37
PCR תתתתתDNA תתתתתתת תתTSH תת תתתתתתת ת- DNA תתתתת תתתתתת תתתתתPCR גגגג גגגגגגג2008

PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

PCR בעזרת DNA אנאליזה של

TSH של הרצפטור ל- DNA זיהוי נוכחות

PCRבעזרת

מורן גרינברג 2008

Page 2: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

?על מה נדבר

מהו פלסמיד?• ?cDNAמהו •שיטות להפקת פלסמידים• PCR- עקרונות ריאקצית ה• PCRסוגים שונים של • DNAשיטות להפרדת מקטעי •

(Electrophoresisאלקטרופורזה )

מורן גרינברג 2008

Page 3: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Gel Electrophoresis of DNA

מורן גרינברג 2008

Page 4: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

•A gel is a colloid, a suspension of tiny particles in a medium, occurring in a solid form, like gelatin

•Gel electrophoresis refers to the separation of charged particles located in a gel when an electric current is applied

•Charged particles can include DNA, amino acids, peptides, etc

What is Gel Electrophoresis?

•Electro = flow of electricity, phoresis, from the Greek = to carry across

מורן גרינברג 2008

Page 5: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

How does it work?

•DNA is an organic acid, and is negatively charged (remember, DNA for Negative)

•When the DNA is exposed to an electrical field, the particles migrate toward the positive electrode

•Smaller pieces of DNA can travel further in a given time than larger pieces

מורן גרינברג 2008

Page 6: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

• Gel placed in apparatus and covered with TBE

• Load samples in wells -- DNA (negative charge) moves toward positive electrode (red)

• Gel acts as a molecular sieve

• Smaller molecules run faster (further from wells)

Basis of migration and separation?

+

+

-

-

מורן גרינברג 2008

Page 7: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Why do gel electrophoresis?

•When DNA is cut by restriction enzymes, the result is a mix of pieces of DNA of different lengths

•It is useful to be able to separate the pieces -I.e. for recovering particular pieces of DNA, for forensic work or for sequencing

מורן גרינברג 2008

Page 8: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

What is needed?

•Agarose-a polysaccharide made from seaweed.

Agarose is dissolved in buffer and heated, then cools to a gelatinous solid with a network of crosslinked molecules

•Some gels are made with acrylamideif sharper bands are required

מורן גרינברג 2008

Page 9: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

•Buffer-in this case TBE•The buffer provides ions in solution to

ensure electrical conductivity.

•Not only is the agarose dissolved in buffer, but the gel slab is submerged

(submarine gel) in buffer after hardening

boiling

מורן גרינברג 2008

Page 10: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Agarose -- long polymer of galactose units

Dissolve solid in buffer [Tris-borate + EDTA (TBE)]

with heating Gel forms upon cooling (H-bonds form between polygalactose units)

מורן גרינברג 2008

Page 11: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Intercalation of EtBr in DNAIntercalation of EtBr in DNA Q6: Visualization of DNA? Q6: Visualization of DNA?

EtBr stacks between the bases of the DNA helix.

The smaller the DNA molecule, the less EtBr bound, the fainter the image seen.

•Visualize DNA by use of fluorescent dye – Ethidium bromide (EtBr) intercalates in DNA.

•UV light irradiates gel (WEAR FACE SHIELD).

+ +

מורן גרינברג 2008

Page 12: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Agarose Gel ElectrophoresisAgarose Gel ElectrophoresisQ5: Loading dye components and purpose?Q5: Loading dye components and purpose?

• Sample buffer (“blue juice”)– Glycerol -- for density, to

make sample sink to bottom of well

– Dye -- to mark progress of electrophoresis

• bromophenol blue -- runs same as 300 bp dsDNA

• xylene cyanol -- runs same as 4 kb dsDNA)

– EDTA, SDS -- to inactivate restriction enzymes

מורן גרינברג 2008

Page 13: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Steps in running a gel

•DNA is prepared by digestion with restriction enzymes

•Agarose is made to an appropriate thickness (the higher the % agarose, the slower the big fragments run) and ‘melted’ in the microwave

•The agarose may have a DNA ‘dye’ added (or it may be stained later). The agarose is poured onto the gel block and cooled

מורן גרינברג 2008

Page 14: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Next?

•The power source is turned on and the gel is run. The time of the run depends upon the amount of current and % gel, and requires experimentation

•At the end of the run the gel is removed (it is actually quite stiff)

•The gel is then visualized -UV light causes the bands of DNA to fluoresce

מורן גרינברג 2008

Page 15: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Photograph of DNA in Agarose GelPhotograph of DNA in Agarose Gel

Typical gel resultsמורן גרינברג

2008

Page 16: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Still more….

•The DNA band of interest can be cut out of the gel and the DNA extracted

•Or DNA can be removed from the gel by Southern Blotting

מורן גרינברג 2008

Page 17: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Blotting Techniques

• Southern Blot– Procedure for identifying DNA

fragments with DNA probe; developed by E. M. Southern, 1975

• Northern Blot– Procedure for identifying RNA

fragments with DNA probe

• Western Blot– Procedure for identifying proteins

using antibodies as probes

מורן גרינברג 2008

Page 18: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Blotting Techniques

• Southern Blot– Procedure for identifying DNA

fragments with DNA probe; developed by E. M. Southern, 1975

• Northern Blot– Procedure for identifying RNA

fragments with DNA probe

• Western Blot– Procedure for identifying proteins

using antibodies as probes

מורן גרינברג 2008

Page 19: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

מורן גרינברג 2008

Page 20: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

PCR

מורן גרינברג 2008

Page 21: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

PCR Réaction Mixture • DNA or cDNA

• dNTPs

• MgCl2 ; MgSO4

• Primers ; Tm= melting température

• Taq-polymerase ; PFU polymérase

מורן גרינברג 2008

Page 22: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

DNA Polymerase

• DNA Polymerase is the enzyme responsible for copying the sequence starting at the primer from the single DNA strand

• Commonly use Taq, an enzyme from the hyperthermophilic organisms Thermus aquaticus, isolated first at a thermal spring in Yellowstone National Park

• This enzyme is heat-tolerant useful both because it is thermally tolerant (survives the melting T of DNA denaturation) which also means the process is more specific, higher temps result in less mismatch – more specific replication

מורן גרינברג 2008

Page 23: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

•DNA synthesis requires a primer to start DNA synthesis

•separate parent strands in preparation new strand synthesis

•addition of nucleotides, one at a time, to the growing end of the DNA strand (3’ end) using the parent strand as the template מורן גרינברג

2008

Page 24: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

PCR animation

מורן גרינברג 2008

Page 25: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

PCR AnimationPlease click here.

1st cycle 2nd cycle 3rd cycle

Process

Denature

Anneal Primer

Replicate DNA

מורן גרינברג 2008

Page 26: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

PCR methods

• Purpose of PCR: amplification ,specificity, sequencing

• Potential Problems with Taq and PFU• PCR Applications• RT-PCR• Real-Time PCR• Mutagenesis

מורן גרינברג 2008

Page 27: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

RT-PCR reverse transcriptase-pcr

• RNA containing virus– PCR doesn’t work

on RNA templates

– RT PCR• make cDNA

copy of RNA sequence first

• PCR the cDNA copy of RNA

Extract RNA from virus/cells

RNA

מורן גרינברג 2008

Page 28: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Isolation of Plasmid DNACloning vehicles

• Plasmids are the most extensively used tools for:

• gene cloning - making many copies of particular gene.

• gene expression - converting the information stored in the DNA gene into a functional molecule for the cell (RNA or Protein)

מורן גרינברג 2008

Page 29: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

מורן גרינברג 2008

Page 30: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Alkaline Lysis Method

מורן גרינברג 2008

Page 31: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

Lysis

מורן גרינברג 2008

Page 32: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

מורן גרינברג 2008

Page 33: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

מורן גרינברג 2008

Page 34: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

......שאלות לדוגמא לבחינהשאלות לדוגמא לבחינה......שאלות לדוגמא לבחינהשאלות לדוגמא לבחינה

Page 35: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008
Page 36: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

• Real time pcr

• Genomic DNA and Plasmid

Page 37: PCR בעזרת DNA אנאליזה של TSH של הרצפטור ל - DNA זיהוי נוכחות בעזרת PCR מורן גרינברג 2008

GO HOME !!GO HOME !!

מורן גרינברג 2008