第二章基因工程制药新版3

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第二章基因工程制药新版3
(3)化学合成法的实例
讫今为止,通过化学合成方法已经了近百种产 物的基因。主要有以下种类:
细菌酪氨酸t-RNA 人生长激素 α干扰素 γ干扰素 血管紧张素 人胰岛素 人生长激素抑制释放因子 溶菌酶 组织血纤维蛋白溶酶原激活剂
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3、逆转录法
(1)逆转录法的理由 (2)逆转录法的理论依据 (3)逆转录所产生的DNA的特性 (4)逆转录法的具体步骤 (5)逆转录法的实例
表达型----是指重组后插入的cDNA能够经过转录、翻译,最 终合成蛋白质。
非表达型----是指重组后插入的cDNA不能经过转录、转译, 合成蛋白质。
表达型 非表达型
质粒 PUC pBR322
噬菌体 λgt11 λgt10
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•(D2)、cDNA的片段与载体的连 接
(1)借助同型多聚体尾巴的连接方法----用3-末端脱氧核 苷酸转移酶催化,在cDNA的3’末端加上polyG(或者 polyT)的尾巴、而在载体的末端加上polyC(或者 polyA) 的尾巴,就能够实现cDNA的片段与载体DNA的连接。
经过2-3次寡聚脱氧胸腺苷酸Oligo dT-纤维素柱 之后,就可得到较高纯度的mRNA。
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• mRNA的分 离
•Oligo-dT纤维素柱
•O第二li章g基o因-工d程制T药磁新版珠3 法
•B、cDNA第一链的合成
由于mRNA的3’端常含polyA,所以可用寡聚 脱氧胸腺苷酸Oligo dT做引物,在逆转录酶催 化下,合成cDNA。
第二章基因工程制药新版3
•(2)逆转录法的理论依据
逆转录法就是从 mRNA→cDNA→DNA→mRNA→Protein的方 法。
(A)提取真核细胞的mRNA。 (B)以mRNA为模板,在逆转录酶有作用下,
反转录合成cDNA第一链。 (C)再以cDNA为模板,在DNA聚合酶的作
用下,合成DNA互补双链。
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3、真核生物DNA的提取
(1)提取方法 同2
(2)注意事项 对于纯度要求较高的DNA,必须采用氯化铯 (CsCl2)密度梯度离心法进行分离。 操作时要防止丢失线粒体DNA、和卫星DNA等密 度异常成份。 要防止低分子量的DNA的污染。
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4、病毒DNA的提取
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2、提取方法
(1)机械法----破坏细胞,释放出DNA。 (2)酶消化法---破坏细胞,释放出DNA。 (3)用酶使蛋白质变性----除去蛋白质之后,就剩
下DNA。 (4)用酚、去垢剂使蛋白质变性----除去蛋白质,
剩下DNA。
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3、分离方法
是指从大分子的 混合物中分离出 DNA。具体方法 有:
然后,再以cDNA第一链为模板,在DNA聚 合酶的作用下,合成DNA互补双链。
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• cDNA的合成方法
•mRNA
•mRNA-cDNA • Hybrid
•nick
•逆转录酶 •RNase H
•DNA聚合酶 •T4连接酶
•Nick •Translation
•T4 DNA聚合酶处理形成平头末端
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•D、cDNA的克隆和重组
(D1)、用于cDNA的克隆的载体 (D2)、cDNA的片段与载体的连接
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•(D1)、用于cDNA的克隆的载体
当cDNA的插入片段小于10Kb时,应选用质粒载体。
当cDNA的插入片段大于10Kb时,应选用噬菌体载体。细菌培养

质粒扩增

菌落收集

溶菌技术

分离技术-------采用热或者碱使DNA变性,然后再进行 冷却或者恢复到中性PH值,由于质粒DNA易于复性, 而染色体DNA则不易复性、会沉淀下来

提纯技术------采用溴乙锭密度梯度离心、二碘丙锭的 氯化铯密度梯度离心,质粒DNA插入染料区带较多、 而染色体DNA插入染料区带则较少。从而可以分离。
第二章因失活法 (2)菌落颜色
(3)噬菌斑颜色改变
分子鉴定法: (1)凝胶电泳 (2)分子杂交 (3)DNA序列测定
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•G、目的cDNA克隆的分离和鉴定
(1)核酸探针杂交法----根据目的蛋白质纯品 的氨基酸序列分析结果,人工合成cDNA的合成效率,可在合成体系中加 入放射性标记的dNTP,如α-32P-dATP、α-32PdCTP,这样就可通过放射自显影技术,来计算 dNTP的渗入量。
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•C、cDNA第二链的合成
先用碱水解的方法,或用RNaseH酶解的方法, 除去cDNA-mRNA杂交链中的mRNA链。
(1)DEAE—纤维 素柱层析法。
(2)羟基磷灰石 柱层析法。
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4、纯化方法
分子筛层析法。 凝胶电泳法。 乙醇、三氯醋酸、聚乙二醇沉淀法。
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(二)不同类别DNA的提取技术
1、质粒DNA的提取 2、细菌染色体DNA的提取 3、真核生物DNA的提取 4、病毒DNA的提取
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•A、mRNA的纯化
mRNA的3’端常常含polyA,它能够吸附在寡
聚脱氧胸腺苷酸Oligo dT-纤维素上,借此可以将
mRNA与其它RNA进行分离。
当RNA提取液流经寡聚脱氧胸腺苷酸Oligo dT纤维素柱时,在高盐缓冲液的作用下,mRNA被 特异性地吸附在柱上,其它RNA成份则被冲刷走 掉,最后,用低盐溶液或者蒸馏水冲刷纤维素柱, mRNA就被洗脱下来。
用少量λ噬菌体感染宿主,然后用大量的培养基 进行感染细菌的培养,最后全部细菌都会被λ 噬菌体感染。此法适应于制备大多数噬菌体。
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(三)目的基因的制备
•目的基因: •准备要分离、改造、扩增或表达的基因。
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•需要克隆的DNA片段
•编码某种蛋白质
•研究某基因与疾 病的关系
•分子克 隆
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(2)化学合成法的优缺点
n 化学合成法的优点----随意性强,可通过人工设计,进行 合成、组装非天然基因,为实施蛋白质工程提供了强有 力的手段,较小分子蛋白质或多肽编码的基因, 1530bp效果最好,1天完成。现在可达到一次合成寡核苷 酸片段长达50-60bp
n 化学合成法的缺点: (1)反应专一性不强、副反应多; (2)合成片段越长、分离纯化越困难、产率越低; (3)无法合成太长的基因,不能大于60bp; (4)人工合成基因时,遗传密码子的简并给选定密码子 带来很大困难,人工合成时,遗传密码的简并性可导致 中性突变; (5)合成费用较高。
分离技术----平衡等密度离心法、凝胶电泳法、溴乙锭 染色法。
观察技术----荧光显微镜观察。 鉴定技术----核酸杂交法、瑟萨恩印迹转移技术。
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•物理学密度梯度离心法
不同DNA 片段,其密 度不同,借 此进行密度 梯度离心, 实现分离。
第二章基因工程制药新版3
•凝胶电泳分离技术
第二章基因工程制药新版3
•(1)逆转录法的理由
真核生物的基因不能直接分离,原因: (A)单一拷贝的基因只占到真核生物基因组的十
万~千万分之一,数量十分微小,这就导致直接从真
核生物染色体上制备目的基因的极为困难。 (B)真核基因内一般都有内含子,会阻止基因的不正 常表达。 (C)将真核基因导入到原核细胞之中,由于原核细胞 中缺乏mRNA转录后的加工系统,因此,从真核基因 转录出的mRNA无法提到加工处理,也就不能成为成 熟的mRNA。
(2)加人工接头的连接法----所谓加人工接头的连接法, 是指用采用T4DNA连接酶,在cDNA的末端加上人工接头, 然后再使用特定的限制酶来切出粘性末端,从而实现与载 体DNA的连接。
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•E、将重组体导入宿主细胞
λ噬菌体 感染大肠杆 菌形成噬菌 斑。以便于 使得质粒转 化到大肠杆 菌内。
1、操作条件 2、提取方法 3、分离方法 4、纯化方法
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1、操作条件
(1)含盐的中性缓冲液----以防在除去蛋白质的时 候,使核酸产生不可逆转的变性。
(2)低温条件----防止DNA在振荡、机械操作过程 中的降解、断裂。
(3)使用核酸酶抑制剂(柠檬酸、砷酸盐、EDTA) ----以防止DNA被酶解。
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(1)化学合成法的概念和分类
概念----以5’或3’-脱氧核苷酸、5’-磷酰基寡核苷酸片段为原 料,用化学方法,将其逐个缩合成基因的方法,称为化学 合成法。
1976年H.G. Khorana提出了用化学方法合成基因的设想,并 于1979年在science上发表了率先成功地合成大肠杆菌酪氨 酸tRNA基因的论文。
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(2)特异亲合鉴定法----对于那些表达水平低,不 能纯化得到足量蛋白质的进行序列测定,利用一种 能与靶蛋结构和功 能的关系
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1、物理分离法 2、化学合成法 3、逆转录法 4、RT-PCR技术法 5、筛选新基因的其它新方法
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1、物理分离法
(1)分离方法 (2)物理分离法实例
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(1)分离方法
直接用酶切割、或者机械破碎分离法。DNA经过直接用 酶切割、或者机械破碎之后,可产生编码不同基因的 DNA片段,由于不同基因中的G-C碱基对含量、与AT碱基对含量有差异,结果就导致它们之间的密度不同, 因此通过分离技术+观察技术+鉴定技术结合,就能将 其分离。
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2、细菌染色体DNA的提取
采用冻融、溶菌酶、EDTA处理、去垢剂处理使得细胞裂解。 ↓ 裂解液用胰RNase和蛋白酶处理,使RNA和蛋白质降解。 ↓ 残留蛋白质用酚溶液、或者用(酚:氯仿=1:1)溶液进 行抽取和离心,使提大部分蛋白质因为变性而沉淀于有机 相与水相之间。 ↓ 含DNA的水相用乙醇沉淀,以获得丝状的DNA沉淀物, ↓ 沉淀物用缓冲液透析,除掉去垢剂和有机溶剂。 ↓ 最后采用氯化铯(CsCl2)进行密度梯度离心法分离。
第二章基因工程制药新 版3
2020/12/10
第二章基因工程制药新版3
三、外源DNA和目的基因的分离和获 得
(一)基本操作方法 (二)不同类别DNA的提取技术 (三)目的基因的制备
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(一)基本操作方法
细胞内的DNA大多与RNA及蛋白质形成复合物, 需要经过提取、分离、纯化,才能获得高纯度的 DNA。
要求: 1、已知目的基因的核苷酸序列或其产物的氨基酸序列 。 2、分子量较小的目的基因的制备
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•基因的化学-酶促合成图解
•磷•磷酸酸化化
••退退火火
••DDNAN多A聚酶多Ⅰ聚Klen酶owⅠ片段K+ldeNnTPos w 片 段
•限制性内切酶
•分子克隆
通过凝胶电泳, 分段收集大小不 同的DNA片段,
然后用快速转化 法来检验其目的 蛋白质,进行基 因定位。实现分 离。
第二章基因工程制药新版3
(2)物理分离法实例
海胆组蛋白基因 苏芸金杆菌晶体蛋白基因 多角病毒的多角体蛋白基因 β-半乳糖苷酶蛋白基因
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2、化学合成法
(1)化学合成法的概念 (2)化学合成法的优缺点 (3)化学合成法的实例
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•(3)逆转录所产生的DNA的特 性
(A)只反映mRNA经过加工之后的基因编码 序列,而不象真核生物的原始DNA那样具有复 杂的信息承载。
(B)不含内含子,可以在任何场合进行表达。
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•(4)逆转录法的具体步骤
A、mRNA的纯化 B、cDNA第一链的合成 C、cDNA第二链的合成 D、cDNA的克隆和重组 H、cDNA目的基因的阳性克隆的鉴定和验证技术
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