IPTG 溶液配制指南(24 mg/mL,50 mL)
概述
IPTG(异丙基-β-D-硫代半乳糖苷,Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside)是一种常用的lac启动子诱导剂,作为乳糖的结构类似物,可与lac阻遏蛋白结合,诱导β-半乳糖苷酶及下游基因的表达。在蓝白斑筛选中,IPTG与X-gal配合使用:IPTG诱导lacZα基因表达产生β-半乳糖苷酶α-肽段,该酶将X-gal底物水解为蓝色产物,使含重组质粒的白色菌落与未重组蓝色菌落区分开来。
IPTG vs 乳糖:
IPTG:不被细菌代谢分解,稳定持续诱导,适用于实验室筛选
乳糖:可被细菌代谢利用,诱导效果不稳定,不适于筛选实验
本品为50 mL规格的24 mg/mL(100 mM)储备液,配制后分装-20℃避光保存。IPTG对热敏感,不可高压灭菌,须0.22 μm过滤除菌。
IPTG在蓝白斑筛选中的作用机制
| 步骤 | 说明 |
|---|---|
| ① | IPTG与lac阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白从lac操作子上解离 |
| ② | RNA聚合酶结合lac启动子,启动lacZα基因(含MCS)转录 |
| ③ | 宿主菌表达β-半乳糖苷酶α-肽段,与宿主菌的β-半乳糖苷酶ω-肽段互补形成有活性的β-半乳糖苷酶 |
| ④ | 有活性的酶将X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷)水解为不溶性蓝色产物 |
| ⑤ | 不含外源基因插入的载体(自连) :lacZα完整 → 产生蓝色菌落 |
| ⑥ | 含外源基因插入的重组载体:lacZα被破坏 → 不产生蓝色产物 → 白色菌落(阳性) |
所需材料
| 材料 | 规格 | 用量 |
|---|---|---|
| IPTG(异丙基-β-D-硫代半乳糖苷) | 分析纯/分子生物学级 | 1.2 g |
| 灭菌去离子水 | 无菌 | 定容至50 mL |
| 50 mL离心管 | 无菌 | 1支 |
| 0.22 μm滤器 | 无菌,完整性完好 | 1个 |
| 1.5 mL离心管 | 无菌,棕色或避光 | 50个(分装用) |
详细操作流程
第一步:称量
在超净台内,称取1.2 g IPTG,转移至50 mL无菌离心管中。IPTG为白色结晶粉末,称量时操作轻缓,避免扬尘。
第二步:溶解
加入约40 mL灭菌水,盖紧管盖,温和颠倒或低速涡旋至完全溶解(IPTG易溶于水,溶液应清澈透明)。
第三步:定容
用灭菌水定容至50 mL,轻轻颠倒混匀。
第四步:过滤除菌
过滤前核查0.22 μm滤器完整性(检查包装密封性、有效期),使用0.22 μm滤器过滤除菌(严禁高压灭菌),收集滤液于无菌容器中。
第五步:分装与保存
小份分装为1 mL/份于无菌离心管中(推荐使用棕色管或铝箔包裹避光),标注“24 mg/mL IPTG,-20℃”及配制日期,-20 ℃避光密封保存。
常见问题与解决方案
| 问题 | 原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| IPTG溶解后溶液有颗粒 | 未完全溶解 | 继续温和搅拌至完全溶解,溶液应清澈透明 |
| 过滤速度慢 | 溶液粘稠或滤器堵塞 | 使用大直径0.22 μm滤器,分次过滤 |
| 蓝白斑筛选没有蓝色菌落 | IPTG失效或X-gal失效 | 更换新鲜IPTG和X-gal;检查保存条件(-20℃,避光) |
| 蓝白斑筛选蓝色太浅 | IPTG或X-gal浓度不足 | 增加IPTG至24 μg/mL(1 mL/L),确保X-gal浓度合适 |
| 白色菌落比例低 | IPTG活性下降或X-gal降解 | 使用新鲜储备液;注意IPTG和X-gal均在-20℃避光保存 |
| 蛋白诱导表达量低 | IPTG浓度不足或诱导条件不佳 | 检查IPTG工作浓度(0.1~1 mM);优化诱导时间和温度 |
蓝白斑筛选操作要点
在LB平板中的使用(以100 mL培养基为例)
| 组分 | 用量 | 终浓度 |
|---|---|---|
| IPTG(24 mg/mL储备液) | 100 μL | 24 μg/mL(0.1 mM) |
| X-gal(20 mg/mL储备液) | 200 μL | 40 μg/mL |
添加时机:
LB培养基高温高压灭菌后,冷却至50~55 ℃,依次加入IPTG和X-gal,充分混匀后倒平板。
保存期限:
含IPTG/X-gal的LB平板在4 ℃避光保存,有效期约2~4周(X-gal光敏感,随时间显色能力下降)。
IPTG稳定性的影响因素与防护
| 影响因素 | 影响 | 防护措施 |
|---|---|---|
| 高温 | IPTG分解,诱导活性丧失 | 0.22 μm过滤除菌,严禁高压灭菌 |
| 反复冻融 | 分子结构破坏,活性下降 | 1 mL/份小份分装,取用即弃 |
| 光照 | 光分解 | 避光保存(棕色管或铝箔包裹) |
| 微生物污染 | IPTG被分解利用 | 超净台无菌操作,无菌过滤 |
关键操作要点
⚠️ 严禁高压灭菌是核心原则:IPTG为热敏感诱导剂,必须使用0.22 μm滤器过滤除菌,任何情况下不可高压灭菌。
过滤前核查滤器完整性:使用前检查0.22 μm滤器包装是否完好、是否在有效期内,确保过滤除菌效果。
超净台无菌操作:配制全过程在超净台内进行,使用灭菌水和无菌器具,防止微生物污染。
分装避光保存是核心策略:IPTG对光敏感且反复冻融会导致活性下降,1 mL/份小份分装、-20 ℃避光密封保存、取用即弃是延长保质期的核心策略。
标注完整信息:每管标注“24 mg/mL IPTG,-20℃”及配制日期,便于管理和跟踪有效期。
避免反复冻融:取出一管IPTG后应一次性用完,剩余部分不可再冻存(已暴露于空气和光照)。
应用场景
| 应用 | 使用方式 | 工作浓度 |
|---|---|---|
| 蓝白斑筛选(+X-gal) | 加入灭菌后冷却至50~55 ℃的LB培养基中倒平板 | 24 μg/mL(0.1 mM) |
| lac启动子诱导表达 | 培养至OD₆₀₀≈0.6时加入培养基中 | 0.1~1 mM |
| β-半乳糖苷酶活性检测 | 诱导lacZ报告基因表达 | 0.1~1 mM |
| T7/lac表达系统诱导 | 与T7启动子配合使用 | 0.1~1 mM |

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