基因工程载体噬菌体载体
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λ噬菌体的包装限制为野生噬菌体DNA （约48.5 kb）的75%~105%。
基因工程载体噬菌体载体
由于λ噬菌体包装时，当DNA的长度短 于野生型的78%或超过105%时，噬菌体的 活性就急剧下降。因此只包装它的野生型 DNA（48.5KB）的75%~105%左右的Ｄ ＮＡ，要求λ载体DNA和外源DNA长度之 和在39～53kb之间。
A WB DEF Z J att xis N cl cro O P Q SR
cos 位点
A
结构区 重组区 调控区
EcoRI
R
A
裂解区
R
目的基因
插入型
置换型
基因工程载体噬菌体载体
பைடு நூலகம் 基因工程载体噬菌体载体
λ噬菌体的基因组结构
头部基因
尾部基因
功能不明区
AWBCDE FZUVGHMLKIJ
b2
COS
溶源化 重组 早期控制 阻遏 DNA合成 溶菌 COS att int xis gam red cIII N cI cro cII O P Q S R
特点是功能相近的基因在基 因组中聚集在一起。
基因工程载体噬菌体载体
λ噬菌体
组成特点：
双链线状DNA分子， 全长50kb， 含65个基因，
在其分子两端各含有12 个碱基的互补单链，是天 然的粘性末端，被称为 COS位点。
基因工程载体噬菌体载体
λ噬菌体感染细菌后的溶菌性生长和溶源性生长
溶菌性生长（lytic pathway） 噬菌体感染细菌后，借助其2个COS位点互补成环，在宿
主菌体内连续复制，合成大量基因产物，进而装配成噬菌体 颗粒，裂解宿主菌，释放出来的噬菌体又可感染其他细菌。 溶源性生长(lysogenic pathway)
噬菌体感染细菌后，可将自身DNA整合到细菌的染色体中 去，与之一起复制，并遗传给子代细胞，宿主细胞不被裂解 。
基因工程载体噬菌体载体
噬菌体
cos位点
生长非必须区段 cI基因：溶源过程控制基因。
基因工程载体噬菌体载体
The phage cos ends
5‘-CGGGGCGGCGACCTCG-3’ 3’-GCCCCGCCGCTGGAGC-5’ Circular form
Cleavage (during packaging)
Ligation (after infection)
基因工程载体噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
（2）λ 替换型载体（取代型 e.g. EMBL3载, 体DA）SH
• 外源DNA取代噬菌体染色体中对于噬菌体 的感染和复制非必要的片段 (~ 20 kb)
• 高感染效率 (109 转化株/ug 载体 DNA, 比质 粒高100-倍)
基因工程载体噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
（2） 溶原周期： 温和噬菌体（temperate phage)
感染细菌后，将自己的DNA整 合到细菌的染色体DNA中。形 成这一过程称为溶源化
基因工程载体噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
2、 噬菌体的结构和其核酸类型：
结构：无尾部结构的二十面体型、
替换式载体
野生型噬菌体染色体的中段对于噬菌体的感染和 复制是非必要的，外源DNA可以取代这一片段，例如 Charon 4A、 λEMBL 3/ 4、Charon40等载体，这些 载体是用Lac 5（乳糖操纵子的大部分系列，包括完整 的Lac Z）替换入噬菌体的中间区段，同时将Lac 5作 为选择标记，使用时用EcoRI水解，去掉中间的片段， 再与欲克隆片段在体外进行重组、包装。而后，感染
E.coli使之在E.coli内繁殖，并裂解E.coli，形成空斑。
换型噬菌体λ是使用最广泛的载体。
基因工程载体噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
（3）凯伦噬菌体载体
既有插入型；又有替换型 在基因工程实验中的用途十分广泛 承受外源DNA的能力：几个kb到23kb
基因工程载体噬菌体载体
（左右臂连接）
溶源周期中，注入寄主细胞的噬菌体DNA是整合到寄主 细胞染色体上并可以随着寄主细胞的分裂而进行复制。
整合了一套完整的噬菌体基因组的细菌被称为溶源性细
菌。在溶源性细菌内存在的整合或非整合的噬菌体DNA
被称为原噬菌体。 基因工程载体噬菌体载体
7
噬菌体的生活周期
分为两种： （1） 溶菌周期：
烈性噬菌体（virulent phage)
5’-CG
GGGCGGGCGACCTCG-3’ Linear form
+
GC-5’
3’-GCCCCGCCGCTGGA
基因工程载体噬菌体载体
（二）λ噬菌体载体的主要类型 （1） 插入式载体
一种只具有一个可供外源DNA插入的克隆位点的 派生载体。 （2） 替换型载体（取代型载体）
具有成对的克隆位点，在这 两个位点之间的λDNA 区段可以被外源插入的DNA片段所取代。 （3） 凯伦噬菌体载体
第二节 噬菌体载体
2012.09
基因工程载体噬菌体载体
噬菌体载体 （phage vectors）
一、噬菌体载体
二、单链噬菌体载体
三、噬菌粒载体
四、柯斯质粒载体
基因工程载体噬菌体载体
2
一、噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
（一）噬菌体的一般特性
噬菌体是一类细菌病毒（Bacteriophage）
结构： 蛋白质外壳内包裹 着DNA（双链、单 链、线性、环状 等）。
（三段自身连接） （插入片段）
基因工程载体噬菌体载体
（三）体外包装
λ噬菌体DNA体外重组后，一般必须经 过体外包装，然后以噬菌体感染的方式将
重组DNA导入E.coli细胞内。这是因为以感
染方式导入细胞的频率可达 106~108/μgDNA，而以转染（translation） 的方式导入的频率仅为103~105/ μgDNA。
基因工程载体噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
T4 Bacteriophage
基因工程载体噬菌体载体
噬菌体
1. 噬菌体的生物学特性
烈性噬菌体,只具有溶菌生长周期
温和噬菌体，具有溶源生长周期和溶菌生长周期
溶菌周期指噬菌体将DNA注入寄主细胞后很快环化，然 后进行自我复制、蛋白衣壳合成和新噬菌体颗粒的组装， 最后使寄主细胞破裂而释放出大量的子代噬菌体。
具尾部结构的二十面体型、 线状体型 核酸类型：最常见的是双链线性DNA、
双链环形DNA、 单链环形DNA、 单链线形DNA、 单链RNA。
基因工程载体噬菌体载体
3、λ-DNA的物理图谱
λ-DNA为线状双链DNA 分子，两端各有一个12核苷 酸的互补单链（粘性末端） GGGCGGCGAC CT, CCCGCCGCTGGA，称为 cos区，全长48.5kb。
基因工程载体噬菌体载体
由于λ噬菌体包装时，当DNA的长度短 于野生型的78%或超过105%时，噬菌体的 活性就急剧下降。因此只包装它的野生型 DNA（48.5KB）的75%~105%左右的Ｄ ＮＡ，要求λ载体DNA和外源DNA长度之 和在39～53kb之间。
A WB DEF Z J att xis N cl cro O P Q SR
cos 位点
A
结构区 重组区 调控区
EcoRI
R
A
裂解区
R
目的基因
插入型
置换型
基因工程载体噬菌体载体
பைடு நூலகம் 基因工程载体噬菌体载体
λ噬菌体的基因组结构
头部基因
尾部基因
功能不明区
AWBCDE FZUVGHMLKIJ
b2
COS
溶源化 重组 早期控制 阻遏 DNA合成 溶菌 COS att int xis gam red cIII N cI cro cII O P Q S R
特点是功能相近的基因在基 因组中聚集在一起。
基因工程载体噬菌体载体
λ噬菌体
组成特点：
双链线状DNA分子， 全长50kb， 含65个基因，
在其分子两端各含有12 个碱基的互补单链，是天 然的粘性末端，被称为 COS位点。
基因工程载体噬菌体载体
λ噬菌体感染细菌后的溶菌性生长和溶源性生长
溶菌性生长（lytic pathway） 噬菌体感染细菌后，借助其2个COS位点互补成环，在宿
主菌体内连续复制，合成大量基因产物，进而装配成噬菌体 颗粒，裂解宿主菌，释放出来的噬菌体又可感染其他细菌。 溶源性生长(lysogenic pathway)
噬菌体感染细菌后，可将自身DNA整合到细菌的染色体中 去，与之一起复制，并遗传给子代细胞，宿主细胞不被裂解 。
基因工程载体噬菌体载体
噬菌体
cos位点
生长非必须区段 cI基因：溶源过程控制基因。
基因工程载体噬菌体载体
The phage cos ends
5‘-CGGGGCGGCGACCTCG-3’ 3’-GCCCCGCCGCTGGAGC-5’ Circular form
Cleavage (during packaging)
Ligation (after infection)
基因工程载体噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
（2）λ 替换型载体（取代型 e.g. EMBL3载, 体DA）SH
• 外源DNA取代噬菌体染色体中对于噬菌体 的感染和复制非必要的片段 (~ 20 kb)
• 高感染效率 (109 转化株/ug 载体 DNA, 比质 粒高100-倍)
基因工程载体噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
（2） 溶原周期： 温和噬菌体（temperate phage)
感染细菌后，将自己的DNA整 合到细菌的染色体DNA中。形 成这一过程称为溶源化
基因工程载体噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
2、 噬菌体的结构和其核酸类型：
结构：无尾部结构的二十面体型、
替换式载体
野生型噬菌体染色体的中段对于噬菌体的感染和 复制是非必要的，外源DNA可以取代这一片段，例如 Charon 4A、 λEMBL 3/ 4、Charon40等载体，这些 载体是用Lac 5（乳糖操纵子的大部分系列，包括完整 的Lac Z）替换入噬菌体的中间区段，同时将Lac 5作 为选择标记，使用时用EcoRI水解，去掉中间的片段， 再与欲克隆片段在体外进行重组、包装。而后，感染
E.coli使之在E.coli内繁殖，并裂解E.coli，形成空斑。
换型噬菌体λ是使用最广泛的载体。
基因工程载体噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
（3）凯伦噬菌体载体
既有插入型；又有替换型 在基因工程实验中的用途十分广泛 承受外源DNA的能力：几个kb到23kb
基因工程载体噬菌体载体
（左右臂连接）
溶源周期中，注入寄主细胞的噬菌体DNA是整合到寄主 细胞染色体上并可以随着寄主细胞的分裂而进行复制。
整合了一套完整的噬菌体基因组的细菌被称为溶源性细
菌。在溶源性细菌内存在的整合或非整合的噬菌体DNA
被称为原噬菌体。 基因工程载体噬菌体载体
7
噬菌体的生活周期
分为两种： （1） 溶菌周期：
烈性噬菌体（virulent phage)
5’-CG
GGGCGGGCGACCTCG-3’ Linear form
+
GC-5’
3’-GCCCCGCCGCTGGA
基因工程载体噬菌体载体
（二）λ噬菌体载体的主要类型 （1） 插入式载体
一种只具有一个可供外源DNA插入的克隆位点的 派生载体。 （2） 替换型载体（取代型载体）
具有成对的克隆位点，在这 两个位点之间的λDNA 区段可以被外源插入的DNA片段所取代。 （3） 凯伦噬菌体载体
第二节 噬菌体载体
2012.09
基因工程载体噬菌体载体
噬菌体载体 （phage vectors）
一、噬菌体载体
二、单链噬菌体载体
三、噬菌粒载体
四、柯斯质粒载体
基因工程载体噬菌体载体
2
一、噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
（一）噬菌体的一般特性
噬菌体是一类细菌病毒（Bacteriophage）
结构： 蛋白质外壳内包裹 着DNA（双链、单 链、线性、环状 等）。
（三段自身连接） （插入片段）
基因工程载体噬菌体载体
（三）体外包装
λ噬菌体DNA体外重组后，一般必须经 过体外包装，然后以噬菌体感染的方式将
重组DNA导入E.coli细胞内。这是因为以感
染方式导入细胞的频率可达 106~108/μgDNA，而以转染（translation） 的方式导入的频率仅为103~105/ μgDNA。
基因工程载体噬菌体载体
基因工程载体噬菌体载体
T4 Bacteriophage
基因工程载体噬菌体载体
噬菌体
1. 噬菌体的生物学特性
烈性噬菌体,只具有溶菌生长周期
温和噬菌体，具有溶源生长周期和溶菌生长周期
溶菌周期指噬菌体将DNA注入寄主细胞后很快环化，然 后进行自我复制、蛋白衣壳合成和新噬菌体颗粒的组装， 最后使寄主细胞破裂而释放出大量的子代噬菌体。
具尾部结构的二十面体型、 线状体型 核酸类型：最常见的是双链线性DNA、
双链环形DNA、 单链环形DNA、 单链线形DNA、 单链RNA。
基因工程载体噬菌体载体
3、λ-DNA的物理图谱
λ-DNA为线状双链DNA 分子，两端各有一个12核苷 酸的互补单链（粘性末端） GGGCGGCGAC CT, CCCGCCGCTGGA，称为 cos区，全长48.5kb。