ISOLASI DNA PLASMID
Disusun dalam rangaka memenuhi tugas terstruktur
dalam mata kuliah Bioteknologi
Oleh : Amrullah M, S.Pd
8136173002
Kelas A Semester IITA. 2014
Dosen Pengampu :Dr. FAUZIYAH HARAHAP, M.Si
Isolasi DNA Plasmid
Pada dasarnya plasmid merupakan identitasgenetik yang ditemukan secara alami di dalamsel beberapa kelompok prokariot dan eukariot.Dengan teknik rekayasa genetik, sekarang telahdikembangkan plasmid artifisial dengan caramenggabungkan gen-gen dari plasmid alamimaupun genom tertentu (Yuwono, 2009).
Plasmid merupakan DNA ekstrakromosomyang dikenal pada bakteri, berutas ganda,dan berbentuk sirkuler (Jusuf, 2001).
Plasmid merupakan salah satu vektorpembawa molekul DNA di dalam prosesrekayasa DNA melalui teknologi DNArekombinan. Plasmid banyak sekalidigunakan dalam pengklonan DNA, karenarelatif mudah dalam penanganannya.
Ada berbagai macam kegunaan dari plasmid,dalam rekayasa genetika, plasmid digunakansebagai vektor untuk kloning DNA.
Selain itu plasmid juga banyak digunakan untukperbanyakan jumlah DNA tertentu sehingga bisamengekspresikan gen tertentu.
Alasan utama pengunaan plasmid ini adalahkarena plasmid memiliki peta restriksi, adanyamarker sehingga dapat diketahui apakah geninsert masuk atau tidak, memiliki copy numberyang besar, dan mudah dimodifikasi sesuaidengan tujuan tertentu.
Plasmid memiliki fungsi yang bisa dimanfaatkankeuntungannya, maka ada banyak cara yangdigunakan untuk mengisolasi plasmid tersebut.
Plasmid yang diisolasi berasal dari bakteri.Proses ini dikenal sebagai proses minipreparation karena jumlahnya hanya sekitar 1-20g.
Sedangkan untuk jumlah yang lebih besar (100-200g) digunakan midi preparation dan maxipreparation untuk jumlah yang lebih besar dari200 g.
Inti dari isolasi plasmid bakteri adalahmenghancurkan membran sel sehingga semuaorganel sel dapat keluar. Sehingga didapatkanDNA kromosomal serta DNA ekstra kromosmal(plasmid). Untuk memperoleh plasmid sajaharus dilakukan pemurnian dari debrismembran sel, organel sel, dan pengotor lainnya.
Metode yang dapat digunakan untuk isolasiplasmid antara lain yaitu boiling lysis, lysiswithdetergent, mechanical lysis, alkaline lysis,dan enzimatic digestion.
Beberapa hal penting yang dapat menyebabkanplasmid dapat digunakan sebagai wahana (vektor)
kloning, antara lain adalah :
a. Plasmid mempunyai ukuran molekul yang kecil sehinggaDNA nya lebih mudah diisolasi dan dimanipulasi;
b. DNA-nya berbentuk sirkuler sehingga DNA akan lebihstabil selama diisolasi secara kimia;
c. Mempunyai titik ori (origin of replication) sehingga dapatmemperbanyak diri (bereplikasi) di dalam sel inangsecara otonomi;
d. Mempunyai jumlah kopi yang banyak (multiple copy)sehingga terdapat di dalam sel dalam jumlah banyak danmembuat DNA lebih mudah diamplifikasi;
e. Mempunyai penanda seleksi, yakni gen ketahananterhadap antibiotik tertentu sehingga lebihmemudahkan dalam mendeteksi plasmid yangmembawa gen tertentu.
Tahapan Isolasi DNA Plasmid(Brock, et al., 1994).
Secara garis besar isolasi plasmid terdiri dari tiga tahapan kegiatan, yaitu :1. tahap kultivasi dan harvesting,2. tahap lisis dan3. tahap pemurnian DNA plasmid.
Kultivasi yaitu memberikan kesempatan bagi bakteri untukmemperbanyak diri sehingga pada saat pemanenan didapatkan plasmiddalam jumlah yang banyak.
Lisis (pemecahan dinding sel), membran sel bakteri tersusun atasmembran luar dan membran dalam, membran luar terdiri ataslipopolisakarida, protein, fosfolipid, lipoprotein, dan peptidoglikansedangkan membran dalam tersusun atas membran fosfolipid bilayeryang juga terintegrasi protein di dalamnya.
Tahap pemurnian DNA plasmid meliputi proses neutralizer, presipitasi,dan pembilasan DNA plasmid.
1. Kultivasi DNA Plasmid dimulai dengantahapan sebagai berikut:
Bakteri ditumbuhkan pada medium LB, digojog pada suhu 370C,selama 1 malam.
15 ml kultur disentrifugasi 3000 rpm,15 menit, pada suhu 40C.
Supernatan dibuang, pada pellet ditambahkan 750 l buffer lisis (100mM Tris HClpH 8,100mM NaCl,50 mM EDTA,2% SDS ), lalu divortek.
10 l ( 10 mg/ml) Proteinase-K ditambahkan.
Diinkubasi pada suhu 550C selama 30 menit.
Disentrifugasi dengan kecepatan 3.000 rpm, selama 15 menit, pada suhu 40C.
Dipindahkan supernatannya pada tabung eppendorf 1,5 ml.
Kemudian ditambahkan 700 l phenol, digojog pelan.
Disentrifugasi 12000 rpm selama 10 menit, lapisan atas dipindahkan dalamtabung eppendorf 1,5 ml.
Ditambahkan etanol dingin, perbandingan 1:1 (v/v), dicampur pelan-pelansehingga timbul benang-benang halus DNA.
Benang-benang halus DNA diambil dan dicuci dengan etanol 70%.
Disentrifugasi 12000 rpm, 10 menit, supernatan dibuang, pelet dikeringkan.
Ditambahkan TE, hingga volume 200 ml.
Kemudian dilanjutkan dengan harvesting (pemanenan plasmid) sebanyak yang diperlukan.
2. Tahap resuspensi dan lisis DNA plasmid
Berikut ini adalah prosedur resuspensi dan lisis DNA plasmid: Diambil sebanyak 1-2 koloni bakteri dari lempeng agar, dipindahkan ke
dalam tabung yang telah berisi 5 ml LB-medium dan antibiotik. Digojok kuat-kuat dalam shaker incubator 37oC, semalam. Disentrifugasi 12.000 rpm selama 10 menit. Supernatan dibuang, pelet diresuspensi dengan 100 ml Lysing solution 1,
didiamkan dalam es selama 5 menit. Ditambahkan 200 ml Lysing solution 2, diinkubasi pada es selama 5
menit. Ditambahkan 150 ml Lysing solution 3, dicampur dengan cara
membolakbalikkan, diinkubasi dalam es selama 5 menit. Disentrifus dengan kecepatan 12.000 rpm selama 10 menit. Supernatan diambil dalam filter, pellet dibuang. Ditambah phenol CIAA sebanyak volume supernatan, dicampur dengan
Vortek. Disentrifugasi dengan kecepatan 12.000 rpm selama 5 menit.
Senyawa-senyawa kimia
Secara kimia lisis dinding sel dapat dilakukan dengan menambahkan senyawakimia seperti lisozim, EDTA (ethilendiamin tetraasetat), dan SDS (sodium dodesilsulfat).
Dalam hal ini fungsi EDTA adalah sebagai perusak sel dengan cara mengikatmagnesium. Ion ini berfungsi untuk mempertahankan integritas sel maupunmempertahankan aktivitas enzim nuklease yang merusak asam nukleat.
Adapun SDS yang merupakan sejenis deterjen dapat digunakan untuk merusakmembran sel. Ini semua menyebabkan sel menjadi lisis.
Kotoran sel yang ditimbulkan akibat perusakan oleh EDTA dan SDS dibersihkandengan cara sentrifugasi, sehingga yang tertinggal hanya molekul nukleotida(DNA dan RNA). Untuk menghilangkan protein dari larutan, digunakan phenol(mengikat protein dan sebagian kecil RNA) dan chloroform (membersihkanprotein dan polisakarida dari larutan).
Etanol berfungsi untuk memekatkan, memisahkan DNA dari larutan danmengendapkan DNA.
3. Tahap pemurnian DNA plasmid
Tahap ini meliputi proses berikut: Lapisan atas hasil dari tahap sebelumnya diambil, ditambahkan CIAA dengan
perbandingan 1:1 (v/v).Dicampur dengan vortek. Disentrifugasi 12.000 rpm selama 5 menit, kemudian lapisan atas diambil. Supernatan ditransfer ke tabung yang baru kemudian dilakukan ekstraksi dengan
PCI (fenol-kloroform-isoamil alkohol) untuk memisahkan kandungan lipid-protein dengan DNA.
Fase air (supernatan) yang mengandung DNA di tambah RNase dan diinkubasipada 37C semalam.
Ditambah 1/10 volume 3M Na asetat, dan 2 kali volume ethanol absolut dingin. Dicampur dengan dibolak-balik, didiamkan dalam -20oC selama 10 menit. Disentrifugasi 12.000 rpm selama 10 menit, lalu pellet dicuci dengan ethanol
70%. Disentrifugasi 12.000 rpm selama 10 menit. Pellet dikeringkan, ditambah TE 50 l, masukkan ke dalam tabung. Tempatkan tabung berisi DNA plasmid pada es untuk digunakan lebih lanjut pada
suhu - 200C. jika perlu DNA dapat dielektroforesis untuk menganalisis kemurnianDNA.
Fungsi Penambahan Senyawa
a. Penambahan C-I dilakukan dua kali karena protein mungkin masihtersisa pada tube dari pembersihan dengan C-I pertama.
b. Penambahan Na Asetat membuat konsentrasi garam tinggi dan singlestranded RNA tidak bisa larut pada keadaan tersebut. etanol absolutdingin akan mengendapkan DNA plasmid dan juga untuk membilas danmencuci plasmid.
c. Penambahan garam berfungsi sebagai neutralize charge pada gulafosfat DNA. Ion-ion seperti kation (Na+ Mg2+) akan menyelimuti rantaiDNA yang bermuatan negatif. Jika di dalam air, gaya elektrostatikantara ion + (Na+) dan - (DNA) masih lemah karena sebagian rantaiDNA masih berikatan dengan air (ingat air memiliki 2 muatan + pada Hdan - pada O). Atau dapat dikatakan air punya konstanta dielektrikyang tinggi.
d. Fungsi penambahan pelarut organik seperti etanol adalah untukmenurunkan konstanta dielektrik tersebut atau memperbanyak ikatanDNA dengan Na+ sehingga membuat DNA lebih mudah terpresipitasi.
Program Pascasarjana UNIMED
Program Studi Pendidikan Biologi
Mata Kuliah: Bioteknologi
Dosen Pengampu: Dr. Fauziyah Harahap, M.Si
By:
Al Khudri Sembiring
8136173001
Kelas: A Semester II
Tahapan Isolasi DNA Plasmid metode alkaline
lysis (Birnboim dan Dolly tahun 1979) (Nucleic Acids Res. 7, 1513-1523).
1. Menyiapkan kultur bakteri Escherichia coli yang diinkubasi
dalam suhu 370 C dan dalam waktu 1 malam.
2. Mengambil 8 ml bakteri dalam kultur cair dengan
menggunakan mikropipet.
3. Memasukkan kultur bakteri ke dalam tabung eppendorf 15 ml.
4. Mengendapkan bakteri dengan microsentrifuge dengan
kecepatan 3500 rpm selam 10 menit sehingga terbentuk pelet
dan supernatan.
5. Membuang supernatan kemudian menambahkan 2 ml larutan
A (EDTA dan Tris-HCl) ke dalam pelet.
Fungsi-fungsi Senyawa
EDTA : Thrometamine ethylenediamine tetraacetic acid:
sebagai kofaktor yang esensial bagi aktivitas Dnase dalam
mencacah molekul DNA
Tris HCL: Thrometamine HCL: Buffer menjaga pH,
melindungi isi sel agar tidak lisis.
SDS : Sodium dodesil sulfat : Mendenaturasi protein yang ada
dalam lisat, dengan jalan memutuskan ikatan-katan non
kovalen (terutama ikatan hidrogen) pada protein, sehingga
kembali ke struktur primernya, sebagai rantai linier
polipeptida.
NaOH (sodium hidroksida) : Pemisahan DNA plasmid dari
DNA kromosomal.
Tahapan Isolasi DNA Plasmid (Lanjutan)
6. Memvortex campuran dengan kecepatan 3500 rpm.
7. Menambahkan 2 ml larutan B (NaOH dan SDS) ke
dalam campuran pelet dan larutan A. Kemudian dibolak-
balik 4-6 kali.
8. Menambahkan larutan C (Ka-Asetat) pada campuran
pelet, larutan A, dan larutan B. Setelah itu
memvortexnya dengan menggunakan microsentrifuge
dengan kecepatan 3500 rpm selama 10 menit hingga
terbentuk supernatan dan pelet.
9. Mengambil supernatan sebanyak 4 ml dan memasukkan
ke dalam tabung yang baru kemudian didiamkan selama
1 malam
Tahap presipitasi
1. Menambahkan 0,1 vol NaOAc dan 2,5 vol larutan
ethanol absolut dingin ke dalam 4 ml supernatan yang
telah didiamkan selama 1 malam.
2. Menyimpannya ke dalam freezer dengan suhu -
20C sampai -40C selama 1 jam.
3. Mengendapkan DNA plasmid dengan disentrifuge
dengan kecepatan 3500 rpm selama 15 menit.
4. Membuang supernatan dan membalik botol konikel di
atas tissue dan mendiamkannya selama 5 menit.
Tahap pembilasan
1. Membilas DNA plasmid yang diperoleh dengan menambahkan 2 mlethanol 70 % pada pellet dan mendiamkankannya selama 5 menit.
2. Membuang etanol 70 % dan membalik botol konikel di atas tissue sampaikering selama 5 menit.
3. Menambahkan 50 mikrolit dH2O pada DNA plasmid dengan menyedot danmenyemprotkan kembali sebanyak 6 kali dengan mikropipet tip warnakuning sampai bercampur.
4. Memipet larutan dengan mikropipet tip warna kuning dan memasukannyake dalam botol eppendorf kemudian dimasukkan ke dalam freezer.
HASIL akhir
1. Sentrifuge setelah inkubasi : Terbentuk dua lapisan yaitu supernatan yangberwarna keruh dan pellet yang berwarna kuning
2. Setelah Penambahab larutan C : Terbentuk endapan putih
3. Sentrifuge setelah penambahan larutan C : Terbentuk 3 lapisan. Lapisanbawah adalah pellet yang mengandung plasmid lapisan tengah adalahsupernatant, dan lapisan atas adalah debris molekul
Fungsi zat-zat
Glukosa: berfungsi menjaga tekanan osmotik sel agar tidakpecah.
FKI (Phenol : Chloroform : Isoamilalkohol) : Memisahkankandungan lipid, protein dari DNA, menghilangkankontaminan yg masih melekat
NaOAc: menyesuaikan kondisi yang tepat bagi enzim agarbekerja secara maksimal dan menjaga keseimbanagan sel agartidak lisis
Asam asetat : Menetralkan suasana basa yang diciptakan olehion hidroksida dari NaOH yang diberikan pada tahap lisissebelumnya
ethanol absolut 70 % : memurnikan DNA
mikrolit dH2O :
DAFTAR PUSTAKA
Calladine, C. R., Horace R D., Ben F L., Andrew A T. 2004.
Understanding DNA. Amsterdam : Academic Press.
Campbell, N.A., J.B. Reece, & L.G. Mitchell. 2002. Biologi
5th ed. Jakarta :Erlangga.
Lodish, H., Arnold B., S. Lawrence Z., Paul M., David B.
James D. 2000. Molecular Cell Biology. Wh Freeman
Company
Suryani, Yoni dkk. 2007. Petunjuk Praktikum Biologi Sel Dan
Molekuler. Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta.
Isolasi DNA Plasmid
ERLIA UTAMI PANJAITAN
8136173009
Kelas A 2013 Pendidikan Biologi
Plasmid adalah molekul DNA sirkular berukuran kecilyang terpisah dari kromsom. Palsmid ini ditemukan didlam bakteri dn ragi yang merupakan eukariotauniseluler. Plasmid dapat bereplikasi tanpa tergantungdengan genom sel yang lain dan kadang-kadangditransfer diantara sel-sel.
DNA plasmid merupakan wadah yang digunakan untukkloning gen, sehingga DNA plasmid harus di pisahkandari DNA kromosom. DNA plasmid mempunyai ukuranyang jauh lebih kecil daripada DNA kromosom
Isolasi DNA plasmid
Tahapan isolasi DNA plasmid
1. Sampel berupa biakan Escherichia coli yang mengandung plasmid.2. Biakan E. Colli kemudian diisolasi dari cawan dantumbuhan di dalam 2 ml media LB (Luria Bertani) yang mengandung 100 ml/gr ampisilin di dalamshaker (250 rpm) pada suhu 37 0C selama satumalam.3. Diendapkan dengan sentrifugasi pada 10.000 rpm pada suhu 4 0C selama 10 menit4. Endapan bakteri disuspensikan dalam 300 l buffer suspensi sel (50mM Tris-HCl, pH 7,5, 10 mMEDTA).5. Dilakukan vortex.
Fungsi- fungsi Senyawa
Luria Bertani medium yang mengandung Amphisilin ; bergunauntuk merangsang E.coli resisten antibotik dan menghambatkontaminan yang peka.
Larutan buffer ; untuk menjaga struktur DNA selamaproses penghancuran dan purifikasi sehinggamemudahkan dalam menghilangkan protein dan RNA serta mencegah aktivitas enzim pendegradasi DNA danmencegah perubahan pada molekul DNA. Tris HCl ; Thrometamine HCl; buffer menjaga pH, melindungiisi sel agar tidak lisis EDTA ; ethylenediamine tetraacetic acid: menginaktivasi enzimDNAse yang dapat mendenaturasi DNA yang di isolasi
6. Bila sudah tidak ada endapan, dilisis denganmenggunakan 300 l buffer lisis7. Tabung reaksi di balik-balikkan 8x, dan di biarkan 1-2 menit.8. Setelah lisis campuran ditambakan 300 l buffer netralisasi dan dibalik-balikan kembali agar tercampur rata.9. Disentrifugasi pada kecepatan 14.000 rpm pada suhu 4 0C selama 20 menit.10. Cairan jernih di bagian atas di ambil dan dipindahkan ketabung ependorf yang bersih11. Cairan yang mengandung DNA plasmid diekstraksidengan fenol.12. Divortex
Tahapan isolasi DNA plasmid (Lanjutan)
13. Disentrifugasi lagi pada kecepatan 10.000 rpm dengan suhuruang selama 1-2 menit.14. Terbentuk dua fase yang dibatasi oleh dua lapisan putih yang sangat tipis15. cairan bagian atas dipindahkan ke tabung ependorf yang bersih atau yang baru16. Di tambah Rnase dan diinkubasi selama 30 menit pada suhu37 0C, untuk menghilangkan RNA.17. DNA plasmid diendapkan dengan sentrifugasi padakecepatan 15.000 rpm selama 20 menit.18. Endapan dibilas dengan etanol 70% dan disentrifugasi19. Endapan dikeringkan kemudian ditambah ddH2O dan Rnase.20. Endapan diinkubasi selama satu malam pada suhu 37 0C
Tahapan isolasi DNA plasmid (Lanjutan)
Fenol ; memisahkan kandungan lipid , protein dariDNA, menghilangkan kontaminan yang masihmelekat RNAse ; enzim yang memisahkan DNA denganRNA, melisis RNA Etanol ; dilakukan pencucian dengan etanol, perlakuan tersebut bertujuan untuk menghilangkanresidu etanol dari pelet DNA. Larutan ddH2O dan RNAse : berfungsimenghilangkan sisa-sisa RNA untuk memperolehyang murni
Fungsi- fungsi Senyawa
Metode elektroforesis
1. mensuspensikan gel agarose didalam larutanpenyangga yang sesuai (TAE 1x) dengan konsentrasitertentu sesuai dengan kebutuhan di dalamerlenmeyer.2. Kemudian dipanaskan dengan microwave atauhot-plate hingga tidak terlihat lagi butiran agarose, dan dilarutkan menjadi jernih (transparan, tidakputih).3. Agarose dibiarkan dingin terlebih dahulu sambilmenyiapkan tempat untuk menuang gel (tray).4. Kemudian dipasang sisir pada tempat tersebut5. Setelah suhu turun, agarose dituangkan ke dalamtempat tersebut.
6. Setelah beku, gel ditempatkan pada alat untukelektroforesis sedemikian rupa sehingga sisirterletak pada kutub negative7. dituangkan larutan penyangga TAE 1x sampai gel terendam8. Sisir diambil secara hati-hati, selanjutnya ditambahkanethidium bromida (EtBr) pada larutan penyangga sebagiapewarna DNA.9. DNA yang akan dimigrasi dicampur dengan larutanpewarna (loading dye) untuk menandai laju migrasi.10. Larutan DNA yang telah di campur loading dye dimasukkan ke dalam sumur pada gel agarosemenggunakan pipet mikro
Metode elektroforesis (Lanjutan)
Fungsi- fungsi Senyawa
TAE : Tris Asetat EDTA; memisahkan molekulDNA dan RNA
etidhium bromida ; untuk membantuvisualisasi, karena etidhium bromida akanmemendarkan sinar UV
11. Alat elektroforesis dihubungkan dengan alat catulistrik sedemikian sehingga kutub positif dihubungkandengan kutub positif dan kutub negatif dengan kutubnegatif.12. DNA bermigrasi dari kutub negatif ke kutub positif.13. Selanjutnya alat catu listrik dihidupkan pada 30-250 volt (tergantung dari besarnya DNA dan larutanpenyangga yang digunakan)14. Setelah cukup jauh bromfenol biru bermigrasi, catulistrik dimatikan.15. Kemudian gel diambil, dibilas dan diperiksa DNA yang bermigrasi dengan menggunakan sinar ultraviolet.
Metode elektroforesis (Lanjutan)
ISOLASI DNA PLASMID
ISOLASI DNA
PLASMID
DEWI SARTIKA SARI
8136173004
PROGRAM
PASCASARJANA
PENDIDIKAN BIOLOGI
DNA PLASMID
Plasmid merupakan DNA ekstrakromosomal
yang berbeda karakternya dengan DNA
kromosomal, berupa DNA sirkuler yang terdapat
di sitoplasma, beruntai ganda serta mampu
secara independen bereplikasi.
Plasmid memiliki ukuran yang relatif kecil dan
terletak di luar kromosom dalam sel prokariot
khususnya bakteri dan sel eukariot tingkat
rendah seperti khamir.
TAHAP ISOLASI DNA PLASMID
Pengamatan DNA plasmid dilakukan melalui
proses :
1. isolasi plasmid
2. elektroforesis
3. visualisasi menggunakan sinar ultraviolet
(UV)
(Yuwono, 2009)
ISOLASI DNA
Prinsip Isolasi DNA
Prinsip dasar isolasi total
DNA/RNA
dari jaringan adalah dengan
memecah dan mengekstraksi
jaringan tersebut sehingga
akan
terbentuk ekstrak sel yang
terdiri DNA, RNA dan
substansi dasar lainnya
Isolasi DNA dilakukan dengan tujuan untuk memisahkan DNA dari bahan lain seperti protein,lemak, dan karbohidrat.
Isolasi
Pemisahan DNA dari bahan padat seperti selulosa dan protein
EkstraksiMenghilangkan
beberapa kontaminan seperti senyawa sekunder (fenol), polisakarida, RNA dan juga protein.
Pemurnian
METODA
ISOLASI DNA
BAKTERI
Kultur Bakteri
(E.Coli)- Kultur selama 1 malam
- Sentrifuge (mengambil kultur dan
menghilangkan medium)
Larutan I
(glucose)
Larutan II
(NaOH & SDS)
NaOH : merusak membran
sel
SDS : sabun untuk
menghancurkan membran
sel
Larutan III
(netralisasi)
- sentrifuge
Menggumpal & menyatu
Supernatan
(berisi DNA)
Indikator untuk melihat
lendir-lendir dimulut
tabung yang menandakan
bahwa bahwa membran sel
telah terpecah
Jika ada larutan
berkonsentrasi
tinggi masuk ke
dalam sel, dengan
sendirinya
membran sel akan
rusak
- Treatment PCI (Phenol : Chloroform : Isoamyl
alcohol)DNA bebas dari komponen
lain
+ etanol 100% dan NaAc (membantu
pengendapan)Pengendapan
- Inkubasi
- Cuci dengan EtOH
70%
- KeringkanDNA murni
TAHAPAN ISOLASI DNA PLASMID
1. Sampel bakteri Escherichia coli yang diinkubasi
dalam suhu 370 C dan dalam waktu 1 malam.
2. Mengambil 8 ml bakteri dalam kultur cair
dengan menggunakan mikropipet.
3. Memasukkan kultur bakteri ke dalam tabung
eppendorf 15 ml
4. endapkan bakteri dengan microsentrifuge
dengan kecepatan 3500 rpm selam 10 menit
sehingga terbentuk pelet dan supernatan.
5. supernatan dibuang, kemudian menambahkan
2 ml larutan A (EDTA dan Tris-HCl) ke dalam
pelet.
TAHAPAN ISOLASI DNA PLASMID
6. Memvortex campuran dengan kecepatan 3500 rpm.
7. Ditambahkan 2 ml larutan B (NaOH dan SDS) ke
dalam campuran pelet dan larutan A. Kemudian
dibolak-balik 4-6 kali
8. Menambahkan larutan C (Ka-Asetat) pada campuran
pelet, larutan A, dan larutan B. Setelah itu
memvortexnya dengan menggunakan microsentrifuge
dengan kecepatan 3500 rpm selama 10 menit hingga
terbentuk supernatan dan pelet.
9. Mengambil supernatan sebanyak 4 ml dan
memasukkan ke dalam tabung yang baru kemudian
didiamkan selama 1 malam
FUNGSI- FUNGSI SENYAWA
EDTA : ethylenediami tetraacetic acid :
Menginaktivasi enzime DNAse yang dapat
mendenaturasi DNA yang diisolasi
Tris-HCl ( Thrometamine HCL) : merupakan
buffer yang menjaga pH, melindungi isi sel agar
tidak lisis
NaOH (Natrium Hidroksida) merupakan alkali
yang berfungsi merusak membran sel
SDS (sodium dodecyl sulfate): merupakan
detergen, yang dapat melisis dinding sel dan
mendenaturasi protein.
Ka-Asetat (Kalium asetat) sebagai penetralisir
TAHAP PRESIPITASI (PENGENDAPAN)
1. tambahkan 0,1 vol NaOAc dan 2,5 larutan
ethanol absolut dingin ke dalam 4 ml supernatan
yang telah didiamkan selama 1 malam.
2.Simpan ke dalam freezer dengan
suhu 20C sampai -40C selama 1 jam.
3.Endapkan DNA plasmid dengan disentrifuge
dengan kecepatan 3500 rpm selama 15 menit.
4. Membuang supernatan dan membalik botol
konikel di atas tissue dan mendiamkannya
selama 5 menit.
FUNGSI ZAT
NaOAc (Sodium Asetat ): sebagai senyawa
berbentuk larutan untuk presipitasi yakni
mengendapkan DNA.
Ethanol untuk presipitasi DNA (pengendapan)
TAHAP PEMURNIAN.
1. Membilas DNA plasmid yang diperoleh
dengan menambahkan 2 ml ethanol 70 % pada
pellet dan mendiamkankannya selama 5 menit.
2. Membuang etanol 70 % dan membalik botol konikel
di atas tissue sampai kering selama 5 menit.
3. Menambahkan 50 mikrolit dH2O pada DNA
plasmid dengan menyedot dan menyemprotkan
kembali sebanyak 6 kali dengan mikropipet tip
sampai bercampur.
4. Menghisap larutan dengan mikropipet tip dan
memasukannya ke dalam botol eppendorf kemudian
dimasukkan ke dalam freezer.
FUNGSI ZAT-ZAT
1. ethanol 70 % untuk membersihkan sisa-sisa
larutan yang digunakan untuk mengendapkan
plasmid sebelumnya sehingga dapat diperoleh
plasmid yang murni.
2. mikrolit dH2O berfungsi melarutkan DNA agar
DNA yang diendapkan tercampur (Brown
2010).
METODE POLYMERASE CHAIN REACTIONS
(PCR)
Sebanyak 33,6 mL ddH2O (Water Nucleus
Free) dimasukkan ke dalam tabung Eppendorf.
Kemudian ditambahkan kromosom (template
DNA)1 mL; primer forward 16s rRNA dan primer
reserve 16s rRNA 2 mL;dNTP (10mM) 1 ml; 5 ml
buffer (dapar) PCR dan Mg2+ (MgCl2)sebanyak 5
mL.
PCR (tahap denaturasi awal 94 0C selama
dua menit; penempelan (annealing) 48 0C selama
satu menit, extention 72 0C selama satu menit,
reaksi dilakukan sebanyak 30 siklus).
ELEKTROFORESIS
Produk PCR dielektroforesis dan hasil
elektroforesis dilihat dibawah sinar UV 312 nm
menggunakan alat transilluminatorUV (Cole-
Palmer)
Sebagai penampak bercak digunakan ethidium
bromida.
Disusun oleh :
Dian RamadhaniTanjung
NPM : 8136173005
Pendidikan Biologi A
ISOLASI DNA PLASMID
PLASMID
Plasmid adalah molekul DNA utas ganda sirkuler
(tidak berujung) yang berukuran kecil yang terdapat di
dalam sitoplasma dan dapat melakukan replikasi
secara autonom
Plasmid merupakan salah satu vektor pembawa
molekul DNA di dalam proses rekayasa DNA melalui
teknologi DNA rekombinan.
Beberapa hal yang dapat menyebabkan plasmid dapat
digunakan sebagai wahana (vektor) kloning :
Plasmid mempunyai ukuran molekul yang kecil sehinggaDNA nya lebih mudah diisolasi dan dimanipulasi;
DNA-nya berbentuk sirkuler sehingga DNA akan lebih stabilselama diisolasi secara kimia;
Mempunyai titik ori (origin of replication) sehingga dapatmemperbanyak diri (bereplikasi) di dalam sel inang secaraotonomi
Mempunyai jumlah kopi yang banyak (multiple copy)sehingga terdapat di dalam sel dalam jumlah banyak danmembuat DNA lebih mudah diamplifikasi;
Mempunyai penanda seleksi, yakni gen ketahanan terhadapantibiotik tertentu sehingga lebih memudahkan dalammendeteksi plasmid yang membawa gen tertentu.
TAHAPAN ISOLASI DNA PLASMID
1. Tahap kultivasi dan harvesting
2. Tahap resuspensi dan lisis DNA plasmid
3. Tahap pemurnian DNA plasmid
Tahap kultivasi dan Harvesting
Kultivasi yaitu memberikan kesempatan bagi bakteriuntuk memperbanyak diri sehingga pada saatpemanenan didapatkan plasmid dalam jumlah yangbanyak. Bakteri yang digunakan dalam praktikum iniadalah E. coli yang telah tersisipi plasmid.
Kultivasi dimulai dengan tahapan sebagai berikut:
1. Bakteri ditumbuhkan pada medium LB, digojog pada suhu 370C,selama
1 malam.
2. 15 ml kultur disentrifugasi 3000 rpm,15 menit, pada suhu 40C.
3. Supernatan dibuang, pada pellet ditambahkan 750 l buffer lisis (100mM Tris HCl pH 8,100mM NaCl,50 mM EDTA,2% SDS ), lalu divortek.
4. 10 l ( 10 mg/ml) Proteinase-K ditambahkan.5. Diinkubasi pada suhu 550C selama 30 menit.
6. Disentrifugasi dengan kecepatan 3.000 rpm, selama 15 menit, pada
suhu 40C.
7. Dipindahkan supernatannya pada tabung eppendorf 1,5 ml.
8. Kemudian ditambahkan 700 l phenol, digojog pelan.9. Disentrifugasi 12000 rpm selama 10 menit, lapisan atas dipindahkan
dalam tabung eppendorf 1,5 ml.
10. Ditambahkan etanol dingin, perbandingan 1:1 (v/v), dicampur pelan-
pelansehingga timbul benang-benang halus DNA
11. Benang-benang halus DNA diambil dan dicuci dengan etanol 70%.
12. Disentrifugasi 12000 rpm, 10 menit, supernatan dibuang, pelet
dikeringkan.
13. Ditambahkan TE, hingga volume 200 ml.
Fungsi Zat Zat
1. LB ( Lactose broth ) yang terdiri dari Pepton dan ekstrak beefmenyediakan nutrien esensial untuk memetabolisme bakteri.Laktosa menyediakan sumber karbohidrat yang dapatdifermentasi untuk organisme koliform. Pertumbuhan denganpembentukan gas adalah presumptive test untuk koliform.Lactose broth dibuat dengan komposisi 0,3% ekstrak beef;0,5% pepton; dan 0,5% laktosa.
2. Sentrifugasi adalah proses yang memanfaatkan gayasentrifugal untuk sedimentasi campuran dengan menggunakanmesin sentrifuga atau pemusing
3. Tris HCl pH, NaCl, EDTA, SDS berfungsi untukmenghilangkan polisakarida sementara
4. TE Buffer adalah campuran antara larutan Tris-HCl dengan
EDTA pada konsentrasi tertentu berfungsi sebagai larutan
penyangga , memiliki kapasitas buffering terendah tetapi
memberikan resolusi terbaik untuk DNA yang lebih besar
Kemudian dilanjutkan dengan harvesting (pemanenan plasmid)
sebanyak yang diperlukan.
2. Tahap Resuspensi dan Lisis DNA Plasmid
Lisis (pemecahan dinding sel), membran sel bakteri tersusun atas
membran luar dan membran dalam, membran luar terdiri atas
lipopolisakarida, protein, fosfolipid, lipoprotein, dan peptidoglikan
sedangkan membran dalam tersusun atas membran fosfolipid
bilayer yang juga terintegrasi protein di dalamnya (Saunders and
Parkers, 1999).
Lisis dinding sel dapat dilakukan dengan menambahkan senyawa
kimia seperti lisozim, EDTA (ethilendiamin tetraasetat), dan SDS
(sodium dodesil sulfat).
Berikut ini adalah prosedur resuspensi dan lisis DNA plasmid:
1. Diambil sebanyak 1-2 koloni bakteri dari lempeng agar, dipindahkan ke
dalam tabung yang telah berisi 5 ml LB-medium dan antibiotik.
2. Digojok kuat-kuat dalam shaker incubator 37oC, semalam.
3. Disentrifugasi 12.000 rpm selama 10 menit.
4. Supernatan dibuang, pelet diresuspensi dengan 100 ml Lysing solution
1, didiamkan dalam es selama 5 menit.
5. Ditambahkan 200 ml Lysing solution 2, diinkubasi pada es selama 5
menit.
6. Ditambahkan 150 ml Lysing solution 3, dicampur dengan cara
membolakbalikkan, diinkubasi dalam es selama 5 menit.
7. Disentrifus dengan kecepatan 12.000 rpm selama 10 menit.
8. Supernatan diambil dalam filter, pellet dibuang.
9. Ditambah phenol CIAA sebanyak volume supernatan, dicampur denga
Vortek.
10. Disentrifugasi dengan kecepatan 12.000 rpm selama 5 menit.
Fungsi Zat zat
Dalam hal ini fungsi EDTA adalah sebagai perusak sel dengan cara mengikat
magnesium yang berfungsi untuk mempertahankan integritas sel maupun
mempertahankan aktivitas enzim nuklease yang merusak asam nukleat.
Adapun SDS yang merupakan sejenis deterjen dapat digunakan untuk
merusak membran sel yang menyebabkan sel menjadi lisis. Kotoran sel
yang ditimbulkan akibat perusakan oleh EDTA dan SDS dibersihkan dengan
cara sentrifugasi, sehingga yang tertinggal hanya molekul nukleotida (DNA
dan RNA).
Untuk menghilangkan protein dari larutan, digunakan phenol (mengikat
protein dan sebagian kecil RNA) dan chloroform (membersihkan protein
dan polisakarida dari larutan).
Etanol berfungsi untuk memekatkan, memisahkan DNA dari larutan dan
mengendapkan DNA.
3. Tahap pemurnian DNA plasmid
1. Lapisan atas hasil dari tahap sebelumnya diambil, ditambahkan
CIAA dengan perbandingan 1:1 (v/v).
2. Dicampur dengan vortek.
3. Disentrifugasi 12.000 rpm selama 5 menit, kemudian lapisan atas
diambil.
4. Supernatan ditransfer ke tabung yang baru kemudian dilakukan
ekstraksi dengan PCI (fenol-kloroform-isoamil alkohol) untuk
memisahkan kandungan lipid-protein dengan DNA.
5. Fase air (supernatan) yang mengandung DNA di tambah RNase
dan diinkubasi pada 37C semalam.
6. Ditambah 1/10 volume 3M Na asetat, dan 2 kali volume ethanol
absolut dingin.
7. Dicampur dengan dibolak-balik, didiamkan dalam -20oC
selama 10 menit.
8. Disentrifugasi 12.000 rpm selama 10 menit, lalu pellet
dicuci dengan ethanol 70%.
9. Disentrifugasi 12.000 rpm selama 10 menit.
10. Pellet dikeringkan, ditambahTE 50 l, masukkan ke dalamtabung.
11. Tempatkan tabung berisi DNA plasmid pada es untuk
digunakan lebih lanjut pada suhu - 200C. jika perlu DNA
dapat dielektroforesis untuk menganalisis kemurnian
DNA.
Fungsi Zat zat
Tahap pemurnian DNA plasmid meliputi proses neutralizer,
presipitasi, dan pembilasan DNA plasmid.
Penambahan C-I dilakukan dua kali karena protein mungkin
masih tersisa pada tube dari pembersihan dengan C-I pertama.
Penambahan Na Asetat membuat konsentrasi garam tinggi dan
single stranded RNA tidak bisa larut pada keadaan tersebut.
etanol absolut dingin akan mengendapkan DNA plasmid dan
juga untuk membilas dan mencuci plasmid.
Penambahan garam berfungsi sebagai neutralize charge pada
gula fosfat DNA. Ion-ion seperti kation (Na+ Mg2+) akan
menyelimuti rantai DNA yang bermuatan negatif.
Fungsi penambahan pelarut organik seperti etanol adalah untuk
menurunkan konstanta dielektrik tersebut atau memperbanyak
ikatan DNA dengan Na+ sehingga membuat DNA lebih mudah
terpresipitasi.
Uji Kuantitas
Uji Kuantitas DNA dilakukan dengan spektrofotometer UV
dengan panjang gelombang 256 nm (260 nm). Kualitas DNA
yang berhubungan dengan kemurnian terhadap kontaminan
protein dapat dilihat dari perbandingan absorbansi suspensi DNA
pada panjang gelombang 260 nm terhadap 280 nm. Rasio
OD260/OD280 antara 1,8-2,0 mencerminkan DNA yang relatif
murni dan terbebas dari kontaminan protein. Nilai absorbansi
pada panjang gelombang 260 nm dapat dikonversikan menjadi
konsentrasi, yaitu nilai 1 pada OD260 = 50 ug DNA utas ganda
tiap ml (Suharsono danWidyastuti, 2006)
Uji Kulitas
Uji Kualitas DNA dilakukan dengan elektroforesis. DNA yang
terdapat di gel diwarnai dengan ethidium bromida (EtBr),
kemudian dilihat di atas sinar ultra violet
Sebelum dilakukan elektroforesis, suspensi DNA terlebih dahulu
harus ditambahkan loading buffer (dye)
Pembacaan pita DNA di dalam gel yang telah diwarnai dengan
ethidium bromida di atas lampu UV yang dibandingkan dengan
DNA standar
PCR
Sebanyak 5l komposisi PCR koloni yang telah dimix dengan
0,3 l primer L1 dan 0,3l primer L2, selama dalam mesin
PCR dilakukan pradenaturasi pada suhu 95C selama 5 menit,
berlanjut terjadinya denaturasi selama 5 menit, proses
annealing pada suhu 52C selama 30 menit, kemudian
extension 72C selama 2 menit dan proses akhir selama 10
menit.
Restriksi
Enzim restriksi endonuklease (enzim restriksi) mengenali
urutan nukleotida spesifik dan memotong DNA pada posisi di
antara atau di luar sekuen yang dikenalinya tersebut.
Enzim yang digunakan dalam isolasi DNA plasmid adalah
Enzyme tipe II yang menghasilkan fragmen-fragmen tertentu
dengan pola pita-pita yang spesifik pada gel agarosa.
Satu unit enzim restriksi akan memotong 1 ug DNA secara
sempurna dalam 50 ul reaksi selama 1 jam.
Digesti dengan Enzim Restriksi pada Pemetaan DNA
Plasmid
Sebanyak 5-10 ug DNA plasmid yang akan dipotong menjadi fragmen-
fragmen, 2 ul larutan penyangga reaksi 10x (10%), 1 ul enzim restriksi (10
unit/ul) dan dH2O hingga volume larutan menjadi 20 ul dimasukkan ke
dalam tabung eppendorf 500 ul (dengan urutan: dH2O, larutan penyangga,
DNA plasmid, enzim).
Kemudian larutan diinkubasi selama 1 jam pada suhu 37C
Bila DNA belum terpotong sempurna, waktu inkubasi dan/enzim restriksi
ditambahkan lagi.
Bila telah terpotong, aktivitas enzim dihentikan dengan memanaskan larutan
DNA pada suhu 65-70C.
Enzim-enzim restriksi yang digunakan antara lain: 1. NotI, 2. EcoRI, 3.
HindIII, 4. SacI, 5. EcoRI dan HindIII, 6. HindIII dan SacI, 7. NotI dan
HindIII, 8. NotI dan EcoRI.
ISOLASI DNA PLASMIDM. K : BIOTEKNOLOGI
JHONAS DONGORAN ( 8136173010 )PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI ( Kelas- A )PROGRAM PASCASARJANAUNIVERSITAS NEGERI MEDAN2014
ISOLASI DNADNA merupakan suatu materi genetik yang terbentuk dari dua
kelompok basa yang berbeda yang mengandung nitrogen, yaitu purin
dan pirimdin.
DNA terdapat di dalam setiap sel makhluk hidup yang sangat
berperan penting sebagai pembawa informasi hereditas yang
menentukan stuktur protein dan proses metabolisme lain.
Isolasi DNA adalah memisahkan DNA kromosom atau DNA genom
dari komponen-komponen sel lain. Sumber DNA bisa dari tanaman,
kultur mikroorganise, atau sel manusia.
PLASMID
PLASMID :
Molekul DNA utas ganda sirkular, berukuran kecil yang
terdapat di dalam sitoplasma dan dapat melakukan
replikasi secara autonom
KARAKTER PLASMID
1. Dapat melakukan replikasi
2. Terdapat di luar kromosom
3. Secara genetik dapat ditransfer dengan stabil
1 sel 1 plasmid
KELOMPOK PLASMID
1. Plasmid F (fertilitas) ---- gen tra (konjugasi)
2. Plasmid R (resisten) ---- antibiotik, L.B.
3. Plasmid dengan penyandi toksin dan bakteriosin
4. Plasmid degradatif ---- metabolisme mol. organik (Pseudomonas putida)
5. Plasmid virulensi ---- patogenitas sel inang (Agrobacterium tumifaciens)
Isolasi DNA Plasmid
Isolasi DNA plasmid adalah menghancurkan membran
sel sehingga semua organel sel dapat keluar, sehingga
didapatkan DNA kromosomal serta DNA
ekstrakromosmal (plasmid).
Metode yang digunakan untuk isolasi plasmid, yaitu
boiling lysis, lysis with detergent, mechanical lysis,
alkaline lysis, dan enzimatic digestion. Metode yang
paling banyak digunakan dalam isolasi ini adalah metode
alkaline lysis.
Tahapan Isolasi DNA Plasmid
1) Tahap kultivasi dan harvesting
Kultivasi yaitu memberikam kesempatan bagi
bakteri untuk memperbanyak diri sehingga
pada saat pemanenan didapatkan plasmid
dalam jumlah yang banyak.
Kultivasi dimulai dengan tahapan sebagai berikut:
- Bakteri ditumbuhkan pada medium LB, digojog pada suhu 370C,selama 1 malam.
- 15 ml kultur disentrifugasi 3000 rpm,15 menit, pada suhu 40C.
- Supernatan dibuang, pada pellet ditambahkan 750 l buffer lisis (100mM Tris HCl pH 8,100mM NaCl,50 mM EDTA,2% SDS ), lalu divortek.
- 10 l ( 10 mg/ml) Proteinase-K ditambahkan.- Diinkubasi pada suhu 550C selama 30 menit.
- Disentrifugasi dengan kecepatan 3.000 rpm, selama 15 menit, pada suhu 40C.
- Dipindahkan supernatannya pada tabung eppendorf 1,5 ml.
- Kemudian ditambahkan 700 l phenol, digojog pelan.- Disentrifugasi 12000 rpm selama 10 menit, lapisan atas dipindahkan dalam tabung
eppendorf 1,5 ml.
- Ditambahkan etanol dingin, perbandingan 1:1 (v/v), dicampur pelan-pelansehingga timbul
benang-benang halus DNA.
- Benang-benang halus DNA diambil dan dicuci dengan etanol 70%.
- Disentrifugasi 12000 rpm, 10 menit, supernatan dibuang, pelet dikeringkan.
- Ditambahkan TE, hingga volume 200 ml.
Kemudian dilanjutkan dengan harvesting (pemanenan plasmid) sebanyak yang diperlukan.
2) Tahap resuspensi dan lisis DNA plasmid
Lisis (pemecahan dinding sel), membran sel bakteri tersusun atas membran luar
dan membran dalam, membran luar terdiri atas lipopolisakarida, protein, fosfolipid,
lipoprotein, dan peptidoglikan sedangkan membran dalam tersusun atas membran
fosfolipid bilayer yang juga terintegrasi protein di dalamnya (Saunders and
Parkers, 1999). Secara kimia lisis dinding sel dapat dilakukan dengan
menambahkan senyawa kimia seperti lisozim, EDTA (ethilendiamin tetraasetat), dan
SDS (sodium dodesil sulfat). Dalam hal ini fungsi EDTA adalah sebagai perusak sel
dengan cara mengikat magnesium. Ion ini berfungsi untuk mempertahankan
integritas sel maupun mempertahankan aktivitas enzim nuklease yang merusak
asam nukleat. Adapun SDS yang merupakan sejenis deterjen dapat digunakan untuk
merusak membran sel. Untuk menghilangkan protein dari larutan, digunakan
phenol (mengikat protein dan sebagian kecil RNA) dan chloroform (membersihkan
protein dan polisakarida dari larutan). Etanol berfungsi untuk memekatkan,
memisahkan DNA dari larutan dan mengendapkan DNA.
Berikut ini adalah prosedur resuspensidan lisis DNA plasmid:
Diambil sebanyak 1-2 koloni bakteri dari lempeng agar, dipindahkan ke dalam tabung
yang telah berisi 5 ml LB-medium dan antibiotik.
Digojok kuat-kuat dalam shaker incubator 37oC, semalam.
Disentrifugasi 12.000 rpm selama 10 menit.
Supernatan dibuang, pelet diresuspensi dengan 100 ml Lysing solution 1, didiamkan
dalam es selama 5 menit.
Ditambahkan 200 ml Lysing solution 2, diinkubasi pada es selama 5 menit.
Ditambahkan 150 ml Lysing solution 3, dicampur dengan cara membolakbalikkan,
diinkubasi dalam es selama 5 menit.
Disentrifus dengan kecepatan 12.000 rpm selama 10 menit.
Supernatan diambil dalam filter, pellet dibuang.
Ditambah phenol CIAA sebanyak volume supernatan, dicampur dengan
Vortek.
Disentrifugasi dengan kecepatan 12.000 rpm selama 5 menit.
3) Tahap pemurnian DNA plasmid
Tahap pemurnian DNA plasmid meliputi proses neutralizer, presipitasi, dan
pembilasan DNA plasmid. penambahan C-I dilakukan dua kali karena
protein mungkin masih tersisa pada tube dari pembersihan dengan C-I
pertama. Penambahan Na Asetat membuat konsentrasi garam tinggi dan
single stranded RNA tidak bisa larut pada keadaan tersebut. etanol absolut
dingin akan mengendapkan DNA plasmid dan juga untuk membilas dan
mencuci plasmid. Penambahan garam berfungsi sebagai neutralize charge
pada gula fosfat DNA. Ion-ion seperti kation (Na+ Mg2+) akan menyelimuti
rantai DNA yang bermuatan negatif. Jika di dalam air, gaya elektrostatik
antara ion + (Na+) dan - (DNA) masih lemah karena sebagian rantai DNA
masih berikatan dengan air (ingat air memiliki 2 muatan + pada H dan -
pada O). Atau dapat dikatakan air punya konstanta dielektrik yang tinggi.
Fungsi penambahan pelarut organik seperti etanol adalah untuk
menurunkan konstanta dielektrik tersebut atau memperbanyak ikatan DNA
dengan Na+ sehingga membuat DNA lebih mudah terpresipitasi.
Tahap pemurnian meliputi sebagaiberikut :
Lapisan atas hasil dari tahap sebelumnya diambil, ditambahkan CIAA dengan
perbandingan 1:1 (v/v).
Dicampur dengan vortek.
Disentrifugasi 12.000 rpm selama 5 menit, kemudian lapisan atas diambil.
Supernatan ditransfer ke tabung yang baru kemudian dilakukan ekstraksi dengan PCI
(fenol-kloroform-isoamil alkohol) untuk memisahkan kandungan lipid-protein dengan DNA.
Fase air (supernatan) yang mengandung DNA di tambah RNase dan diinkubasi pada
37C semalam.
Ditambah 1/10 volume 3M Na asetat, dan 2 kali volume ethanol absolut dingin.
Dicampur dengan dibolak-balik, didiamkan dalam -20oC selama 10 menit.
Disentrifugasi 12.000 rpm selama 10 menit, lalu pellet dicuci dengan ethanol 70%.
Disentrifugasi 12.000 rpm selama 10 menit.
Pellet dikeringkan, ditambah TE 50 l, masukkan ke dalam tabung.
Tempatkan tabung berisi DNA plasmid pada es untuk digunakan lebih lanjut pada suhu -
200C. jika perlu DNA dapat dielektroforesis untuk menganalisis kemurnian DNA.
Fungsi-fungsi Zat / Senyawa
EDTA (ethilendiamin tetraasetat), dan SDS (sodium dodesil
sulfat). fungsi EDTA adalah sebagai perusak sel dengan cara
mengikat magnesium. Ion ini berfungsi untuk mempertahankan
integritas sel maupun mempertahankan aktivitas enzim
nuklease yang merusak asam nukleat. Adapun SDS yang
merupakan sejenis deterjen dapat digunakan untuk merusak
membran sel. Ini semua menyebabkan sel menjadi lisis. Untuk
menghilangkan protein dari larutan, digunakan phenol (mengikat
protein dan sebagian kecil RNA) dan chloroform (membersihkan
protein dan polisakarida dari larutan). Etanol berfungsi untuk
memekatkan, memisahkan DNA dari larutan dan mengendapkan
DNA.
Lanjutan,,,!!!
Na Asetat
Fungsinya membuat konsentrasi garam tinggi dan single
stranded RNA tidak bisa larut pada keadaan tersebut. etanol
absolut dingin akan mengendapkan DNA plasmid dan juga untuk
membilas dan mencuci plasmid.
Penambahan garam berfungsi sebagai neutralize charge
pada gula fosfat DNA. Ion-ion seperti kation (Na+ Mg2+) akan
menyelimuti rantai DNA yang bermuatan negatif. Jika di dalam
air, gaya elektrostatik antara ion + (Na+) dan - (DNA) masih
lemah karena sebagian rantai DNA masih berikatan dengan air
(ingat air memiliki 2 muatan + pada H dan - pada O).
Lanjutan,,,!!!
Fungsi penambahan pelarut organik seperti
etanol adalah untuk menurunkan konstanta
dielektrik tersebut atau memperbanyak ikatan
DNA dengan Na+ sehingga membuat DNA lebih
mudah terpresipitasi.
SELESAITERIMAKASIH
Tahapan Isolasi DNA Plasmid dari Bakteri
Escherchia Coli
Oleh:
Maiderawati (8136173012)
Program Studi Pendidikan Biologi
Program Pascasarjana
Universitas Negeri Medan
2014
Dosen Pengampu:
Dr. Fauziyah Harahap, M.Si
Isolasi DNA adalah proses pemisahan molekul DNA darimolekul-molekul lain di inti sel.
Plasmid merupakan DNA ekstrakromosom yang dikenal padabakteri, berutas ganda, dan berbentuk sirkuler (Jusuf, 2001).Plasmid memiliki ukuran yang relatif kecil dan terletak diluar kromosom dalam sel prokariot khususnya bakteri dansel eukariot tingkat rendah seperti khamir. Plasmidmengalami duplikasi sebelum pembelahan sel inang.Plasmid biasanya digunakan dalam teknologi DNArekombinan menggunakan Escherichia coli sebagai inangsehingga dalam rekayasa genetika, plasmid seringdigunakan sebagai vektor untuk membawa gen-gen tertentuyang diinginkan ke dalam suatu sel inang.
Tahapan Isolasi DNA plasmid dari bakteri
Escherchia coli
Tahap isolasi
1. Menyiapkan kultur bakteri Escherichia coli yang diinkubasi dalam suhu 370 C
dan dalam waktu 1 malam.
2. Mengambil 8 ml bakteri dalam kultur cair dengan menggunakan mikropipet.
3. Memasukkan kultur bakteri ke dalam tabung eppendorf 15 ml.
4. Mengendapkan bakteri dengan microsentrifuge dengan kecepatan 3500 rpm
selam 10 menit sehingga terbentuk pelet dan supernatan.
5. Membuang supernatan kemudian menambahkan 2 ml larutan A (EDTA dan Tris-
HCl) ke dalam pelet.
6. Memvortex campuran dengan kecepatan 3500 rpm.
7. Menambahkan 2 ml larutan B (NaOH dan SDS) ke dalam campuran pelet dan
larutan A. Kemudian dibolak-balik 4-6 kali.
8. Menambahkan larutan C (Ka-Asetat) pada campuran pelet, larutan A, dan larutan
B. Setelah itu memvortexnya dengan menggunakan microsentrifuge dengan
kecepatan 3500 rpm selama 10 menit hingga terbentuk supernatan dan pelet.
9. Mengambil supernatan sebanyak 4 ml dan memasukkan ke dalam tabung yang
baru kemudian didiamkan selama 1 malam.
Fungsi Zat-zat
o EDTA dapat berfungsi sebagai penghambat DNAse yang dapat
mendenaturasi DNA dan sebagai pengkhelat magnesium yang
berperan dalam merusak stabilitas membran plasma sehingga
membran plasma menjadi tidak stabil.
o Tris-HCl menjaga pH larutan sehingga DNA tetap terjaga pada
pH nya.
o NaOH untuk mendenaturasi DNA genomik (kromosomal) dan
mulai menghidrolisis RNA.
o SDS berfungsi untuk menghancurkan membran sel dan
mendenaturasi protein
o kalium asetat (Ka-Asetat) menyebabkan renaturasi plasmid
Tahapan DNA plasmid (Lanjutan)
Tahap presipitasi
1. Menambahkan 0,1 vol NaOAc dan 2,5 vol larutan
ethanol absolut dingin ke dalam 4 ml supernatan yang telah
didiamkan selama 1 malam.
2. Menyimpannya ke dalam freezer dengan suhu -20C sampai -
40C selama 1 jam.
3. Mengendapkan DNA plasmid dengan disentrifuge dengan
kecepatan 3500 rpm selama 15 menit.
4. Membuang supernatan dan membalik botol konikel di atas
tissue dan mendiamkannya selama 5 menit.
Fungsi Zat-zat
o NaOAc adalah garam buffer yang membantu proses
pengendapan.
o Ethanol absolut berguna untuk mengendapkan
plasmid karena perbedaan polaritas.
Tahapan Isolasi DNA Plasmid (Lnjutan)
Tahap pembilasan
1. Membilas DNA plasmid yang diperoleh dengan
menambahkan 2 ml ethanol 70 % pada pellet dan
mendiamkankannya selama 5 menit.
2. Membuang etanol 70 % dan membalik botol konikel di atas
tissue sampai kering selama 5 menit.
3. Menambahkan 50 mikrolit dH2O pada DNA plasmid dengan
menyedot dan menyemprotkan kembali sebanyak 6 kali
dengan mikropipet tip warna kuning sampai bercampur.
4. Memipet larutan dengan mikropipet tip warna kuning dan
memasukannya ke dalam botol eppendorf kemudian
dimasukkan ke dalam freezer.
Fungsi Zat-zat
o Ethanol 70 % berfungsi untuk membersihkan sisa-
sisa larutan yang digunakan untuk mengendapkan
plasmid sebelumnya sehingga dapat diperoleh
plasmid yang murni.
o dH2O steril yang berfungsi untuk melarutkan DNA
plasmid.
Daftar Pustaka
Akmalia, L. 2012. Tahapan DNA plasmid dari bakteri Escherchia coli, (Online),
(http://lulluakmalia.blogspot.com/2012/10/laporan-praktikum-bio-logi-sel-uler-mol.html, diakses 14 Januari
2014).
Febrina, G, Dkk. 2011. Isolasi DNA Plasmid, (Online), (http://kampungbiologi.blogspot.com/2011/10/isolasi-
dna-plasmid.html, diakses 14 Januari 2014).
Lab Biomol. 2011. Isolasi DNA, (Online), (http://labbiomol.blogspot.com/2012/12/v-
behaviorurldefaultvmlo_17.html, diakses 14 Januari 2014).
Mubin, A.M. 2013. Isolasi Plasmid Dna Bakteri (E. coli), (Online),
(http://duniapeternakanunram.blogspot.com/2013/12/tugas-pengantar-bioteknologi-isolasi_1580.html,
diakses 14 Januari 2014).
Prima. 2011. Isolasi Plasmid Dan Elektroforesis, (Online), (http://prima31.wordpress.com/2011/03/18/isolasi-
plasmid-dan-elektroforesis/, diakses 14 Januari 2014).
Waliyuddin , M. 2013. Isolasi Dan Pemurnian Dna Plasmid, (online),
(http://muhammadwaliyuddin10.blogspot.com/2013/01/laporan-praktikum-tanisolasi-dan.html, diakses 14
Januari 2014)
ISOLASI DNA PLASMID
OLEH : SISKA OBERLINA PURBA
NIM : 813 6173014
DOSEN PENGAMPU :
Dr. FAUZIYAH HARAHAP, M.Si
PROGRAM PASCA SARJANA
PENDIDIKAN BIOLOGI
UNIVERSITAS NERGERI MEDAN
2014
Plasmid merupakan salah satu vektor
pembawa molekul DNA di dalam proses
rekayasa DNA melalui teknologi DNA
rekombinan. Plasmid banyak sekali
digunakan dalam pengklonan DNA, karena
relatif mudah dalam penanganannya.
Plasmid adalah molekul DNA utas ganda
sirkuler (tidak berujung) yang berukuran
kecil yang terdapat di dalam sitoplasma dan
dapat melakukan replikasi secara autonom
(Suharsono dan Widyastuti, 2006).
Beberapa hal penting yang dapat menyebabkan plasmid
dapat digunakan sebagai wahana (vektor) kloning, antara
lain adalah :
a). plasmid mempunyai ukuran molekul yang kecil sehingga
DNA nya lebih mudah diisolasi dan dimanipulasi;
b). DNA nya berbentuk sirkuler sehingga DNA akan lebih
stabil selama diisolasi secara kimia;
c). mempunyai titik ori (origin of replication) sehingga dapat
memperbanyak diri (bereplikasi) di dalam sel inang secara
otonomi;
d). mempunyai jumlah kopi yang banyak (multiple copy)
sehingga terdapat di dalam sel dalam jumlah banyak dan
membuat DNA lebih mudah diamplifikasi;
e). mempunyai penanda seleksi, yakni gen ketahanan terhadap
antibiotik tertentu sehingga lebih memudahkan dalam
mendeteksi plasmid yang membawa gen tertentu (Brock, et
al., 1994).
Tahapan Isolasi Plasmid pada Bakteri E.Coli
Secara garis besar isolasi plasmid terdiri dari tiga tahapan kegiatan,
yaitu
tahap kultivasi dan harvesting, yakni memberikam kesempatan
bagi bakteri untuk memperbanyak diri sehingga pada saat
pemanenan didapatkan plasmid dalam jumlah yang banyak .
tahap lisis (pemecahan dinding sel), membran sel bakteri tersusun
atas membran luar dan membran dalam, membran luar terdiri atas
lipopolisakarida, protein, fosfolipid, lipoprotein, dan peptidoglikan
sedangkan membran dalam tersusun atas membran fosfolipid
bilayer yang juga terintegrasi protein di dalamnya (Saunders and
Parkers, 1999). Secara kimia lisis dinding sel dapat dilakukan
dengan menambahkan senyawa kimia seperti lisozim, EDTA
(ethilendiamin tetraasetat), dan SDS (sodium dodesil sulfat).
tahap pemurnian DNA plasmid menghilangkan protein dari
larutan, digunakan phenol (mengikat protein dan sebagian kecil
RNA) dan chloroform (membersihkan protein dan polisakarida
dari larutan).
Sambungan...
Satu koloni bakteri E. coli yang mengandung plasmid
ditumbuhkan dalam 10 ml media LB (bacto tryptone 10g/l,
bacto-yeast extract 5g/l, NaCl 10 g/l) lalu diinkubasi di atas
shaker dengan kecepatan 250 rpm pada suhu 37C selama
semalam.
Kemudian 1,5 ml kultur dipindahkan ke dalam tabung 1,5 ml
lalu diendapkan dengan sentrifugasi 10.000 rpm (Tomy
MRX-150) 4C selama 10 menit. Lalu endapan bakteri
disuspensikan ke dalam 100 ul buffer suspensi sel (Tris HCl
pH 7.5 + EDTA) dan di-vortex.
Kemudian ditambah 200 ul buffer lisis (0.2M NaOH, 1%
SDS). Suspensi dihomogenkan dengan membolak-balik
tabung (6-8kali) lalu didiamkan 3 menit.
Buffer netralisasi (1,32M Na-asetat pH 4,8) ditambahkan
sebanyak 300 ul dan dihomogenkan dengan membolak-balik
tabung. Setelah itu, dilakukan sentrifugasi 10.000 rpm 4C
selama 10 menit.
Supernatan ditransfer ke tabung yang baru kemudian
dilakukan ekstraksi dengan PCI (fenol-kloroform-isoamil
alkohol) untuk memisahkan kandungan lipid-protein
dengan DNA. Fase air (supernatan) yang mengandung
DNA di tambah RNase dan diinkubasi pada 37C
semalam.
Kemudian DNA diendapkan dengan penambahan Na-
asetat pH 5,2 sehingga larutan menjadi netral dan etanol
absolut untuk mengikat air.
Setelah diinkubasi pada 30C selama 2 jam, dilakukan
sentrifugasi 10.000 rpm 4C selama 10 menit.
Pelet dibilas dengan etanol 70% kemudian disentrifugasi
kembali 10.000 rpm selama 10 menit pada 4C.
Supernatan dibuang dan pelet dikeringkan. Selanjutnya
pelet dilarutkan ke dalam buffer TE (Tris-HCl pH 8 10
mM, EDTA 1 mM).
Fungsi Zat-zat
EDTA adalah sebagai perusak sel dengan cara mengikat
magnesium. Ion ini berfungsi untuk mempertahankan
integritas sel maupun mempertahankan aktivitas enzim
nuklease yang merusak asam nukleat.
Buffer TE Tris-HCl menjaga pH larutan sehingga DNA
tetap terjaga pada pH nya.
SDS yang merupakan sejenis deterjen dapat digunakan
untuk merusak membran sel atau DNA (DNA double strain
menjadi single strain).
NaOH untuk mendenaturasi DNA genomik (kromosomal)
dan mulai menghidrolisis RNA. Sehingga DNA
kromosomal akan kehilangan bentuknya setelah
terdenaturasi dan yang dapat diperoleh setelah proses ini
kemungkinan besar adalah DNA plasmid.
Sambungan...
PCI (Phenol-Chloroform-Isoamyl Alcohol) dengan tujuan
untuk memisahkan antara DNA dan komponen lainnya
dimana Phenol-Chloroform berfungsi sebagai pelarut dari
senyawa organik dan komponen lipid.
RNase dapat diberikan untuk menghilangkan sisa-sisa
fragmen RNA.
natrium acetat untuk menciptakan kondisi netral dan
alcohol untuk mengikat air yang sebelumnya terikat pada
DNA sehingga DNA mengendap dengan sentrifugasi.
phenol (mengikat protein dan sebagian kecil RNA) dan
chloroform (membersihkan protein dan polisakarida dari
larutan).
Etanol berfungsi untuk memekatkan, memisahkan DNA
dari larutan dan mengendapkan DNA (Muladno, 2002).
Analisis Kemurnian DNA dan Kuantifikasi
DNA dengan Spektrofotometer
Suspensi DNA plasmid diencerkan dengan
mengambil 1 ul dalam 99 ul H2O atau TE.
Suspensi DNA yang telah diencerkan dibaca
absorbansinya pada panjang gelombang 260 nm
dan 280 nm. Nilai absorbansi pada panjang
gelombang 260 nm dikonversikan ke dalam
konsentrasi, yaitu 1 OD260 = 50 ug DNA utas
ganda tiap ml. Untuk mengetahui kemurnian DNA
terhadap kontaminan protein, nilai absorbansi 260
nm dibandingkan dengan nilai absorbansi 280 nm.
Analisis Kualitatif dan Kuantifikasi DNA dengan
Elektroforesis Gel Agarosa
Gel agarose 1% dibuat dengan mensuspensikan agarose ke dalam
buffer TAE 1x (Tris-HCl pH 8,3 40 mM, asam asetat pekat 1,98 mM,
EDTA 1 mM) atau TBE 1x (Tris-HCl 100 mM, asam borat 83 mM,
EDTA 1 mM), dipanaskan hingga jernih dengan microwave.
Setelah suhu tidak terlalu panas (60C), gel dicetak dengan
menggunakan gel tray (cetakan gel) dan dipasang sisir untuk membuat
sumuran, lalu dibiarkan beku. Sisir dilepas kemudian gel dipindah ke
dalam electrophoresis chamber. Sebanyak 1-2 ul DNA dicampur
dengan larutan pewarna (loading dye; bromofenol biru 0,25%, xylene
cyanol FF 0,25%, sukrosa 40%).
Kemudian sampel DNA tersebut serta penanda kuantitas (marker,
yang dipotong dengan enzim HindIII) diaplikasikan pada gel agarosa.
DNA dimigrasikan kemudian setelah selesai migrasi, direndam
dengan larutan etidium bromide, dan dilihat di atas UV setelah dicuci
dengan H2O. Jumlah DNA dianalisis dengan membandingkan antara
pendaran pita DNA plasmid yang dianalisis dengan pendaran pita
DNA penanda kuantitas 10, 20 dan 50 ng. Bentuk DNA plasmid
ditentukan dengan melihat jumlah pita di dalam gel.
OLEH :
Elena Mayanti Nduru
813673008
Pendidikan Biologi A 2013
PRORAM STUDI MAGISTER PENDIDIKAN BIOLOGISEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
T.P. 2013/2014
Plasmid adalah molekul DNA utas gandasirkuler (tidak berujung) yang berukuran kecilyang terdapat di dalam sitoplasma dan dapatmelakukan replikasi secara autonom(Suharsono dan Widyastuti, 2006)
Plasmid banyak sekali digunakan dalam kloninggen karena relatif mudah dalampenanganannya. Untuk itu, DNA plasmid harusdiisolasi.
1. Satu koloni bakteri E. coli yang mengandungplasmid ditumbuhkan dalam 10 ml media LBsemalaman pada suhu 37C
2. sebanyak 1,5 ml kultur dipindahkan ke dalamtabung 1,5 ml
3. Diendapkan dengan sentrifugasi 10.000 rpm(Tomy MRX-150) 4C selama 10 menit.
4. Endapan bakteri disuspensikan ke dalam 100l buffer suspensi sel (Tris HCl pH 7.5 +EDTA), di-vortex
Media LB : Luria-Bertani media : mediapertumbuhan bakteri yang terdiri dari ekstrakragi, tryptone/pepton, dan NaCl
Tris HCl : Thrometamine HCl : buffer penjagapH, melindungi isi sel agar tidak lisis
EDTA : Ethylenediamine tetraacetic acid :Menginaktivasi enzim DNAse yang dapatmendenaturasi DNA yang diisolasi
5. Ditambah 200 l buffer lisis (0.2M NaOH, 1%SDS)
6. Suspensi dihomogenkan dengan membolak-balikkan tabung sebanyak 6-8 kali
7. Didiamkan selama 3 menit8. Ditambahkan Buffer netralisasi (1,32M Na-
asetat pH 4,8) sebanyak 300 l.9. Tabung dibolak-balik agar suspensi menjadi
homogen10. Disentrifugasi 10.000 rpm 4C selama 10
menit
NaOH : Natrium Hidroksida : larutan basaberfungsi untuk denaturasi protein atau DNA(DNA double strain menjadi single strain).
SDS : Sodium Dodesil Sulphate) : merupakandeterjen yang berperan untuk melisis dindingatau membran sel yang terdiri dari lipid(fosfolipid).
Na-Asetat : Sodium asetat : Untukmenetralkan / menjaga pH
11. Supernatan ditransfer ke tabung yang baru
12. Diekstraksi dengan PCI (fenol-kloroform-isoamil alkohol)
13. Fase air (supernatan) yang mengandung DNAdi tambah RNase dan diinkubasi pada 37Csemalaman
14. DNA diendapkan dan ditambahkan Na-asetatpH 5,2 dan etanol absolut
15. Diinkubasi pada 30C selama 2 jam
16. Disentrifugasi 10.000 rpm 4C selama 10 m
PCI : fenol-kloroform-isoamil alkohol : pelarutorganik untuk memisahkan antara DNA dankomponen lainnya
Rnase : enzim yang memisahkan antara DNA danRNA, melisis RNA
Na-Asetat : Sodium Asetat : Untuk menetralkanpH
Etanol : mengikat air yang sebelumnya terikatpada DNA sehingga DNA mengendap dengansentrifugasi.
17. Pelet dibilas dengan etanol 70%
18. Disentrifugasi kembali 10.000 rpm selama 10menit pada 4C
19. Supernatan dibuang dan pelet dikeringkan.
20. Pelet dilarutkan ke dalam TE (Tris-HCl pH 810mM, EDTA 1 mM).
Etanol 70% : Untuk mendapatkan pelet yang murni
TE : Tris HCl-EDTA : Menjaga Struktur DNA tetap seimbang, menetralisir DNA agar tidakrusak
1. Suspensi DNA plasmid diencerkan denganmengambil 1 l dalam 99 l H2O atau TE
2. Dibaca absorbansinya pada panjang gelombang260 nm dan 280 nm
3. Nilai absorbansi pada panjang gelombang 260nm dikonversikan ke dalam konsentrasi, yaitu 1OD260 = 50 g DNA utas ganda tiap ml.
4. Untuk mengetahui kemurnian DNA terhadapkontaminan protein, nilai absorbansi 260 nmdibandingkan dengan nilai absorbansi 280 nm.
H2O : Air : Untuk mengencerkan suspensi DNA plasmid
TE : Tris HCl-EDTA : Untuk mengencerkansuspensi Dna plasmid
Gel agarose 1% dipanaskan hingga jernihdengan microwave.
Pada suhu 60C, gel dicetak denganmenggunakan gel tray (cetakan gel) dandipasang sisir untuk membuat sumuran, laludibiarkan beku.
Sisir dilepas kemudian gel dipindah ke dalamelectrophoresis chamber.
Sebanyak 1-2 l DNA dicampur dengan larutanpewarna (loading dye; bromofenol biru 0,25%,xylene cyanol FF 0,25%, sukrosa 40%).
sampel DNA beserta penanda kuantitas (marker, yangdipotong dengan enzim HindIII) diaplikasikan pada gelagarosa.
DNA dimigrasikan, lalu direndam dengan larutan etidiumbromide
Dilihat di atas UV setelah dicuci dengan H2O.
Jumlah DNA dianalisis dengan membandingkan antarapendaran pita DNA plasmid yang dianalisis denganpendaran pita DNA penanda kuantitas 10, 20 dan 50 mg.
Bentuk DNA plasmid ditentukan dengan melihat jumlahpita di dalam gel.
20 l larutan dH2O+larutan penyangga+DNAplasmid,+enzim restriksi dimasukkan ke dalam tabungeppendorf 500 l
Larutan diinkubasi selama 1 jam pada suhu 37C
Dielektroforesis untuk mengecek apakah enzim telahmemotong DNA
Bila telah terpotong, DNA dipanaskan pada suhu 65-70C.
Dielektroforesis kembali untuk menentukan ukuranplasmid dan fragmen-fragmennya.
Anam, K. 2010. Isolasi dan Pemetaan DNAPlasmid. Laporan Praktikum RekayasaGenetika, IPB
Brown, T.A. 1991. Pengantar Kloning Gen(terjemahan). Yayasan Essentia Medica
Suharsono dan Widyastuti. 2006. PenuntunPraktikum Pelatihan Teknik Pengklonan Gen.Pusat Penelitian Sumber Daya Hayati danBioteknologi IPB
PLASMID DNA ISOLATION
Compiled by :
SUKMAWATI SUNDARI SIREGAR
8136173016
Pendidikan Biologi-A
Program Pascasarjana
Universitas Negeri Medan
OUTLINE AIMS:
To isolate DNA PLASMID from Bacteria
METHOD:
This is the classical method of isolating plasmid dna, using small resinfilters that nest within a microcentrifuge tube, are also as kits from
suppliers of materials for molecular biology.
TIMING:
It takes about 60 minutes, including a period of 30 minutes when thematerials are being chilled.
PLASMID
A plasmid is a small DNA molecule thatis physically separate from, and can
replicate independently of, chromosal
DNA within a cell.
Most commonly found as small circular,double-stranded DNA molecules in
bacteria, plasmids are sometimes present
in archae and eukaryotic organisms.
They are genetically modified and areused in the recombinant DNA
technology..They are able of carrying 20
genes at a time
Source:
http://en.wikipedia.org/wiki/Plasmid
APPARATUS AND MATERIAL
A. APPARATUS
1) Beaker Glass3) Microcentrifuge
tube pellet
2) Vortex Mixer
APPARATUS FUNCTIONS
Beaker Glass are normally used in holding liquids and work withthem during chemical analysis. Generally, beakers are calibrated to
allow the user to measure the liquid that is to be used. The type of
glass that is normally used in making beakers can also be heated and
cooled without breaking.
Vortex Mixers are used in bioscience laboratories to mix two differentchemicals for a desired effect or to dilute an acid or alkali by mixing
them with water.
Centrifuge tubes are conical tubes of various sizes made of plastic orglass material. They are mainly used in micro-centrifuges in molecular
biology laboratories and vary in capacity.
APPARATUS AND MATERIAL
A. APPARATUS
5) 1,5 cm3 Micropipette4) 8 tips of Micropipette
APPARATUS AND MATERIAL
A. APPARATUS
5) 1,5 cm3 Micropipette7)Centrifuge
APPARATUS FUNCTIONS
Micropipette tips are used to measure and transfer small volumes of liquids.
Centrifuges are often used to separate suspensions in liquids. Because of their high rotation rates, centrifuges are delicate
and can break easily.
Hair drier is for drying the eppendorf tube
APPARATUS AND MATERIAL
1 cm3 liquid culture of E.coli containing plasmid DNA, grown overnight at370C. It is best to use a plasmid with a high copy number. Antibiotics is need in
the medium to mantain the plasmid
crushed ice, in an expanded polystyrene cup, as an incubation container
Lysis Solution I (Resuspension solution):
100 l Glucose/EDTA/Tris (Get) Buffer
Glucose maintains the osmotic pressure and prevents lysis of the cells
EDTA weakens the cell membrane and bind Mg2+ ions that are needed byDnases, protecting the DNA from breakdown
Tris buffers the solution at pH 8
A. MATERIALS
APPARATUS AND MATERIAL
Lysis Solution II (lysis solution):
200l SDS/Sodium Hydroxide (SDS/NaOH) :
SDS dissolves the cell membrane lipids and degrades the celluler proteinsbut not plasmid DNA
NaOH splits the double stranded DNA into single strands.
Lysis Solution III (Neutralizing solution)
150l Potassium acetate/ Ethanoic acid (KOAc)
Ethanoic acid neutralises the solution, enabling the DNA to renature
Potassium acetate precipitates SDS, proteins, lipid, and large DNA molecules
A. MATERIALS
TECHIC : HOW TO GET THE PLASMID
DNA Isolation
Cutting The DNA
Combining the DNA
Inserting the DNA recombinant into a living cells
Process of getting the plasmid as a vector shownon video: DNA cloning.mp4.mp4
PROCEDURE
1. Spin down 1 cm3 of
bacterial culture in a 1.5
cm3 microcentrifuge tube
for 1 minute or until a
mass of cells some 2-3
mm in diameter is visible
PROCEDURE
2. Decant the supernatant
(liquid) into disinfectant in a
waste container
The substantion result of
centrigutaion are pellet and
supernatant
3. Ensure that all liquid is
removed, using a micropipette to
draw off any thatremains in a
tube
PROCEDURE
4. Add 100l of GET bufffer to
the tube, resuspended the cells by
closing the tube, then flicking the
side repeatedly with a finger.
PROCEDURE
SDS is an ionic detergent which
dissolves the phospolipids and
proteins of the cell membrane.
This lyses the cells, releasing the
DNA.
The sodium hydroxide splitts
both the plasmid and
chromosomal DNA into single-
strained molecules, but each
denaturated plasmid remains
stuck as two interwined rings
PROCEDURE
PROCEDURE
8. Very carefully transfer 400l
of the supernatant (liquid) to a
clean microcentrifuge tube.
Ensure that none of the cell
debris is carried over.
The supernatant contains the
plasmid DNA.
9. Add 400l of ice cold ethanol.
Mix gently.
PROCEDURE
PROCEDURE
11. Decant the supernatant into a waste
container; taking care not to discard the
pellet of plasmid DNA
12. With a micropipette, remove the last
drops of liquid. If convenient, leave the
uncapped tube to stand at room
temperature for 15 minutes or use a hair
drier so that all the alcohol evaporates.
13. Dissolve the pellet in 15l of TE
buffer; vigorous mixing is need to ensure
that this happens. Store the plasmid
solution in a freezer or run it on e gel
DIFFERENCES
Isolation of plasmids can be done manually or using KITis available from a variety of biotechnology companies
(eg Thermo Scientific, Invitrogen, Qiagen, Macherey-
Nagel, Integrated DNA Technology).
Actually both of them use the same principle, namely itwill lysis the chromosomal DNA under alkaline
conditions (Alkaline Lysis), but using KIT more efficient
of time and is usually more pure on plasmid obtained,
but the manual method and is much more economical.
VIDEO OF DNA PLASMID ISOLATION PROCESS
1. PLASMID DNA ISOLATION PROCESS BY USING KIT
Plasmid DNA Extraction (Miniprep).mp4
2. PLASMID DNA ISOLATION USING VORTEX AND VIAL
Plasmid isolation protocol.mp4
REFERENCES
Bloom mark, et.al. Laboratory DNA Science: An introduction torecombinant DNA techniques and methods of genome analysis, (Online),
(http://www.ncbe.reading.ac.uk/ncbe/protocols/DNA/PDF/DNA07.pdf,
accessed on January 2014).
Rifai Muhammad. 2010. Buku Ajar Genetika MAB4261:Genetika Rekombinasi dan Populasi,(Online),
(http://muhaiminrifai.lecture.ub.ac.id/files/2011/01/Modul-Genetika.pdf,
accessed on January 2014)
http://www.ppsk.usm.my/lecturers/mravi/PDF_FIles/Plasmidextraction2002.pdf, accessed on January 2014
THANK YOU
BIOLOGY EDUCATION
POST GRADUATED PROGRAM
STATE UNIVERSITY OF MEDAN
2013
ISOLATION OF
PLASMID DNA
Compiled by :
Raja Novi Ariska
(8136173013)
Plasmid
Plasmid is a double stranded, circular extra
chromosomal DNA of
bacterium.
Used in recombinant DNA experiments to
clone genes from other
organisms and make
large quantities of their
DNA.
Schematic drawing of a bacterium with its plasmids. (1) Chromosomal DNA. (2) Plasmids
1. Fertility-(F)plasmids: they are capable of conjugation or
mating.
2. Resistance-(R) plasmids: containing antibiotic or drug resistant
gene(s). Also known as R-factors, before the nature of plasmids
was understood.
Types of Bacterial Plasmids
3. Col-plasmids: contain genes that code for colicines, proteins
that can kill other bacteria.
4. Degrative plasmids: enable digestion of unusual substances,
e.g., toluene or salicylic acid.
5. Virulence plasmids: turn the bacterium into a pathogen.
Based on their function, there are five main classes:
How to Isolate Plasmid DNA??
Alkaline Lysis a method used in molecular biology to isolate plasmid
DNA or other cell components such as proteins by breaking the cells open.
Bacteria lyse with an alkaline lysis buffer consisting of a detergent sodium dodecyl sulfate (SDS) and a strong base sodium hydroxide.
The detergent cleaves the phospholipid bilayerof membrane and the alkali denatures the proteins which are involved in maintaining the structure of the cell membrane.
Steps involving agitation, precipitation, centrifugation, and the removal of supernatant, cellular debris is removed and the plasmid is isolated and purified.
Requirements for Plasmid Isolation
a. Tools Micro centrifuge. Water bath (37C). Automatic micropipettes
with tips. 95-100% isopropanol Ice.
b. Media 2 ml Rich medium LB
(Luria-Bertani) containing antibiotic w/ a single colony of transformed bacteria incubate overnight at 37C.
c. Buffers and Solutions: Alkaline lysis solution I. Alkaline lysis solution II. Alkaline lysis solution III. Antibiotic for plasmid
selection. Ethanol. Phenol: chloroform (1:1,
v/v). STE. TE (pH 8.0) containing 20
g/ml RNAse A.
Alkaline Lysis Solution
Alkaline Lysis Solution I :
50 mM glucose.25 mM Tris-Cl (pH 8.0).10 mM EDTA (pH 8.0).Prepare Solution I from standard stocks in batches of approx. 100 ml, sterilize by autoclaving and store at 4C.(For plasmid preparation.)
Alkaline Lysis Solution II:
0.2 N NaOH (freshly diluted from a 10 N stock).1% (w/v) SDS.Prepare Solution II fresh and use at room temperature.(For plasmid preparation.)
Alkaline Lysis Solution III:
5 M potassium acetate, 60.0 ml.Glacial acetic acid, 11.5 ml.H2O, 28.5 ml.The resulting solution is 3 M with respect to potassium and 5 M with respect to acetate. Store the solution at 4C and transfer it to an ice bucket just before use.(For plasmid preparation.)
LB Media: Deionized H2O, to 950 ml.
Tryptone, 10 g.Yeast extract, 5 g.NaCl, 10 g.To prepare LB (Luria-Bertani) medium, shake the ingredients with Distilled water until the solutes have dissolved. Adjust pH to 7.0 with 5 N NaOH and make up the final volume of the solution to 1 liter with deionized H2O. Then sterilize it for 20 minutes by autoclaving at 15 psi .
Procedures
1. Inoculate 2 ml of rich medium
(LB, YT, or Terrific Broth)
containing the appropriate
antibiotic with a single colony
of transformed bacteria.
Incubate the culture overnight at
37C with vigorous shaking.
2. Pour 1.5 ml of the culture into a
microfuge tube (eppendorf).
Centrifuge at maximum speed
(13.000 rpm) for 30 seconds at
4C in a microfuge. Store the
unused portion of the original
culture at 4C.
3. Remove the medium by
aspiration, leaving the bacterial
pellet as dry as possible.
1.5 ml culture
4. Resuspend the bacterial pellet in 100 l of ice-cold Alkaline lysis solution I (Glucose, Tris-Cl (buffering agent), EDTA (metal chelator), RNAse A) by vigorous vortexing.
Function of chemical substances
Rich medium LB : as a medium culture for the bacteria
Glucose : maintain the osmotic pressure and prevent lysis of the cell.
Tris-Cl : buffers the solution at pH 8
EDTA : weakens the cell membrane and chelates Mg2+ ions that are needed by a DNAses , protecting the DNA from breakdown
RNAse A : degrades RNA
5. Add 200 l of freshly prepared Alkaline lysis solution II (NaOH, SDS) to each bacterial suspension. Close the tube tightly, and mix the contents well by inverting the tube . Do not vortex. Store the tube in ice.
SDS
NaOH
Dissolves membranes
Binds to and denatures proteins
Denatures DNA
Because plasmids are supercoiled, both DNA strands remain entangled after denaturation
NaOH
The NaOH splits the double- stranded DNA into single strands
SDS
The SDS dissolves the
cell membrane lipids and degrades the cellular proteins.
Function of chemical substances
6. Add 150 l of ice-cold Alkaline lysis solution III (Potassium acetate, Glacial acetic acid, H2O). Close the tube and disperse Alkaline lysis solution III through the viscous bacterial lysate by inverting the tube several times. Store the tube in ice for 3-5 minutes.
1. Potassium acetate / acetic acid solution Neutralizes NaOH (renatures plasmid DNA)
Converts soluble SDS to insoluble PDS
sodium dodecyl sulfate potassium dodecyl sulfate(H2O sol. = 10%) (H2O sol. < 0.02%)
Function of chemical substances
Potassium acetate
The potassium acetate precipitates SDS, proteins,lipids and large DNA molecules.
Acetic acid
Neutralises the solution,enabling the DNA to renature.
Ethanol ; organic solvent, precipitates DNA
7. Centrifuge the bacterial lysatefor 5 minutes at maximum speed at 4C in a microfuge. Collect the supernatant to a fresh tube.
Separate plasmid DNA from contaminants by centrifugation
Supernatant contains:- Plasmid DNA- Soluble cellular constituents
Pellet contains:- PDS- Lipids- Proteins- Chromosomal DNA
8. Precipitate nucleic acids from the supernatant by adding 2 volumes of ethanol at room temperature. Mix the solution by vortexingand then allow the mixture to stand for 2 minutes at room temperature.
Collect the precipitated nucleic acids by centrifugation at maximum speed for 5 minutes at 4C in a microfuge.
Discard the supernatant by aspiration.
Add 1 ml of 70% ethanol to the pellet and invert the closed tube several times. Recover the DNA by centrifugation at maximum speed for 2 minutes at 4C in a microfuge.
Remove all of the supernatant by aspiration.
Remove any beads of ethanol from the tube. Store the open tube at room temperature until the ethanol has evaporated and no fluid is visible in the tube (5-10 minutes).
Dissolve the nucleic acids in 50 l of TE (pH 8.0) containing 20 g/ml DNase-free RNase A (pancreatic RNase). Vortex the solution gently for a few seconds and store the DNA at -20C.
Quantifying Plasmid DNA
Quantify DNA using UV absorbance
DNA UV absorbance peaks at 260 nm
protein UV absorbance peaks at 230 nm (peptide bond) and 280 nm (aromatic amino acids)
The ratio of the absorbance at 260 nm/280 nm is a measure of the purity of a DNA
sample; it should be between 1.65 and 1.85.
DNA Electrophoresis The process using electro-field to separate macromolecules
in a gel matrix is called electrophoresis.
DNA, RNA and proteins carry negative charges, and migrate into gel matrix under electro-fields.
The rate of migration for small linear fragments is directly proportional to the voltage applied at low voltages.
At low voltage, the migration rate of small linear DNA fragments is a function of their length.
At higher voltages, larger fragments (over 20kb) migrate at continually increasing yet different rates.
Large linear fragments migrate at a certain fixed rate regardless of length.
In all cases, molecular weight markers are very useful to monitor the DNA migration during electrophoresis.
Conformations of Plasmid DNAs
Plasmid DNA may appear in the following five
conformations:
Super Coiled
Linear DNA
SC
Relaxed region
Nicked DNAs
1) "Supercoiled" (or "Covalently Closed-Circular")
DNA is fully intact with both strands uncut.
2) "Relaxed Circular" DNA is fully intact, but "relaxed"
(supercoils removed).
3) "Supercoiled Denatured" DNA. small quantities occur
following excessive alkaline lysis; both strands are uncut
but are not correctly paired, resulting in a compacted
plasmid form.
4) "Nicked Open-Circular" DNA
has one strand cut.
5) "Linearized" DNA has both
strands cut at only one site.
Conformation of Plasmid DNAs
The relative electrophoretic mobility (speed) of these DNA
conformations in a gel is as follows:
Nicked Open Circular
(slowest)
Linear
Relaxed Circular
Supercoiled Denatured
Supercoiled (fastest)
Reference
Amrita virtual lab, Plasmid Isolation (Mini Preparation), available at http://amrita.vlab.co.in/?sub=3&brch=77&sim=314&cnt=1
NCBE, 2000, Extraction of Plasmid DNA , available at http://www.ncbe.reading.ac.uk/ncbe/protocols/DNA/PDF/DNA07.pdf
Rohde and Henze, 2011, Plasmid Isolation from Bacteria. Available at http://www.dsmz.de/fileadmin/Bereiche/Microbiology/Dateien/Kultivierungshinweise/Plasmid_Isolation_from_Bacteria.pdf