟
电击/复苏即时加SOC;37°C每杯数分钟+1小时
培养37°C选择平板16–20小时

07开始前的准备

先把SOC放在仪器旁,核实杯间距和仪器脉冲模式。连接产物先去盐;DNA溶于水,避免直接加入酶切缓冲液。准备阳性P、样本S、无DNA N及不电击活菌对照V;四组使用同一细胞批次。

08逐步操作

  1. 单菌落种子按1:100接入100 mL LB,在500 mL摇瓶37°C通气培养,OD600达到0.5–0.6时停止。
  2. 菌液冰上放15分钟,4°C、3000×g离心10分钟,吸去培养基。
  3. 以100 mL冰冷无菌水完全重悬,4°C、3000×g离心10分钟,弃上清。
  4. 再用50 mL冰冷水重悬并按相同离心条件收菌,尽可能去掉残余含盐培养基。
  5. 以20 mL冰冷10%甘油重悬并离心,继而用10 mL甘油再洗一次;全程置冰。
  6. 将沉淀以10%甘油补至1 mL,轻轻混匀;每管分40 μL,立即使用。
  7. 向S、P、N各加1 μL对应DNA或水,轻弹;冰上5分钟,V不加DNA、不电击。
  8. 转入冰冷的0.1 cm杯,轻敲让液体覆盖杯底且无泡;擦干杯外表。
  9. 关闭杯架,施加1.8 kV、25 μF、200 Ω单次脉冲,立即记录实际时间常数和是否电弧。
  10. 脉冲后立即往杯内加1 mL SOC,轻吸排转入无菌管;V直接加1 mL SOC。
  11. 四管37°C振荡复苏1小时;有电弧的样本单独标失败,不继续补电击。
  12. P作1:100及1:1000稀释,各取100 μL上Amp板;S涂50、100 μL,N涂100 μL Amp板并另取一份稀释后涂无抗LB检电击后存活;V相同稀释涂无抗LB作为未电击活性基线。
  13. 37°C倒置16–20小时后计数;效率=菌落数×稀释倍数×1041/涂板μL÷输入DNA μg。
  14. 确认N无菌落且V/P有效后挑S单菌落验证,登记电转杯、仪器及DNA盐来源。

09结果判断与质控

P有转化菌落、N选择板无菌落、N非选择板有活菌且V基线正常才可解释S。约4–5 ms常见于本参数,但不把时间常数单独当成成功证据;电弧、异常短脉冲或阳性失败须重做。本文洗涤为旧法经低盐原则整理的教学批次,现代来源未直接验证该批DH5α的效率。

10实验记录模板

菌株/OD600洗涤批次DNA ng/μL/盐来源杯间距设定kV/μF/Ω实际ms/电弧P/N/V结果稀释/效率
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

电弧或短脉冲

查DNA盐、残培养基、杯外水和气泡;去盐并用新杯重做,不能反复对同一细胞补脉冲。

P无菌落但V存活

检查DNA完整性、设置与电极接触;新鲜细胞重做。

V也无活菌

查细胞培养状态、低温处理与复苏液。

12参考资料

  • 旧网络手册物理第67–68、126页:低盐洗涤和0.1 cm/1.8 kV/25 μF/200 Ω线索;修正秒与毫秒、μg与mg效率单位。
  • NCBI PMC,Internalization and Observation of Fluorescent Biomolecules in Living Microorganisms via Electroporation,2015,PMC4354625:已读低盐、脉冲时间常数>4 ms与电转后细胞活性对照;其荧光递送条件不作为本例克隆效率验证。
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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。