02第二讲 目的基因的制备(一)

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目的基因的制备基因文库法ppt课件

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组织或细胞染色体DNA 限带的所有基 因组DNA片段的集合.
克隆载体 重组DNA分子
受体菌 含重组分子的转化菌
genomic library
每个细胞含有一个基因组 DNA片段与载体的重组DNA分 子,许多细胞组成一个含有基 因组的色概率基因 该种生物所有基因 应用范围 ◆ 基因原始结构功能的研究 ◆ 对比分析内含子、外显子及调控区域 ◆ /46
逆转录
以单链RNA为模板合成双链DNA的反应。
DNA mRNA
14/46
逆转录病毒细胞内的逆转录现象:
RNA 模板 逆转录酶
RNA酶
DNA-RNA 杂化双链
Байду номын сангаас
单链DNA
双链DNA
逆转录现象说明:至少在某些生物,RNA同样具
有遗传物质的传代与表达功能。
15/46
逆转录酶的应用:
应用于基因工程
基因
mRNA 蛋白质多肽链
7/46
2.经验值
Transcription 从cDNA中获得的是经过剪切去除内含子的基因。
ln(1-P)
start codon Plasmid or phage
N=
非翻译区的序列特征对基因的表达具有重要的调控作用,编码序列则是合成基因产物—蛋白质模板。
ln(1-f/g) 某细胞的mRNA分子数为500 000,某个丰度为3500拷贝/细胞的mRNA基因,最小值为500 000/3500=143,丰度为14拷贝/细胞的mRNA
58330

3.2×109
320000
1473652
128000
589459
71111
327476
10/46

人工合成目的基因的方法

人工合成目的基因的方法

人工合成目的基因的方法人工合成目的基因是一种重要的分子生物学技术,它可以通过合成DNA序列来构建特定的基因,为基因工程和生物技术研究提供了重要的手段。

在实际操作中,人工合成目的基因的方法通常包括以下几个步骤:1. 设计目的基因序列。

首先,需要根据研究的需要,设计目的基因的DNA序列。

这个过程需要考虑到目的基因的功能和结构,以及在宿主生物体中的表达和调控情况。

在设计过程中,需要使用计算机辅助设计软件来优化基因序列,以提高其在宿主生物体中的表达水平和稳定性。

2. 合成基因序列。

一旦设计好目的基因的DNA序列,就需要使用化学合成或基因重组技术来合成目的基因的DNA序列。

目前,合成基因序列的技术已经非常成熟,可以通过化学合成或基因重组技术来合成几百到几千碱基对长度的DNA序列。

合成基因序列的质量和准确性对于后续的实验和研究至关重要。

3. 构建表达载体。

合成好目的基因的DNA序列之后,需要将其构建到适当的表达载体中。

表达载体是一种可以在宿主生物体中表达外源基因的DNA分子,通常是质粒或病毒。

在构建表达载体的过程中,需要考虑到目的基因的启动子、终止子和调控元件等,以确保目的基因在宿主生物体中能够正确地表达。

4. 转染或转化宿主生物体。

最后,构建好表达载体之后,需要将其转染或转化到宿主生物体中。

转染是指将表达载体引入到细胞中,而转化则是指将表达载体引入到整个生物体中。

通过转染或转化,目的基因就可以在宿主生物体中表达,从而实现对目的基因的研究和应用。

总结。

人工合成目的基因的方法是一项复杂而又重要的技术,它为基因工程和生物技术研究提供了重要的工具。

通过设计目的基因序列、合成基因序列、构建表达载体和转染或转化宿主生物体等步骤,可以实现对目的基因的人工合成和研究。

随着基因合成技术的不断发展,相信人工合成目的基因的方法将会在生物技术领域发挥越来越重要的作用。

《目的基因的获得》课件

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面对全球共同面临的生物技术挑战,国际 间的合作与交流将更加紧密,共同推动目 的基因技术的进步与应用。
THANKS.
《目的基因的获得》 ppt课件
contents
目录
• 目的基因的概述 • 目的基因的分离与纯化 • 目的基因克隆的方法 • 目的基因的应用与展望
目的基因的概述
01
目的基因的定义
目的基因
是指通过基因工程技术,人为设计和改造的特定基因,用于表达特定的蛋白质 或RNA分子。
目的基因的获取
是指通过各种方法,从生物体的基因组中分离出所需的目的基因的过程。
化学合成法在基因合成、基因治疗等 领域有广泛应用。
化学合成法的优点是速度快、效率高 ,适用于短片段基因的合成。但该方 法成本较高,对于长片段基因的合成 存在难度。
PCR技术
PCR技术是一种通过体外扩增特定DNA片段的技术,也称为聚合酶链式 反应。该技术可以在短时间内大量扩增目的基因,提高检测的灵敏度和 特异性。
目的基因的重要性
01
02
03
基础研究
目的基因可用于研究生物 体的生物学特性和分子机 制,有助于深入了解生命 本质。
生物技术
目的基因可用于构建基因 工程菌、细胞、植物和动 物模型,为生物技术的开 发和应用提供基础。
医学应用
目的基因可用于基因治疗 、药物研发和疾病诊断等 医学领域,有助于提高疾 病治疗效果和预防水平。
通过筛选和况,是一种有效的目的基因分离方法 。
化学合成法
化学合成法是一种通过化学手段合成 目的基因的方法。根据已知的基因序 列,利用化学合成技术合成目的基因 的全部或部分片段。
PCR技术的基本原理是利用一对引物,在DNA聚合酶的作用下,对目的 基因进行选择性扩增。PCR技术具有操作简便、特异性强、灵敏度高、

4第四章 目的基因的制备1

4第四章 目的基因的制备1

(3)双抗体免疫法分离编码蛋白的基因
原理:抗原、抗体结合 适用范围:适于分离某一真核蛋白质已被分离纯 化,且足以产生特定抗体的基因。
(4)酶促反转录法直接从特定mRNA分离基因 适用范围:主要用于合成分子质量较大,转录产物 mRNA易分离的目的基因。 原理:分离出目的基因的mRNA,再经RT-PCR合 成cDNA
克隆目的基因的基本战略
随机克隆供体细胞的全基因组DNA片段,然后通
过快速有效的筛选程序从众多克隆中分离出含有目
的基因的目的重组子,进而获得目的基因。
鸟枪法步骤
1.使用限制性内切酶将带 有目的基因的DNA链切成若
干小段。
2.再使用DNA连接酶将其整 合到质粒载体的基因中,并 转化受体细胞使其表达。 3.如果在某个细胞中得到
GGA CCTAG
Sal3AI的酶切末端 dATP、dGTP
利用大肠杆菌DNA聚合酶I Klenow片段将酶 切末端稍短的突出段部分补平,可有效防止 DNA片段自身连接成原基因组的结构,及载 体臂的自身连接,使噬菌体双臂仅能与单个 基因组DNA片段连接。
G
Xho I识别位点图4-4 不经分级 分离的构建例如,已知某目的基因位
于20kb的Sal3AI片段中,
将染色体DNA用Sal3AI切开
,琼脂糖凝胶电泳分离,
用刀片切下相当于18 - 22 kb大小区域内的凝胶块,
22 kb 18 kb
20 kb
从此凝胶块中回收DNA片段
,然后与载体进行拼接
Klenow片段
GATCC G
G CCTAG
GATCC AGG
用精密的密度梯度超速离心技术)
单链酶解法(富含GC的片段Tm高) 分子杂密度梯度离心法

化学方法合成目的基因

化学方法合成目的基因

化学方法合成目的基因
化学方法合成目的基因是通过合成化学技术将目标基因的DNA序列人工合成,以用于后续研究或应用。

具体的合成步骤包括:
1. 设计目标基因的DNA序列,并确定所需的合成长度。

2. 将目标基因的DNA序列转换为嵌合基因(chimeric gene)序列,通过添加适当的引物序列和限制性内切酶位点,便于后续的克隆和表达。

3. 使用化学合成技术,如固相合成或酶法合成,根据目标基因的DNA序列逐个合成基因的DNA片段。

在这个过程中,可以考虑引入一些修饰(如特定的限制性内切酶位点、启动子、标签等)来满足研究或应用的需要。

4. 对目标基因进行编辑和修饰,如优化启动子和终止子序列、核苷酸突变、插入或删除片段等,以满足特定的研究或应用需求。

5. 在合成完成后,通过测序验证合成的DNA序列的准确性。

6. 最后,将合成的目的基因进一步克隆入合适的载体中,如质粒、病毒载体或人工染色体等,以进行后续的表达和研究。

化学方法合成目的基因的优势包括制备速度快、灵活性高、定制性强,可以克服目标基因的复杂性和其他技术难题。

这种合成方法广泛应用于基因工程、合成生物学和药物开发等领域。

《目的基因的制备》课件

《目的基因的制备》课件

表达
让目的基因在目标生物体 中得到表达,产生所需的 蛋白质或产物。

常用的制备方法
1
PCR法
通过聚合酶链式反应扩增目的基因,需设计引物与模板DNA配对。
2
连接法
通过连接酶催化,将目的基因与载体DNA连接,形成重组DNA。
3
重组法
利用重组酶切割DNA,然后将目的基因嵌入到载体DNA中。
PCR法的制备步骤
重组法的制备步骤
1. 将目的基因和载体DNA以及重组酶一起反应。 2. 重组酶切割DNA,使目的基因与载体DNA形成黏性末端。 3. 将目的基因嵌入载体DNA中,即形成重组DNA。 4. 将重组DNA转化入宿主细胞,进行表达。 5. 检测表达产物的功能和纯度。
目的基因的应用
科学研究
目的基因的制备使得科学家可 以深入研究细胞、生物体和人 类基因等重要领域。
1. 设计引物,使其与目的基因的序列互补。 2. 提取模板DNA。 3. 设置PCR反应体系,包括引物、酶、酶缓冲液等。 4. 进行PCR扩增,包括变性、退火、延伸等步骤。 5. 检测PCR产物的纯度和大小。
连接法的制备步骤
1. 准备目的基因、载体DNA和连接酶。 2. 将目的基因与载体DNA进行切割,暴露黏性末端。 3. 用连接酶将目的基因与载体DNA连接。 4. 转化连接产物入宿主细胞,形成重组DNA。 5. 筛选含有目的基因的克隆,进一步分析。
医学研究
目的基因的制备有助于研究疾 病发生机制、疾病基因与药物 治疗的关系,推进医学进步。
农业应用
通过改良作物品种,提高产量 和抗病能力,目的基因的制备 对农业发展具有重要意义。
常见问题及解决方法
1 降低质量
使用高质量的试剂和操作规范可以减少目的基因制备过程中的质量问题。

目基因制备-基因文库法

目基因制备-基因文库法
36库克隆的是所有基因,包括未知物 外显子的基因组基因;从cDNA中获得的是经过剪切去除内 含子的基因。
不 同功能状态下表达差异的基因 。
应用 ◆ 研究细胞增殖分化机理 ◆ 细胞对外因的反应 ◆ 肿瘤等病因的分子机理
43/46
cDNA Is Reverse Transcribed from mRNA
5’
Reverse
transcription 3’
mature mRNA
3’ poly A tail
TTTT 5’
理论值
经验值
25kb(噬菌体)
理论值
经验值
45kb(粘粒)
理论值
经验值
大肠杆菌
4.6×106
460
2116
184
845
102
468
酿酒酵母
1.8×107
1800
8287
720
3313
400
1840
水稻
5.7×108
57000
262492
22800
104996
12667
58330

3.2×109
320000
目的基因
需要克隆的DNA片段。
编码某种蛋白质
研究某基因结构 和功能的关系
研究某基因与 疾病的关系
1/46
目的基因的获取/制备1. 基因 2. cDNA 3.人工合成
4.46基因组(genomic library)
3/46
基因组DNA 限制性内切酶
克隆载体所携带的所有基 因组DNA片段的集合.
克隆载体 重组DNA分子
受体菌 含重组分子的转化菌
genomic library

目的基因的制备和基因克隆的筛选PPT教案

目的基因的制备和基因克隆的筛选PPT教案
ardaddrtddrtpcrpcrestses原理与步骤酵母双杂交的原理与步骤分析讨论分析讨论试述分离和筛选目的基因的主要方法和原理试述分离和,从染色体DNA出发,直接克隆目的基 因非常困难。 高等生物具有大约104-5种基因,但在一定发育阶 段的单个细胞或个体中,仅15%左右的基因表达。可见由 mRNA出发反转录而产生的cDNA克隆,其复杂程度要比是同尾酶
I(5’GATC)牛牛文档分享4) 构建cosmid基生素标记,可在大
肠杆菌中复制;也含cos位点,可体外包装。重组Cosmid进 入大肠杆菌后,只按质粒DNA的方式复制,所得为30~45 kb);②载体分子 很小(~5 kb),便于插入片段的限制酶图谱分析。 缺点:①筛选困难;②重组效率低; ③不易贮存。牛牛文档分享
7.4 利用PCR 扩增目的基因
如果知道目的基因的全序列或其两侧序列,可合成一对引 物, 利用PCR有效地扩增出所需片段。为了克隆操作的方便或 保证克隆后基因的方向正确性,常常对引物的5’-端作修饰,如 限制酶切点,启动子序列或起始或终止密码。经过PCR扩增后 ,添加的序列最终可整合到新合成的产物中,便于下一步的重 组克隆和基因的表达和调控研究(图)。
N = ln(1 片段的出现概率,一般期望值为 99%; f是某种 mRNA的,cDNA克隆是某些不经过DNA中间体的RNA病毒( 如流感、脊髓灰质炎等病毒)基因组结构研究及有关基因的此法适用于已分离纯化且足以产生特定抗体的蛋白质。
多聚核糖 体制备
与一抗 保温
多聚核糖 体-一抗
多聚核糖 体-一抗体
-二抗
不连续蔗糖梯 度离心
纯化的多聚 核糖体-一抗
体-二抗
去除蛋白
特定 mRNA
cDNA
黄色葡萄球菌中的 protein A可以同IgG产生免疫反应而代替 第二抗体,由此发展出用protein A -Sepharose 4B作为亲和层析介 质,通过亲和层析分离特定的多聚核糖体的技术想的基因组:“全”,克隆群体包含基因组的所有

目的基因的制备方法

目的基因的制备方法

目的基因的制备方法1. 目的基因合成法:目的基因合成法是一种通过化学合成的方式来制备目的基因的方法。

该方法通常用于制备较短的目的基因(小于1000bp),优点是速度快,产量高,并且可以轻松地对目的基因进行修改。

在该方法中,目的基因的序列首先被设计并确定,然后通过化学合成的方式进行合成。

通常将该序列分成几个较短的片段,并逐一地进行合成和连接,直到完整的目的基因被制备出来。

2. PCR扩增法:PCR扩增法是一种广泛应用于制备目的基因的方法。

该方法利用特定引物的作用下,在体外反应体系中将目的基因的DNA序列扩增至所需的数量。

优点是产量高,适用于中等长度的目的基因,且可以进行定向的修饰。

在该方法中,首先设计引物,确定PCR反应体系中目的基因的起始和终止位置。

然后,通过PCR扩增反应,将模板DNA中的目的基因序列扩增至所需数量。

通过纯化和测序等处理,制备出干净的目的基因。

3. 基因克隆法:基因克隆法是将目的基因分子克隆至载体DNA上的一种方法。

该方法通常适用于较长的目的基因(大于1000bp),优点是产量高,重复性好,并且可以进行定向的修饰。

在该方法中,需准备一种能够接受目的基因的载体DNA,并将其线性化。

然后,在体外反应体系中,将目的基因的DNA序列与线性化载体DNA连接,形成重组DNA。

通过将重组DNA转化至感受态细胞中并筛选,制备出所需的目的基因。

4. 基于CRISPR技术的编辑法:基于CRISPR技术的编辑法是在生物体内或外对目的基因进行编辑的方法。

该方法利用CRISPR-Cas9等系统以及其引导RNA的作用,直接在目的基因序列中进行特定断裂和编辑。

优点是精度高,易于实现定向编辑。

在该方法中,首先需要设计合适的引导RNA序列,并在细胞内或外表达Cas9蛋白,以引导Cas9与引导RNA结合并特异性切割目的基因的DNA序列。

然后,在切割的断口处,可将外源DNA序列转化进去,实现目的基因的定向编辑。

5. 手工组装法:手工组装法是一种将片段PCR产物或化学合成的短片段组装成完整目的基因的方法。

目的基因的制备

目的基因的制备

和固相合成两种形式。前者操作繁琐,基本上已淘汰;后
者反应中间物的分离程序简便,DNA合成仪就是根据固
相亚磷酸三酯法原理设计的
2019/5/3
12
化学合成的单元操作
DMT: 二甲氧基三苯甲基
DMT O
DMT O
CH2 O G
HH
H
H
OH
激活
CH2 O G
HH
H
H
OH
Me O P
Me N Me
CH CH
2019/5/3
11
1.2.2 化学合成的单元操作
化学合成DNA的实质是按照序列要求将脱氧核苷酸单体 一个个接上去,每接一个单体就是一个循环反应,包括: 基团保护、分离、缩合、分离、去保护五大操作单元。
从反应机理上来讲,DNA化学合成有磷酸二酯法、
磷酸三酯法、亚磷酸三酯法;具体操作过程又有液相合成
2019/5/3
第一节 目的基因的制备
26Biblioteka 2)连接反应的效率 连接反应的效率和连接产物的组成与DNA末端的特性、 DNA末端的浓度以及所用的连接酶量有关。
平末端连接反应的效率相对较低,它需要较高浓度的平 末端、较大的连接酶量、较低浓度的ATP以及不能有象 亚精胺一类的多胺。
在连接反应中加入15%的PEG 8000或1~1.5pmol/L 氯化六氨合钴等浓缩剂可极大地促进平末端反应的连接 速度,同时可改变不同连接产物的比例,使连接产物增2019/5/3
第一节 目的基因的A或mRNA 在高度分化的生物体中,不同组织和细胞在不同时段
的mRNA重叠区。 第二 保证DNA片段大小均一。 超声波处理后的DNA片段呈平头末端,需加装人工接头。 部分酶切法一般选用四对碱基识别序列的限制性内切酶,这样 DNA酶解片段的大小可控。 连接前,上述处理的DNA片段必须根据载体的装载量进行分级分 离,以杜绝不相干的DNA片段随机连为一体。

目的基因的名词解释制备方法制备流程

目的基因的名词解释制备方法制备流程

目的基因的名词解释|制备方法|制备流程目的基因的名词解释把需要研究的基因称为目的基因。

(一般把需要分析的基因称靶基因,在基因克隆过程中有时两者均称为插入基因,有时三者含义相近。

所以有时有些书本上也笼统的称“用限制性核酸内切酶切割目的基因(靶基因)”)。

目的基因的制备方法从细胞核中直接分离简单的原核生物目的基因可从拟核中直接分离得到,但人类的基因分布在23对染色体上,较难从直接法中得到。

直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”,又叫“散弹射击法”。

这种方法有如用猎枪发射的散弹打鸟,无论哪一颗弹粒击中目标,都能把鸟打下来。

鸟枪法的具体做法是:用限制酶(即限制性内切酶)将供体细胞中的DNA切成许多片段,将这些片段分别载入运载体,然后通过运载体分别转入不同的受体细胞,让供体细胞所提供的DNA(外源DNA)的所有片段分别在受体细胞中大量复制(在遗传学中叫做扩增),从中找出含有目的基因的细胞,再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。

如许多抗虫,抗病毒的基因都可以用上述方法获得。

用“鸟枪法”获取目的基因的优点是操作简便,缺点是工作量大,具有一定的盲目性。

染色体DNA的限制性内切酶酶解II型限制性内切酶可专一性地识别并切割特定的DNA顺序,产生不同类型的DNA末端。

若载体DNA与插入的DNA片段用同一种内切酶消化,或靶DNA与载体DNA末端具有互补的粘性末端,可以直接进行连接。

DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——黏性末端和平末端。

当限制酶在识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时,产生的是黏性末端,而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时,产生的则是平末端。

人工体外合成简短的目的基因可在了解DNA一级结构或多肽链一级结构氨基酸编码的核苷酸序列的基础上人工合成。

用逆转录酶制备cDNA大多数的目的基因是由mRNA合成cDNA(反转录DNA)得到。

从RNA入手,先从细胞提取总RNA,然后根据大多数真核mRNA含有多聚腺嘌呤(polyadenylic acid ,polyA)尾的特点,用寡聚dT纤维素柱将mRNA分离出,以mRNA为模板,在多聚A尾上结合12-18个dT 的寡聚dT片段,作为合适的起始引物,在逆转录酶作用下合成第一条。

人工合成目的基因的方法

人工合成目的基因的方法

人工合成目的基因的方法人工合成目的基因是一种重要的生物技术手段,可以通过对基因序列进行设计、合成和调控,实现对目的基因的精准操控和改造。

本文将介绍人工合成目的基因的方法,包括基因设计、合成和调控等方面的内容。

首先,基因设计是人工合成目的基因的第一步。

在进行基因设计时,需要明确目的基因的功能和特性,对其进行分析和评估。

通过生物信息学工具,可以对目的基因进行序列比对、结构预测和功能预测,从而确定最适合的基因序列。

此外,还需要考虑目的基因在宿主生物体中的表达水平和调控机制,以便后续的合成和调控工作。

其次,基因合成是人工合成目的基因的关键步骤。

基因合成是指通过化学合成的方法,按照设计好的基因序列,合成出相应的DNA片段。

目前,基因合成技术已经非常成熟,可以通过化学合成或基因组编辑等手段,实现对目的基因的快速、精准合成。

在进行基因合成时,需要注意合成片段的长度、纯度和稳定性,以确保后续的转染和表达效果。

最后,基因调控是人工合成目的基因的重要环节。

基因调控是指通过转染、转化或编辑等技术手段,将合成的目的基因导入到宿主生物体中,并实现对其表达水平和时空调控。

在进行基因调控时,需要选择合适的载体和转染技术,确保目的基因能够稳定表达并发挥其功能。

此外,还需要考虑基因表达的调控策略,如启动子的选择、转录因子的调控和信号通路的调节等,以实现对目的基因的精准调控。

综上所述,人工合成目的基因的方法包括基因设计、合成和调控三个关键步骤。

通过对目的基因的精准设计、快速合成和有效调控,可以实现对基因功能的精准操控和改造,为生物技术研究和应用提供重要的技术支持。

希望本文所介绍的方法能够为相关领域的科研工作者提供参考和借鉴,推动人工合成目的基因技术的进一步发展和应用。

目的基因的制备

目的基因的制备

SV40基因组的结构
2)重复基因
在某些生物基因组中,某些基因存在多个拷贝的 现象 * 真核生物基因组中组蛋白基因
3)加倍基因
同一细胞中至少含有两套完全或基本相同的基因
* 高等生物含有两倍以上的染色体 * 细菌质粒DNA * 蓝藻染色体
4)基因重排
在生物的发育过程中,同一基因簇中的基因在 不同的细胞中的排列顺序发生改变的现象.它与 细胞功能的分化 library):某种生物基因 组的全部遗传信息通过克隆载体储存于某一受体 菌的群体中,这个群体就称为该生物基因组的文 库。 目的:a)分离有用的目的 基因 b)保存某种生物的全部基因
1) 原核生物基因组DNA的提取 染色体DNA 质粒DNA pUC载体系统:制备的基因组片段 >100 kb *采用常规的基因组DNA的制备方法 载体系统:制备的基因组片段>200 k bp *采用常规的基因组DNA的制备方法 要求:制备的DNA的长度为100-200kb, 防止在制备过程中的机械断裂
目的基因的制备 第一节 目的基因 1. 基因的组成
基因:染色体上具有遗传功能的DNA片段, 它包括结构基因和相关的调控序列。
磷酸 脱氧 核糖
T
目的基因:决定生物的优良性状、具有应用价 值或应用前景,并被用于构建物种新特性的基 因。 结构基因:包括从5’端mRNA转录位点开始到3’ 端mRNA转录终止信号结束的全部功能单位。这 些功能单位包括:转录启动区、核糖体识别和 结合区、编码区(起始密码,开读框、终止密 码)、转录终止区。
•编码区: 翻译起始密码(ATG):位于SD序列后4-9bp 多肽链编码区: 翻译终止密码(TAG,TGA,TAA):某些基因后 面只有一个终止密码,某些基因后面有两个终止 密码.

人工合成目的基因的大致过程(1)

人工合成目的基因的大致过程(1)

⼈⼯合成⽬的基因的⼤致过程(1)
如果⼰知某种基因的核苷酸序列,或根据某种基因产物的氨基酸序列推导出了该多肽编码基因的核苷酸序列,就可以利⽤DNA合成仪通过化学合成原理合成⽬的基因。

利⽤该法合成的基因有rGH释放抑制因⼦基因、胰岛素原基因及⼲扰素基因等。

化学合成DNA与细胞中DNA分⼦的合成不同,化学合成DNA分⼦是把新的脱氧核糖核苷酸加到DNA链的5'羟基末端,与所在细胞中DNA分⼦合成的⽅向恰恰相反。

整个DNA的化学合成过程可以在⼀个反应柱上连续进⾏,并且可对合成过程进⾏计算机控制。

⽬前,⼀般都采⽤β-⼄腈亚磷酸胺化学合成法,使⽤全⾃动合成仪,将⼀个个不同的单核苷酸按照需要连接起来再经脱保护基处理、纯化,获得⼀个特定的DNA⽚段。

Oligo DNA合成是由3' 向5'进⾏合成的,⼀般3'端的第⼀个碱基结合在Glass单体(CPG)上。

对在CPG单体上附加的第⼀个碱基进⾏脱保护(DMT基)反应,⽤以准备附加下⼀个新的碱基。

活化新的碱基,准备和前⼀个碱基进⾏反应。

第⼆个碱基附加反应到第⼀个碱基上。

把第⼀个碱基即没有和第⼆个碱基反应上的部分(反应失败部分)加帽封死(Capping反应),不让其进⾏进⼀步延伸反应。

对第⼆个碱基和第⼀个碱基的连接部分进⾏氧化反应,使3价磷变成5价磷,使合成产物变得更加稳定。

循环往复⾄合成结束,然后从CPG单体上⽤氨⽔切离合成好的OligoDNA。

为了保证DNA化学合成的产量,要求每步的效率都在98%以上,所以在反应过程中要对偶联效率加以监控。

常⽤的⽅法是利⽤分光光度计检测在每步反应中脱下的三苯甲基的浓度,从⽽推算出反应的效率。

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• The digested DNA molecules are run on agarose electrophoresis for which a suitable range of lengths of DNA pieces are isolated and ligated to vector plasmids. Statistically, 99% of the genes will be incorporated into the plasmids. The plasmids then can be taken up by suitable hosts.
的磁珠加入到总
RNA中,再用磁 铁收集磁珠,最 后洗出mRNA。
(2)合成第一链cDNA oligo(dT)与mRNA的poly(A)结合可以作为合成第一
链cDNA的引物.在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板,
以oligo(dT)为引物模板合成cDNA,形成RNA-DNA杂交 分子。这种合成第一链cDNA的方法又称为利用 oligo(dT)引导的cDNA合成法。
• The hosts are kept in liquid media and can be frozen at -80°C for a long period of time. Usually the hosts are bacteria that do not contain any plasmids so as to be sensitive to 是在一系列酶的作用下,使总
poly(A) RNA制剂转变成双链cDNA群体,并插入到适当
的载体中,然后再转化大肠杆菌细胞。基本手段。
(1)分离细胞总RNA,然后从中纯化出poly(A) RNA
原理
• 在真核细胞中,大部分mRNA的3’末端都具有 poly(A)尾。
5’ cap
(AAAAAAAAAA)n
• oligo (dT) can be bound to the poly(A) tail and used to recover the mRNA.
• 通过寡聚(dT)
纤维素柱 • 将结合着(dT)
当目的基因在某一细胞类是小麦中的一种重要的营养蛋白,在发育 的小麦种子中,编码醇溶蛋白的基因高水平表达。这
些细胞总mRNA的30%是麦醇溶蛋白的mRNA。显然,如
果我们从小麦种子中克隆mRNA,将会得到大量特异表
达的麦醇溶蛋白基因的克隆。2.2 cDNA(cDNA library)的构建
cDNA(cDNA library),将纯化的某种生物的 特定发育阶段或组织的mRNA,经反转录酶作用合 成双链的DNA群体,同适当的载体分子重组之后转 定的发 育阶段特定组织或器官中表达随机地克隆着某种生物、组织、器官或细胞类型 的所有的DNA片段而构成的克隆集合体。在理想的
情况下,它应包含有该生ry)
• The DNA molecules of an organism in interest are isolated. The DNA molecules are then partially digested by an endonuclease restriction enzyme. Sometimes, the DNA molecules are digested to different lengths of time in order to ensure that all the genes have been digested to manageable sizes.
• The central dogma of molecular biology outlines that in synthesizing proteins, DNA is transcribed into mRNA, which is translated into protein. One difference between eukaryotic and prokaryotic genes is that eukaryotic genes can contain introns (intervening sequences), which are not coding sequences, and must be spliced out of the RNA primary transcript before it becomes mRNA and can be translated into protein. Prokaryotic genes have no introns, so their RNA is not subject to splicing.
• 用质粒(pBR322)克隆目的基因(1.5kb)需要 有9×106克隆才能汇集人基因组全部DNA序列;若 用λ噬菌体载体可少到9×105, 而要用柯斯质粒将40kb目的 基因片断所需要重组体克隆数可降到3.5×105左 右,均可满足建库要求。
对细菌、酵母和真菌来讲,一个完整的基因组文
库所需的克隆数还是在可操作的范围内的定出目的克隆,工作量是相当大
的。这时可library
2.1 cDNA • In genetics, complementary DNA (cDNA) is DNA synthesized from a mature mRNA template in a reaction catalyzed by the enzyme reverse transcriptase. cDNA is often used to clone eukaryotic genes in proka片段平均长
实际克隆数
1975年L.C
N=ln( 1出现概率 f:插入片段大小/全基因组大小的比值
• Often it is desirable to express eukaryotic genes in prokaryotic cells. A simplified method of doing so would include the addition of eukaryotic DNA to a prokaryotic host, which would transcribe the DNA to mRNA and then translate it to protein. However, as eukaryotic DNA has introns, and since prokaryotes lack the machinery to splice them, the splicing of eukaryotic DNA must be done prior to adding the eukaryotic DNA into the host.
三、基因的化学合成一、从基因中获得目的基因1、基因( Gene library ) 1.1 定义
A gene library, also called genomic library, is a population of host bacteria, each of which carries a DNA molecule that was inserted into a cloning vector, such that the collection of cloned DNA molecules represents the entire genome of the source organism. A gene library is also called gene bank.
⑶ DNA片段与载体的连接包装
• 常用载体:粘性质粒,λ噬菌体,酵母人工染色体
• ①基因组DNA +粘性质粒——重组DNA——转化细菌
• ②基因组DNA + λ噬菌体 ——重组DNA—包装成噬 菌体——感染细菌 1个克隆含有基因组的某个片段,整个克隆群体就包 含基因组的.5 ×103=2×106
In(1-0.99)
实际克隆数 :
N = ——————————————— = 9.2×106 In (1-1.5×103/3×109)
生物体是由很多不同类型的细胞组成的,如神经细 胞、血细胞、肝细胞等。每种细胞都含有相同数目基 因,但不同类型的细胞所表达的基因是有差别的。 因为在任何一种细胞中都只有部分基因得到表达,
我们可以利用这一事实来制备cDNA:制作的起始材料不再是DNA而是信使RNA(mRNA)。由于只有 那些被表达的基因会被转录成mRNA,因此以mRNA为材 料所得到的克隆将只包含细胞所有基因的一部分。
• The process of subdividing genomic DNA into clonable element and inserting them into host is called creating a library, a clone bank or a gene bank. A complete library of host cell will contain all of the genomic DNA of the source organism.
基因工程的操作包含以下步骤: 获得目的基因 构造重组 DNA 分子 转化或转染 表达 蛋白质产物的分离纯化
第二讲 目的基因的制备
需要克隆的DNA片 段
编码某种蛋白质
ห้องสมุดไป่ตู้研究某基因与 疾病的关系
研究某基因结构 和功能的关基因
• This DNA which was made as a complementary to the RNA is called complementary DNA (cDNA). To obtain expression of the protein encoded by the eukaryotic cDNA, prokaryotic regulatory sequences would also be required (e.g. a pro取哺乳动物细胞染色体DNA(酚抽提法) ⑵制备全部基因组的DNA片断 ①机械断裂法 用超声波或高速搅拌DNA溶液,断 裂片段两端没有与克隆载体匹配的粘末端, 因此插 入载体之前还需要进行修饰加工,少用 ②限制性内切酶降解(鸟枪法) 过去用EcoRⅠ,现 在用Sau3A,断裂片段两端有与克隆载体匹配的粘 末端,可以直接与处理过的载体连接。
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