DNA重组与克隆总结
基因重组知识点总结
基因重组知识点总结一、基因重组的原理基因重组的原理是在DNA分子水平上,通过切割和重组DNA的不同片段,形成新的DNA 序列。
基因重组可以实现DNA片段的互换、合并、删除或插入操作,从而改变DNA的序列,并且产生新的基因组合。
基因重组的原理主要涉及到DNA的结构、酶的作用和DNA片段的互补配对等方面。
1. DNA的结构DNA是由四种碱基(腺嘌呤A、胞嘧啶T、鸟嘌呤G、胞嘧啶C)组成的双链分子,它的结构在空间上呈现出双螺旋的形态。
每一条DNA链都由磷酸和脱氧核糖组成,而这些单元组成了DNA的主干。
而碱基对(A-T、G-C)则连接了两条DNA链,形成了DNA的双链结构。
2. 酶的作用在基因重组的过程中,酶起着至关重要的作用。
例如,核酸酶能够切割DNA分子,使得DNA的特定区域被切割成不同的碱基序列;而连接酶则能够将不同的DNA片段连接起来,形成新的DNA序列。
此外,一些重组酶还可以通过其催化作用来促进DNA分子的重组。
这些酶的作用在基因重组的过程中起着关键的作用。
3. DNA片段的互补配对在DNA重组的过程中,DNA分子的互补配对起着非常重要的作用。
DNA的双链结构使得其具有互补配对的性质,即A会与T形成氢键,而G则会与C形成氢键。
这种互补配对性质使得DNA片段能够通过互补配对的方式进行连接或重组。
综上所述,基因重组的原理涉及到DNA的结构、酶的作用和DNA片段的互补配对等方面。
通过这些原理,我们可以实现DNA分子中某一段DNA片段的与同一DNA分子或不同DNA分子中的另一段DNA片段重新组合成新的DNA序列。
二、基因重组的方法基因重组的方法主要包括DNA重组、基因克隆、基因组编辑和CRISPR-Cas9等。
这些方法可以分别用于不同的应用领域,并且在现代生物技术中有着重要的价值。
1. DNA重组DNA重组是指通过DNA片段的切割和重组来形成新的DNA序列。
这一方法主要依赖于核酸酶的切割作用和连接酶的连接作用。
基因克隆的原理
基因克隆的原理基因克隆是一种重要的生物技术手段,可以通过复制和传递DNA 分子,实现对特定基因的扩增和增殖。
基因克隆的原理是利用DNA 重组技术,将所需基因的DNA片段插入到载体DNA上,然后将重组的DNA转化到宿主细胞中进行复制和表达。
基因克隆的过程可以分为DNA分离、DNA切割、DNA连接和DNA转化等几个步骤。
需要从源生物体中提取目标基因所在的DNA。
DNA分离是基因克隆的第一步,通常使用细菌或真菌等生物作为DNA的来源。
提取DNA的方法有很多种,常见的有碱裂解法和酚氯仿法等。
这些方法能够将DNA从细胞中释放出来,获得纯净的DNA溶液。
接下来,通过DNA酶切割技术将目标基因从DNA中剪切出来。
DNA酶切割是基因克隆的关键步骤,通过使用特定的限制性内切酶,可以将DNA分子切割成特定的碎片。
限制性内切酶能够识别特定的DNA序列,并在特定的酶切位点上切割DNA,产生具有粘性末端的DNA片段。
然后,将目标基因与载体DNA进行连接。
载体是一种能够自我复制的DNA分子,可以将目标基因插入到载体中进行复制和表达。
常用的载体有质粒、噬菌体和人工染色体等。
连接的方法有多种,常见的是使用DNA连接酶将目标基因与载体DNA连接起来。
连接后的DNA分子称为重组DNA。
将重组DNA转化到宿主细胞中。
转化是指将重组DNA导入到宿主细胞中,使其能够进行复制和表达。
常用的转化方法有热激法、电穿孔法和化学法等。
转化后,宿主细胞将能够复制和表达重组DNA 中的目标基因。
基因克隆技术的应用非常广泛。
通过基因克隆,可以获得大量目标基因的DNA,用于研究基因的结构和功能,以及开发新的药物和治疗方法。
此外,基因克隆还可以用于制备重组蛋白、产生转基因生物和进行基因治疗等领域。
总结起来,基因克隆的原理是利用DNA重组技术将目标基因插入到载体DNA中,然后将重组DNA转化到宿主细胞中进行复制和表达。
基因克隆技术的应用非常广泛,对于研究基因和开发生物技术具有重要意义。
基因工程知识点总结归纳(更新版)
基因工程绪论1、克隆(clone):作名词:含有目的基因的重组DNA分子或含有重组分子的无性繁殖。
作动词:基因的分离和重组的过程。
2、基因工程(gene engineering):体外将目的基因插入病毒、质粒、或其他载体分子中,构成遗传物质的新组合,并使之掺入到原先没有这些基因的宿主细胞内,且能稳定的遗传。
供体、受体和载体是基因工程的三大要素。
3、基因工程诞生的基础三大理论基础:40年代发现了生物的遗传物质是DNA;50年代弄清楚DNA 的双螺旋结构和半保留复制机理;60年代确定遗传信息的遗传方式。
以密码方式每三个核苷酸组成一个密码子代表一个氨基酸。
三大技术基础:限制性内切酶的发现;DNA连接酶的发现;载体的发现3、基因工程的技术路线:切:DNA片段的获得;接:DNA片段与载体的连接;转:外源DNA片段进出受体细胞;选:选择基因;表达:目的基因的表达;基因工程的工具酶1、限制性内切酶(restriction enzymes):主要是从原核生物中分离纯化出来的,是一类能识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列,并由此切割DNA双链的核酸内切酶。
2、限制酶的命名:属名(斜体)+种名+株系+序数3、II型限制性内切酶识别特定序列并在特定位点切割4、同裂酶:来源不同,其识别位点与切割位点均相同的限制酶。
5、同尾酶:来源不同,识别的靶序列不同,但产生相同的黏性末端的酶形成的新位点不能被原来的酶识别。
6、限制性内切酶的活性:在适当反应条件下,1小时内完全酶解1ug特定的DNA 底物,所需要的限制性内切酶的量为1个酶活力单位。
7、星号活性:改变反应条件,导致限制酶的专一性和酶活力的改变。
8、DNA连接酶的特点:具有双链特异性,不能连接两条单链DNA分子或闭合单链DNA,连接反应是吸能反应,最适反应温度是4至15度,最常用的是T4连接酶。
9、S1核酸酶:特异性降解单链DNA或RNA。
10、RNAH降解与DNA杂交的RNA,用于cDNA文库建立时除去RNA以进行第二链的合成。
生物基因工程知识点总结
生物基因工程知识点总结一、概述生物基因工程是指利用生物学、生物化学、分子生物学等多学科知识和技术手段对生物体的基因进行改造和调控的科学技术。
通过对基因的修饰、转移和表达,可以改变生物体的遗传特性,实现对生物体的功能和性状的改良。
生物基因工程在农业、医药、环境保护等领域具有广泛的应用前景。
二、基因工程的主要技术1.重组DNA技术重组DNA技术是指利用DNA分子重组、剪接和合成等手段,将来自不同生物体的DNA片段进行组合,构建新的DNA分子。
重组DNA技术的核心是DNA的克隆,包括DNA片段的插入、DNA连接和DNA复制等步骤。
重组DNA技术为基因工程的实施提供了基础和工具。
2.基因克隆技术基因克隆技术是指通过重组DNA技术将目标基因从一个生物体中提取并扩增,然后将其插入到另一种生物体的染色体中,使目标基因在新的宿主中得到表达。
基因克隆技术可以用于基因的纯化、基因的表达以及基因功能的研究等方面。
3.基因转导技术基因转导技术是指将外源基因导入到目标细胞或生物体中的技术。
常用的基因转导技术包括病毒介导的基因转导、质粒介导的基因转导和基因枪介导的基因转导等。
基因转导技术可以用于将特定基因导入到细胞中,实现基因表达或基因敲除等目的。
4.基因编辑技术基因编辑技术是指通过直接修改生物体的基因组,实现对基因的精确编辑和修饰。
常用的基因编辑技术包括CRISPR-Cas9系统、TALEN 和ZFN等。
基因编辑技术可以实现基因的插入、删除、修改和替换等操作,用于研究基因功能和治疗基因相关疾病具有重要意义。
三、应用领域1.农业领域生物基因工程在农业领域的应用主要包括转基因作物的培育和农业生物技术的开发。
转基因作物通过引入抗虫、抗病、抗逆性等基因,提高作物的产量和品质,降低农药使用量,改善农业生产环境。
农业生物技术的开发包括农业生物育种、无性繁殖和抗病虫害等方面的技术创新。
2.医药领域生物基因工程在医药领域的应用主要包括基因药物的研发和基因诊断技术的应用。
DNA分子克隆技术(也称基因克隆技术)
DNA分子克隆技术(也称基因克隆技术):在体外将DNA分子片段与载体DNA片段连接,转入细胞获得大量拷贝的过程中DNA分子克隆(或基因克隆)。
其基本步骤包括:制备目的基因→将目的基因与载体用限制性内切酶切割和连接,制成DNA重组→导入宿主细胞→筛选、鉴定→扩增和表达。
载体(vecors)在细胞内自我复制,并带动重组的分子片段共同增殖,从而产生大量的DNA分子片段。
主要目的是获得某一基因或NDA片段的大量拷贝,有了这些与亲本分子完全相同的分子克隆,就可以深入分析基因的结构与功能,随着引入的DNA片段不同,有两种DNA库,一种是基因组文库(genomic library),另一种是cDNA库。
载体所谓载体是指携带靶DNA片段进入宿主细胞进行扩增和表达的工具。
细菌质粒是一种细菌染色体外小型双链环状结构的DNA,分子大小为1-20kb,对细菌的某些代谢活动和抗药性表型具有一定的作用。
质粒载体是在天然质粒的基础上人工改造拼接而成。
最常用的质粒是pBR322。
基因库的建造含有某种生物体全部基历的随机片段的重组DNA克隆群体,其含有感光趣的基因片段的重组子,可以通过标记探针与基因库中的重组子杂交等方法而筛选出来,所得到的克隆经过纯化和扩增,可用于进一步的研。
其主步骤包括:(1)构建基因库迅速的载体;(2)DNA片段的制备;(3)DNA片段与载体DNA 的连接;(4)包装和接种。
cDNA库的建造是指克隆的DNA片段,是由逆转录酶自mRNA制备的cDNA。
cDNA库包括某特定细胞的全部cDNA克隆的文库,不含内含子。
特异基因的筛选常用的方法有:(1)克隆筛选即探针筛选法;(2)抗体检测法,检测其分泌蛋白质来筛选目的基因;(3)放射免疫筛选法,查出分泌特异抗原的基因;(4)免疫沉淀法,进行特异基因的筛选。
核酸序列测定DNA的碱基序列决定着基因的特性,DNA序列分析(测序,sequencing)是分子生物学重要的基本技术。
第十三单元 重组DNA技术
【执业】1.限制性内切酶是一种
A.核酸特异的内切酶
B. DNA特异的内切酶
C.DNA序列特异的内切酶
D.RNA特异的内切酶
E.RNA序列特异的内切酶
答案:C
【执业】2.限制性内切酶的作用是
A.特异切开单链DNA
B.特异切开双链DNA
C.连接断开的单链DNA
D.切开变性的DNA
E.切开错配的DNA
答案:B
二、发展新药物
利用基因工程技术生产有药用价值的蛋白质、多肽产品已成为当今世界上的一项重大产业。目前已经或正投入市场的基因工程产品有胰岛素、生长素、促红细胞生成素、因子VIII、白介素-2、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子、肥大细胞生长因子及白血病抑制因子等。
三、DNA诊断
DNA诊断又称基因诊断,目前已发展成为一门独具特色的诊断学科——DNA诊断学。DNA诊断是利用分子生物学及分子遗传学的技术和原理,在DNA水平上分析、鉴定遗传性疾病所涉及的基因的置换、缺失或插入等突变。目前用于DNA诊断的方法很多,但其基本过程相似:首先分离、扩增待测的DNA片段,然后利用适当的分析手段,区分或鉴定DNA的异常。目前广泛用于待测基因的分离及扩增技术是PCR技术,其次是连接酶链反应。常用的DNA分析手段有限制性片段长度多态性(RFLP)、单链构象多态性(SSCP)、核酸分子杂交、变性梯度胶电泳、核酸酶A技术以及DNA序列分析等。
五、遗传病的防治
受累疾病基因克隆不仅为医学家提供了重要工具,使他们能深入地认识、理解一种遗传病的发生机制,为寻求可能的治疗途径、预测疗效提供了有力手段;更重要的是可以利用这成果进行极有意义的产前诊断,而后通过治疗技巧与治疗、预防能力的结合,从根本上杜绝遗传性疾病的发生和流行。
DNA重组(DNA recombination)技术:DNA重组与鉴定-1
DNA重组(DNA recombination)技术:DNA重组与鉴定-1重组DNA是在体外用限制性内切酶,将不同来源的DNA分子进行特异地切割,获得的目的基因或DNA片段与载体重新连接,从而组成一个新的DNA杂合分子。
重组的DNA分子能够通过一定的方式进入相应的宿主细胞,在宿主细胞中进行无性增殖,获得大量的目的基因或DNA片段,此过程称基因克隆。
重组的DNA分子也能够在宿主细胞中进行表达,获得相应的蛋白质的表达。
一、DNA重组重组DNA分子的构建所需的目的基因或DNA片段可来自基因组DNA、cDNA以及人工合成的DNA片段;载体最常用的是质粒、噬菌体及逆转录病毒等;它们在限制性内切酶的作用下,可形成粘性末端或平齐末端,在DNA连接酶的作用下可连接成一个DNA 重组体。
(一)目的DNA片段与载体的连接主要目的是获得某一基因或DNA片段的大量拷贝,有了这些与亲本分子完全相同的分子克隆,就可以深入分析基因的结构与功能,并可达到人为改造细胞及物种个体遗传性状的目的。
DNA克隆的一项关键技术就是DNA重组技术,所谓DNA重组,就是指把外源目的基因“装进”载体过程,即DNA的重新组合。
这种重新组合的DNA叫做重组体,因为是由两种不同来源的DNA组合而成,所以又称异源嵌合DNA。
载体在DNA克隆中是不可缺少的,目的基因片段与之共价连接形成重组体后,才能进入合适的宿主细胞内进行复制和扩增。
作为载体DNA分子,必须具有能够在某些宿主细胞中独立地自我复制和表达能力,这样,外源目的基因装入该载体后,才能在载体的带动下一起复制,达到无性繁殖的目的;载体分子不宜过大,以便于DNA体外操作,同时载体DNA与宿主核酸应容易分开,便于提纯;载体上应具有两个以上的容易检测的遗传标记,以区分阳性重组分子和阴性重组分子。
选择性标记包括抗药性基因、酶基因、营养缺陷型及形成嗜菌斑的能力等;载体应该具有多个限制性内切酶的单一切点,以便从中选出一种酶,使它在目的基因上没有切点,保持目的基因的完整性。
重组DNA-分子克隆技术
重组DNA技术 Recombinant DNA Techniques
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主要内容
CONTENTS
基本知识
实验流程
实验操作
01
相关问题
02
03
04
克隆与克隆化
01
克隆:指同一副本或拷贝的集合
02
克隆化:获取同一拷贝的过程称为克隆化。
03
分子克隆:为某一研究目的,从众多不同的分子群体中分离的某一感兴趣分子,继而经无性繁殖(扩增)产生的很多相同分子的集合。
粘端连接
CCGG CCGG
GGCC GGCC
CGG C
C GGC
CGG C
C GGC
08
上幸存并形成菌落。
09
标志补救:若克隆的基因能够在宿主菌
01
表达,且表达产物与宿主菌的营养缺陷
02
互补,那么就可以利用营养突变菌株进
03
行筛选,这就是标志补救筛选。
04
01
挑取单菌落,于液体培养基中培养;
03
对质粒进行限制性内切酶酶切;
05
根据酶切产物的大小,鉴定阳性克隆。
02
收集菌体,提取纯化质粒;
在有模板DNA、引物及dNTP存在时,向
DNA合成体系中引入热稳定的Taq DNA聚
合酶。反应体系经变性、退火及扩增循环
自动。反复进行感兴趣DNA片段的酶促合
成,使目的基因按指数增长。
变性、退火、延伸三步曲
变性:双链DNA解链成为单链DNA
退火:部分引物与模板的单链DNA的特定互
补部位相配对和结合
04
琼脂糖凝胶电泳检测;
酶切和电泳
挑取平板上生长的单菌落直接进行PCR;
生物学中的克隆技术
生物学中的克隆技术克隆技术是指通过人工手段复制一个生物体或者组织,使其与原始生物体或组织有相同的基因信息。
自从福尔摩斯猫被克隆成功以来,克隆技术在生物学领域中引起了广泛关注。
克隆技术是如何工作的?生物克隆主要分为两类:重组DNA克隆和细胞克隆。
重组DNA克隆是指将DNA分子插入到外源产品中,使其可以复制。
细胞克隆是指将单个细胞克隆到多个相同的细胞中。
重组DNA克隆需要切割目标DNA,将其实验室中的DNA构建体中插入,并利用一个载体复制、扩增新的重组DNA。
这样就可以制备许多相同的DNA分子。
这种方法在DNA检测和分析、药物研发和生物工程中非常有用。
而细胞克隆则是一种相对复杂的过程。
它涉及到细胞分裂、细胞增殖和细胞分化的一系列生物学机制。
细胞克隆分为两种形式:自然克隆和人工克隆。
自然克隆是指自然界中出现的两个或多个个体具有相同的基因组。
如同卵双生子之间的基因相同,它们的DNA序列是一样的。
人工克隆指在实验室中制备并复制某个个体的基因组。
这可以通过两种方式实现:核移植和细胞分裂。
核移植涉及从个体中获取一个有成熟DNA的细胞并通过切割方法使其进入一个无成熟DNA的受体。
细胞分裂也是另一种方法,可以根据人工要求制造特定数量的单细胞。
克隆技术的应用克隆技术的应用可以在生物学学科,如药物研发、基因治疗和流行病学中,起到非常重要的作用。
它还可以在其他领域,如食品生产和纺织产业等中被用到。
在医学方面,克隆技术可以用于生产药品。
利用人工合成的基因重建和运用生物反应器,可以制造普通药品与各种稀有药品。
此外,克隆技术还可以用于生产人工水晶、计算机零部件、互联网服务器等。
在基因治疗方面,人工克隆细胞可以用于生产相同基因的细胞以实现治疗因缺乏某些基因的病人的目的。
目前已经有相关的治疗方案进行了试验,如使用人工细胞治疗肌萎缩性侧索硬化症的试验。
但克隆技术同时也存在一些问题。
首先,在人工克隆过程中,有时会产生异常的基因组或者干细胞,这可能导致很多问题。
什么是克隆技术
什么是克隆技术克隆技术是一种利用生物技术手段复制生物体的过程。
它可以通过不同的方法实现对生物体的复制,包括植物、动物和微生物等各类生物体。
克隆技术的发展给科学研究和应用带来了重大的突破和影响。
下面将对克隆技术的定义、分类、原理和应用等进行详细介绍。
一、克隆技术的定义克隆技术是指通过人为手段,利用生物体的细胞、组织或基因等,复制出与原始生物体具有相同或相似遗传信息的新个体的过程。
克隆技术可以分为两种类型:一是重组克隆,即通过基因工程技术将目标基因导入宿主细胞中,使其表达出目标蛋白;二是整体克隆,即通过核移植或胚胎分裂等方式复制整个生物体。
二、克隆技术的分类根据克隆技术的方法和对象的不同,可以将克隆技术分为以下几类:1. 分子克隆技术:通过DNA重组技术将目标基因导入宿主细胞中,实现对基因的复制和表达。
这种克隆技术被广泛应用于基因工程、药物研发和农业改良等领域,如重组DNA技术、基因克隆和表达等。
2. 细胞克隆技术:通过细胞核移植,将一个细胞的细胞核移植到另一个无细胞核的受体细胞中,使其发育成一个与原始细胞相同或相似的新个体。
这种克隆技术被广泛应用于动物繁殖、干细胞研究和医学治疗等领域,如体细胞核移植、胚胎分裂和体外受精等。
3. 植物克隆技术:通过植物组织培养和植物器官再生等技术手段,将植物的细胞或组织培养并分化成一个与原始植物相同或相似的新个体。
这种克隆技术被广泛应用于植物繁殖、农业生产和园艺育种等领域,如离体培养、植物再生和遗传转化等。
4. 微生物克隆技术:通过微生物的分裂、发酵和复制等过程,复制出与原始微生物具有相同或相似遗传信息的新微生物体。
这种克隆技术被广泛应用于微生物研究、工业生产和环境修复等领域,如微生物发酵、细菌复制和酵母分裂等。
三、克隆技术的原理不同类型的克隆技术有不同的原理和操作步骤,但整体上可以归纳为以下几个关键步骤:1. 获取原始材料:根据克隆的目标和对象,选择合适的细胞、组织或基因等作为原始材料。
初中生物克隆技术知识点整理
初中生物克隆技术知识点整理克隆技术是现代生物学领域重要的科学技术之一,它有着广泛的应用。
在这篇文章中,我将为大家整理出初中生物课中关于克隆技术的知识点。
1. 什么是克隆技术?克隆技术是指通过体细胞核移植等方法,复制出与原生物基因信息完全相同的个体,实现人工无性繁殖的科学技术。
2. 克隆技术的分类克隆技术可分为两种类型:重组DNA技术和动物克隆技术。
3. 重组DNA技术重组DNA技术是利用限制性内切酶切割DNA,并将所需基因片段插入到载体DNA中,再通过转化等手段将其导入宿主细胞中,从而实现外源基因的克隆。
4. 动物克隆技术动物克隆技术主要有体细胞核移植和胚胎分裂。
4.1 体细胞核移植体细胞核移植是一种将一个个体的体细胞核移植到另一个无核细胞的方法,从而形成新个体的克隆技术。
这种技术主要应用于哺乳动物的克隆研究中。
4.2 胚胎分裂胚胎分裂是一种通过体外培养胚胎细胞,将胚胎分离为多个细胞团,然后将这些细胞团移植到多个宿主中发育成个体的克隆技术。
5. 克隆技术的应用克隆技术在生物学、医学、农业等领域有着广泛应用。
5.1 生物学领域克隆技术被应用于生物学研究中,帮助科学家研究基因功能、发现新的基因等。
5.2 医学领域克隆技术在医学领域被应用于疾病的诊断、治疗和药物研发等方面。
例如,通过克隆技术可以克隆出某个细胞,进行体外研究;还可以利用体细胞核移植技术来研究治疗人类疾病的方法,如提供备用器官。
5.3 农业领域克隆技术在农业领域被应用于农作物和畜牧业的改良。
通过克隆技术可以复制出高产、抗旱或抗病的植物,提高农作物的产量和质量;还可以克隆出优良的肉牛、奶牛等畜牧动物,提高肉类和乳制品的生产效率。
6. 克隆技术的伦理问题尽管克隆技术带来了许多科学和应用方面的好处,但它也引发了伦理问题的关注。
其中最主要的问题就是人类克隆是否道德和合法。
在许多国家,人类克隆被视为涉及伦理和道德问题,因此禁止或是受到严格限制。
7. 未来发展趋势随着科学技术的不断进步,克隆技术也在不断发展和完善。
DNA 的复制与重组
大肠杆菌(E. coli)的 OriC 复制原点
4. 游离端交叉连接,形成
Holliday 结构 5.通过分支迁移产生异源
双链DNA。
十字形结构
6. 空间重排。十字型两臂 旋转180度
7. 解离(两种不同方式)
8. 修补连接
附:基因敲除( Gene knockout)
是80年代后半期应用DNA同源重组原理发展起来的一门新技术 是指对一个结构已知但功能未知的基因,从分子水平上设 计实验,将该基因去除,或用其它顺序相近基因取代,然 后从整体观察实验动物,推测相应基因的功能。
一,DNA的复制
Waston and Crick, 1953
*
1 中心法则
现代生物化学和分子生物学的一个最基本的观点—— 在生命 有机体中,基因是唯一能够复制,并且能永远存在的单位, 而 其意义最终须通过蛋白质才体现出来。
从DNA到蛋白质,遗传信息的流动遵循着中心法则。
2 DNA的半保留复制
Holiday模型(1964年)
二、大肠杆菌同源重组的分子基础
(一)RecA 1、作用:可促进单链同化或单链吸收 RecA具有使DNA单链置换双链中同源链的能力
特异地识别单链DNA,并能将之与同源DNA中的互 补顺序“退火”,同时将另一条链排挤出去(取代), 形成杂种分子
2、单链同化发生的三个条件 (1)其中一个DNA必须存在单链区 (2)其中一个DNA必须有一个自由3’末端 (3)此单链区和3’末端必须位于两分子之间互补的区域内
DNA 的复制与重组
4 DNA的复制过程
4.1 与复制有关的酶和因子
(以原核生物 大肠杆菌为例) 1. 原料: dNTP,Mg++ 2. 双链DNA模板 3. 引物(primer),小片段的DNA或RNA,常是RNA,有游离的
一股链为新合成的。
半保留复制的意义 复制的这种方式可保证亲代的
遗传特征完整无误的传递给子代, 体现了遗传的保守性。
半保留复制实验依据
1958年M.Messelson 等用实验予 以了证实
双螺旋结构是半保留复制的分子 基础
3 DNA的半不连续复制
前导链(leading strain): 为连续合成,合成方向与解链方 向一致,它的模板DNA链是5’~3’链。
(1)转化因子 本质是离体的DNA片断或质粒DNA 。转化因子进入细胞前 还会被酶解成更小的片段,约8kb。在不同的微生物中,转化因 子的形式不同,dsDNA,ssDNA.
但不管何种情况,最易与细胞表面结合的仍是dsDNA。
由于每个细胞表面能与转化因子相结合的位点有限(如肺 炎链球菌约10个),因此,从外界加入无关的dsDNA就可竞争并 干扰转化作用。
基因敲除的技术路线如下: (1)构建重组基因载体﹔ (2)用电穿孔、显微注射等方法把重组 DNA转入受体细胞核内,基因敲除的靶细胞 目前最常用的是小鼠ES细胞 (3)用选择 培养基筛选已击中的细胞﹔ (4)转入假孕母鼠使其生长成为转基因 动物,对转基因动物进行形态观察及分子 生物学检测。
四 细菌的基因转移与重组
3种形式:1)转化 2)转导 3)接合
重组dna的知识点总结
重组dna的知识点总结基本原理DNA重组是指将不同来源的DNA片段或基因进行重新组合,以产生新的组合,从而改变生物体的遗传信息。
其基本原理包括DNA分子的切割、粘合和表达等过程。
DNA的切割是指利用限制酶等酶类将DNA分子切割成特定的碱基序列,从而产生具有特定功能的DNA片段。
DNA的粘合是指将不同来源的DNA片段进行重组,形成新的DNA分子。
DNA的表达是指新的DNA分子在生物体内被转录和翻译为蛋白质,从而改变生物体的表型。
技术方法DNA重组技术主要包括PCR、基因克隆、蛋白质工程等多种方法。
其中,PCR是一种通过DNA聚合酶酶链反应合成特定DNA片段的方法,其主要原理是利用DNA聚合酶在特定温度下对DNA片段进行逐渐复制。
基因克隆是指将外源DNA片段插入到载体DNA上,从而形成新的DNA分子。
蛋白质工程是指通过改变DNA序列,从而改变蛋白质的结构和功能。
应用DNA重组技术在许多领域都有广泛的应用。
在医学研究领域,DNA重组技术可以用于治疗遗传疾病、疫苗研发、药物开发等方面。
在农业生产领域,DNA重组技术可以用于改良农作物、培育抗病虫害品种、提高作物产量等方面。
此外,DNA重组技术还可以用于环境保护、食品加工、工业生产等诸多领域。
风险尽管DNA重组技术在许多方面都有积极的应用,但其也存在一定的风险。
首先,DNA重组技术可能会导致新的疾病或致病变异的产生,从而对人类和环境造成危害。
其次,DNA重组技术可能会导致遗传物质的混合和扩散,从而对生物多样性和生态平衡造成影响。
因此,在应用DNA重组技术时需要严格遵守相关法规和伦理规范,确保其安全性和可持续性。
总结DNA重组技术是一种重要的生物技术,它可以改变生物体的遗传信息,为医学研究、农业生产等领域提供许多可能性。
其基本原理包括DNA分子的切割、粘合和表达等过程。
其技术方法包括PCR、基因克隆、蛋白质工程等多种方法。
其应用包括医学研究、农业生产、环境保护等多个领域。
基因工程复习总结
1.定义基因工程(gene engineering),又称DNA重组技术(recombinant DNA technique)、分子克隆(molecular cloning)和遗传工程(genetic engineering),是上世纪70年代兴起的技术科学.通过特殊的酶处理,使遗传物质在体外发生重组,从而产生自然界从未有过的重组DNA分子(至少包含两种不同生物的DNA片段)。
在他们进入一定的生物寄主后,不仅可以得到维持,而且可以得到扩增,其上的外源基因甚至可以得到表达。
2.孟德尔遗传定律的重新发现者:荷兰的德弗里斯(H. De Vries )德国的科伦斯(C. Correns).奥地利的契马克(E. Seysenegg-Tschermak)3.外源DNA进入细菌后,面临两种命运:一是被限制,即被降解;二是被修饰,即发生甲基化,不被降解。
4 . 原核细胞中限制和修饰系统I类酶酶分子:三亚基双功能;识别位点:二分非对称序列;切割位点:距识别位点1000bp ;限制性反应与甲基化反应:互斥;限制作用需要A TP: 需要II类酶酶分子:内切酶与甲基化酶分离; 识别位点:4-6bp序列,回文结构; 切割位点:在识别位点中或靠识别位点; 限制性反应与甲基化反应:分开反应; 限制作用需要A TP: 需要III类酶酶分子:二亚基双能; 识别位点:5-7bp非对称序列; 切割位点:在识别位点下游24-26bp; 限制性反应与甲基化反应:同时竟争; 限制作用需要A TP: 不需要5. 命名规则:生物体属名的第一大写字母和种名前两个小写构成基本名称基本名称+ 菌株名的字母+ 罗马字母(发现顺序)Hind IIIHaemophilus infuenzae d株中的第三个酶EcoR I基因位于Escherichia coli 抗药性R质粒上E co R I细菌属名细菌种名菌株类型有几种限制酶6.识别的序列一般为4-8bp,常见的为6bpEg:5bp识别位点Eco R II CCWGG W表示A或T;S表示C或G7回文结构:DNA局部双螺旋以某一对称轴旋转180度后,与另一侧的互补片段的顺序完全的DNA结构8. M表示A或C;K表示G或T; Y表示C或T;R表示A或G9切割的位置,有的在内部,有的在外部,外部的又有两端、两侧和单侧之分。
dna重组技术基因克隆基因工程名词解释
dna重组技术基因克隆基因工程名词解释嘿,朋友!咱今天来聊聊这听起来有点高深莫测的“DNA 重组技术、基因克隆、基因工程”。
先来说说 DNA 重组技术。
你就把它想象成是一个神奇的“拼图游戏”。
我们的 DNA 就像是一块块小小的拼图碎片,而 DNA 重组技术呢,就是那双巧妙的手,把不同来源的 DNA 片段拼接到一起,组成一个全新的组合。
这就好像你把草莓和巧克力的味道融合在一起,创造出一种全新的美味,是不是很神奇?再看看基因克隆。
这就好比复制粘贴!想象一下,你有一篇特别好的作文,想要多几份一模一样的,那基因克隆就是这个道理。
科学家们找到他们想要的基因,然后通过一系列复杂又精细的操作,把这个基因复制出好多好多完全一样的“副本”。
基因工程呢,那可是个大工程啦!它就像是一个超级厉害的建筑师,拿着 DNA 重组技术和基因克隆这些工具,精心设计并建造出全新的“生命大厦”。
比如说,我们想让农作物变得更抗病虫害,那就通过基因工程来改造它们的基因,让它们拥有更强的“抵抗力”。
你说这是不是很牛?就好像给生命来了一场魔法大变身!不过有人可能会担心,哎呀,这会不会带来一些不好的影响啊?比如说,会不会造出一些可怕的怪物?其实啊,只要合理地运用这些技术,它们能给我们带来的好处那可多了去啦!比如说,在医学领域,通过基因工程,我们可以制造出更有效的药物,治疗那些以前很难对付的疾病。
就像给生病的身体派去了一支超级厉害的“救援部队”,赶走病魔。
在农业方面,基因工程让我们的粮食产量更高,品质更好。
这就像是给农作物穿上了一层坚固的“铠甲”,让它们茁壮成长。
所以说啊,DNA 重组技术、基因克隆、基因工程虽然名字听起来让人觉得有点晕乎,但它们可都是能改变我们生活的神奇魔法呢!只要我们用得好,未来的世界一定会变得更加美好!朋友,你是不是对这些名词有了新的认识和理解呢?。
生物技术中的分子克隆和重组技术
生物技术中的分子克隆和重组技术生物技术在现代科技中占据了非常重要的位置。
其中,分子克隆和重组技术被广泛应用于生物医疗、农业生产和环境保护等领域。
本文旨在介绍分子克隆和重组技术的基本原理、应用和未来发展。
一、分子克隆的基本原理分子克隆是指从一个生物体或者细胞中复制一份染色体片段或者基因,并将其植入到另一个生物体或者细胞中,使其获得原始生物体的一部分或者所有遗传信息。
分子克隆的基本原理分为四个步骤:DNA的限制性内切酶消化、DNA的连接、转化和筛选。
DNA的限制性内切酶消化是指利用限制性内切酶来切割DNA分子,得到所需的DNA片段。
限制性内切酶是一种可以切割特定核苷酸序列的酶类,通过引入特定的限制性内切酶,可以将目标DNA分子切割成为片段。
这个步骤是分子克隆的第一个关键步骤。
DNA的连接是指将限制性内切酶切割后的DNA片段连接起来,形成一个完整的DNA分子。
这里需要使用DNA连接酶来连接DNA片段。
连接酶是一种可以连接DNA两个断裂末端的酶类,通过引入连接酶,可以将切割后的DNA片段粘连起来。
转化是指将连接好的DNA分子上传入到细胞中,使其被细胞利用。
这个过程需要借助转化体系,通过改变外部环境,使得细胞对DNA分子进行摄入和吸收。
筛选是指利用特定的筛选技术,筛选并鉴定细胞中是否含有目标DNA分子。
这个步骤是分子克隆的最后一步,也是最重要的一步。
通过筛选过程可以确定目标DNA分子是否成功地被细胞摄入和表达。
二、重组技术的基本原理重组技术是指将两个或者多个DNA分子原件进行重组,以产生新的基因或者新的蛋白质等分子。
重组技术是通过DNA重组、蛋白质重组等技术实现的。
DNA重组的基本原理分为三个步骤:DNA切割、高清净度电泳分离和重组。
DNA切割是指对DNA分子进行切割,以获得所需的DNA片段。
使用不同的限制性内切酶,可以得到不同的DNA片段,这是重组技术的基础过程。
高清净度电泳分离是指将切割后的DNA分子进行电泳分离,以将所需的DNA片段从其他DNA放子中分离出来。
基因克隆和DNA重组技术的研究及其在生物学研究中的应用
基因克隆和DNA重组技术的研究及其在生物学研究中的应用随着科技的飞速发展,生物学研究中的一些关键技术也不断得到改进和创新。
其中,基因克隆和DNA重组技术就是其中十分重要的一个领域。
本文将会介绍这两个技术的原理、发展、应用以及未来的发展趋势。
1. 基因克隆技术基因克隆技术是指将一个寄生菌体中的一个特定基因从其它基因中分离出来,并利用适当的手段使其在受体茎链上扩增复制。
它首先出现的应用是将该基因植入到胰岛素原DNA序列之中,使它在大肠杆菌中扩增,然后纯化蛋白并检测其活性。
现在,基因克隆技术已经被广泛地用于生物学、医学领域的研究和应用。
基因克隆技术的原理是基于DNA分子的剪接和连接。
其基本流程包括:(1)获得DNA模板;(2)通过PCR扩增目标DNA序列;(3)利用限制性内切酶对目标PCR产物进行限制性酶切;(4)将目标DNA序列嫁合到一个载体上,用于在宿主细胞中扩增并表达该DNA序列。
2. DNA重组技术DNA重组技术是指将两种不同的DNA片段通过重组方法组合成一个新的DNA,目的是获得有用的新型DNA分子或蛋白质。
DNA重组技术的基本原理是通过限制性内切酶将两条不同的DNA分子的特定区域剪切下来,然后在适当的条件下使这两个特定的区域相互配对,形成一个新的DNA分子。
经过一系列的扩增和融合,最终得到具有新功能或新性质的DNA分子。
3. 基因克隆和DNA重组技术在生物学研究中的应用自从1973年基因克隆技术的诞生以来,这个领域已经广泛地应用于生物学的研究中。
一些主要的应用领域包括:(1) 基因定位基因定位是指通过分子方式确定某个基因位点的位置,可以在基因治疗、疾病诊断和预防等方面发挥至关重要的作用。
(2) 生产重组DNA分子和蛋白质基因克隆和DNA重组技术被广泛地用于制造带有特定功能的重组DNA分子和蛋白质。
这些分子被用于基因治疗、药物研发、疾病预防和诊断等。
(3) 生产转基因植物转基因植物是指通过把一种或多种外来基因人工引入到植物体内,从而克服传统育种技术所面临的限制,以获得具有特定特性的植物。
实验室克隆技术解析
实验室克隆技术解析实验室克隆技术是一种重要的生物技术手段,它可以通过复制和重组DNA分子,实现对生物体的复制和改造。
本文将对实验室克隆技术进行详细解析,包括克隆的原理、方法和应用。
一、克隆的原理实验室克隆技术的原理是基于DNA的复制和重组。
DNA是生物体遗传信息的载体,通过复制和重组DNA分子,可以实现对生物体的复制和改造。
克隆的原理主要包括以下几个步骤:1. DNA提取:从目标生物体中提取DNA分子,通常使用化学方法或者机械方法进行提取。
2. DNA复制:将提取到的DNA分子进行复制,通常使用聚合酶链式反应(PCR)或者细菌的DNA复制机制进行复制。
3. DNA重组:将复制得到的DNA分子与载体DNA进行重组,通常使用质粒或者病毒作为载体。
4. 转化:将重组后的DNA分子导入到宿主细胞中,使其表达目标基因。
二、克隆的方法实验室克隆技术有多种方法,常用的方法包括限制性内切酶切割、DNA 连接、转化和筛选等。
1. 限制性内切酶切割:限制性内切酶是一种能够识别特定DNA序列并切割DNA分子的酶,通过限制性内切酶的作用,可以将DNA分子切割成特定的片段。
2. DNA连接:将切割得到的DNA片段与载体DNA进行连接,通常使用DNA连接酶进行连接。
3. 转化:将连接后的DNA分子导入到宿主细胞中,使其表达目标基因。
转化的方法有多种,包括化学法、电穿孔法和冷冻法等。
4. 筛选:通过筛选方法,筛选出含有目标基因的克隆体。
常用的筛选方法包括抗生素筛选、荧光筛选和PCR筛选等。
三、克隆的应用实验室克隆技术在生物学研究和生物工程领域有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:1. 基因功能研究:通过克隆技术,可以将目标基因导入到宿主细胞中,研究其在生物体中的功能和作用机制。
2. 基因工程:通过克隆技术,可以将外源基因导入到宿主细胞中,使其表达目标蛋白质,用于生物制药和农业改良等领域。
3. 基因治疗:通过克隆技术,可以将正常基因导入到患者的细胞中,修复或替代异常基因,用于治疗遗传性疾病。
dna 工作总结
dna 工作总结
DNA工作总结。
DNA是生命的基础,它携带着生物体的遗传信息,决定了生物体的形态和功能。
在生物体内,DNA通过一系列复杂的工作机制来发挥作用,从而维持生物体的正常运转。
在本文中,我们将对DNA的工作机制进行总结。
首先,DNA的复制是其最基本的工作之一。
在细胞分裂过程中,DNA需要准确地复制自身,以确保新生的细胞能够拥有完整的遗传信息。
这一过程需要依赖复制酶等一系列酶的协作,以保证DNA的准确复制。
其次,DNA的转录是另一个重要的工作机制。
在转录过程中,DNA的信息被转录成RNA,这些RNA分子可以进一步被翻译成蛋白质。
这一过程涉及到RNA 聚合酶等酶的参与,以确保DNA信息的准确转录和翻译。
此外,DNA修复也是DNA的重要工作之一。
由于外界环境和内部代谢产物的影响,DNA可能会受到损伤,需要及时修复。
DNA修复过程中,一系列修复酶会识别和修复DNA上的损伤,以维持DNA的完整性和稳定性。
最后,DNA的重组也是其重要的工作机制之一。
在细胞分裂过程中,DNA需要进行重组,以确保每个新生的细胞都能够拥有不同的遗传信息。
这一过程涉及到一系列重组酶的参与,以确保DNA的准确重组。
综上所述,DNA通过复制、转录、修复和重组等一系列复杂的工作机制来发挥作用,从而维持生物体的正常运转。
对于这些工作机制的深入了解,不仅有助于我们理解生命的奥秘,也有助于我们更好地应用这些知识来改善人类的生活。
DNA的工作机制是一个令人着迷的领域,相信随着科学的不断发展,我们对其工作机制的理解也会不断深入。
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发生在DNA分子内或分子间的遗传信息重 新组合,称为遗传重组(recombination)或基因重 排,重组产物称为重组体DNA(recombinant DNA)。 真核生物基因重组的主要途径,是减数分 裂时同源染色体之间的交换。 细菌的基因组为单倍体,虽然不进行减数 分裂,也可通过多种形式进行遗传重组,如质 粒DNA插入宿主的染色体均是典型的1条 链在相同的位置被特异性的内切 酶切开。 (2) 交叉和连接 被切开的链交 叉,并与另一个分子的同源链连 接,分子弯曲形成Holliday连接。 (3) 拆分 水平方向的切割(WE 裂解),由此产生的重组体制交 换了DNA的一个小片段,称补 丁重组体(patch recombinant heteroduplex)。垂直方向的切割 (NS裂解),由此产生的重组体有 一条链由两个DNA分子的链拼 接而成,称拼接重组体(splice recombinant heteroduplex)。
6.1.1.2 单链断裂模型(the singlestranded break model), 单链断裂模型认为,在同源 区时,只有供体分子产生一个单 链切口,形成DNA单链,并入侵 受体DNA分子,形成Holliday结 构。其后进行的交叉点移动,和 Holliday结构的拆分,与Holliday 模型相同。单链断裂模型能很好 的解释细菌的接合作用和转化等 原核生物的同源重组,以及DNA 损伤的重组修复。
6.1.2 细菌的基因转移与重组
6.1.2.1 细菌的接合作用(conjugation)
细菌的细胞相互接触时,遗传信息可在接 合质粒的参与下,由一个细胞转移到另一细胞, 称为接合作用。
能够促使染色体基因转移 的接合质粒称为致育因子 (fertility factor),简称性因子
6.1 同源重组
同源重组(homologous recombination)发生在同源 DNA片段之间,是在两个DNA分子的同源序列之间 直接进行交换的一种重组形式。不同来源或不同位 点的DNA,只要二者之间存在同源区段,都可以进 行同源重组。由于其广泛存在,亦称一般性重组 (general recombination)。 细菌的接合(conjugation)、转化(transformation) 和转导(transduction),以及真核细胞减数分裂时同 源染色体之间发生的交换等都属于同源重组。
DNA重组对生物进化,物种多样性和种群
内的遗传多样性起着关键的作用。 基因突变: 有利突变,有害突变 生物如何积累有利突变,淘汰有害突变? DNA重组能迅速增加群体的遗传多样性 (diversity),通过优化组合(optimization)积累有利 突变,推动生物进化。
用人工操作构建DNA重组体,将其导入 受体细胞扩增或表达,称DNA克隆或分子克隆 (molecular cloning),也可称作重组DNA技术, 或基因工程。 基因工程技术制造生物制品。 定向改变生物的遗传特性,使生物体获得 某些优良性状。转基因食品安全? 基因治疗, 安全性?
6.1.1.3 双链断裂模型 双链断裂模型(the double-stranded break model, DSB) 认为,受体双链(recipient duplex)两条链的断裂 启动了链的交换,不产生断裂的被称为供体双链 (donor duplex)。随后发生的DNA修复合成以及切口 连接导致形成两个Holliday连接。 DNA受到的双链断裂损伤,可以通过同源重组 来修复,在修复损伤的同时,进行基因重组。 真核生物的细胞减数分裂时的同源重组,符合 双链断裂模型。
接 重 组 体
5´ 片 3´ 段 重 组 5´ 体 3´
5´
5´
3´
目录
Potter和Dressler在电镜下看到的Holliday 中间体的结构(图6-2),是对Holliday模型强有 力的支持。
尽管Holliday模型能解释重组的许多特征, 但也有某些不足。其一,DNA重组时,通常有一 个分子是供体,另一个是受体,而Holliday模型 无法区分供体和受体。其二,Holliday模型需要 两个DNA分子各有一条链在同一位置被切割,目 前尚未发现完成这一过程的确切机制。
(1) 内切酶切开受体双链DNA分子同源 区的两条链,启动重组过程(图6-3a) 。 (2) 在外切酶的作用下,双链切口扩大, 产生两个具有3'-末端的单链区,并形成一个 缺口(图6-3b)。 (3) 一个自由的3'-端入侵供体双链DNA 分子的同源区,形成异源双链,供体双链的 一条链被取代,产生取代环(a displacement loop, D环, 图6-3c)。 (4) 人侵的3‘-端引发以被人侵DNA链为 模板的DNA合成,导致D环扩大。以D环的 单链为模板,填补受体链上的缺口(图6-3d)。 (5) DNA连接酶连接切口,形成两个 Holliday连接,即联结体x和联结体y(图6-3e)。 (6) Holliday连接的拆分有4种可能。
5´ 3´ 3´ 5´
Holiday中间体
3´ 5´ 5´ 3´ 5´ 3´
3´ 5´
5´ 3´
3´ 5´
内切酶 (ruvC)
3´ 5´ 3´ 5´ 3´ 5´ 5´ 3´ 5´
内切酶 (ruvC)
5´ 3´
3´
5´
5´ 3´
5´ 拼
5´
3´
DNA 连接酶
3´
DNA 连接酶 3´
3´
5´
5´3´ 3´
6.1.1 同源重组的分子模型 6.1.1.1 Holliday模型 Holliday模型由美国科学家Holliday于1964年提 出。 (1) 切割 2条同源DNA各有1条链在相同的位置 被特异性的内切酶切开。 (2) 交叉和连接 被切开的链交叉,并与另一个 分子的同源链连接,分子弯曲形成Holliday连接。 (3) 拆分,产生重组体 补丁重组体(patch recombinant heteroduplex)。 拼接重组体(splice recombinant heteroduplex)