基因工程第二章
2基因工程的酶学基础
GCGC NarI BsaHI
GGCC
BbeI HaeII XbaI Bcl I
FspI
ApaI BanII
Bsp1286
T****A T****A NruI T****A T****A
EaeI MscI
GTAC **** **** **** **** A****T A****T A****T A****T A****T
② 不完全同裂酶： 识别位点相同，但切点不同。 如Xma I 和 Sma I。
Xma I
Sma I
5’-CCCGGG -3’ 3’-GGGCCC-5’ 5’-CCCGGG-3’ 3’-GGGCCC-5’
（6）同尾酶(Isocaudamers）
识别的序列不同，但能切出相同的粘性末 端。如BamH I、Bgl Ⅱ、Bcl I、Xho Ⅱ等
核酸限制性内切酶的类型及主要特性
特性 I类内切酶 II类内切酶 III类内切酶
限制和修饰 单一多功能的酶 活性 内切酶和甲基 共同亚基的双 化酶分开 功能酶
内切酶的蛋 3种不同的亚基 白结构 限制作用所 ATP、 Mg2+和SAM 需要的辅助 因子 寄主特异性 EcoB： 位点识别序 TGA(N)8TGCT 列 EcoK： AAC(N)6GTGC
BamH I Bgl Ⅱ
Bcl I Xho Ⅱ
5’-GGATCC-3’ 3’-CCTAGG-5’
5’-AGATCT-3’ 3’-TCTAGA-5’ 5’-TGATCA-3’ 3’-ACTAGT-5’ 5’-UGATCY-3’ 3’-YCTAGU-5’
U代表嘌呤；Y代表嘧啶。
Sau 3A
BfaI
DpnI
HinpI
HaeIII HhaI
《生物技术概论》1基因工程
二、目的DNA片段的获得
（三）DNA片段的化学合成 1.合成引物 2.合成DNA寡核苷酸连杆 3.合成基因片段
第二节 DNA重组
三、DNA片段的连接
（一）DNA连接酶 （二）DNA片段之间的连接 1. 互补黏性末端片段之间的连接 2.平末端DNA片段之间的连接 3.DNA片段末端修饰后进行连接 4. DNA片段加连杆或衔接头后连接
（六）基因可以通过复制把遗传信息传递给下 一代
第一节 基因工程概述
三、基因工程操作的基本技术路线
第一节 基因工程概述
四、基因工程研究最突出的优点
打破了常规育种难以突破的物种之间的界限， 可以使原核生物与真核生物之间、动物与植物 之间，甚至人与其他生物之间的遗传信息进行 相互重组和转移。人的基因可以转移到大肠杆 菌（E.coli）中表达，细菌的基因可以转移到动 植物中表达。
第二章 基因工程
第一节 基因工程概述
一、基因工程的含义
按照人们的愿望，进行严密的设计，通过体外 DNA重组和转移等技术，有目的地改造生物种 性，使现有物种在较短的时间内趋于完善，创 造出新的生物类型，这就是基因工程的基本含 义。
第一节 基因工程概述
二、基因工程研究的理论依据
（一）不同基因具有相同的物质基础 （二）基因是可以切割的 （三）基因是可以转移的 （四）多肽与基因之间存在对应关系 （五）遗传密码是通用的
质粒基因组、病毒（噬菌体）基因组、线粒体 基因组和叶绿体基因组也有少量的基因
第四节 目的基因的制备
二、分离目的基因的途径
（一）利用限制性内切核酸酶酶切法直接分离 目的基因
第二章基因工程制药
第一节
概 述
基因工程技术诞生：20世纪70年代 现代生物技术的发展
基因工程：
应用DNA重组技术，按照人们的意愿，在基因水平上改变生物
遗传性，创造新的生物物种，通过工程化手段为人类提供有用产品
和服 务的技术。
一、基因工程技术生产药品的优点
1. 大量生产过去通过常规生化分离提取技术难以获得（富集）的 生理活性蛋白和多肽。 2. 提供足够数量的生理活性物质。
超声破碎法
四、固液分离
分离细胞碎片常用的方法有：
1. 离心沉淀：高速离心、超速离心 2. 膜过滤：微滤、超滤和反渗透
3. 双水相萃取：聚乙二醇-葡聚糖
聚乙二醇-无机盐
五、重组蛋白质的分离纯化
分离纯化主要依赖色谱分离方法。 色谱技术包括： 离子交换色谱、疏水色谱、反相色谱、亲和色谱、 凝胶过滤色谱、高效液相色谱等。
发夹结构 RNaseH S1核酸
4．cDNA克隆
质粒 入噬菌体 酶、 定向、A T克隆
化 学 法 电 击 转 染
5．将重组体导入宿主细胞 差示 抗体 抗性获得 抗性失活 显色
二、大肠杆菌中的基因表达
2．影响目的基因在大肠杆菌中表达的因素
（1）外源基因的拷贝数 （2）启动子的强弱 （3）SD序列的有效性 （4）SD与ATG的间距 （5）密码子的组成（偏爱性） （6）产物的稳定性 （7）产物对宿主的影响
二、大肠杆菌中的基因表达
3．表达形式
（1）融合蛋白，增强稳定性。 （2）非融合表达。
五、重组蛋白质的分离纯化
3. 亲和层析： 是利用固定化配体与目的蛋白质之间非 常特异的生物亲和力进行吸附，这种结合既 是特异的，又是可逆的，改变条件可以使这 种结合解除。
第二章基因工程习题答案
基因工程课程习题选择题001 基因工程操作的三大基本元件是【Ａ】I 供体II 受体III 载体IV 抗体V 配体ＡI + II + IIIＢI + III + IVＣII + III + IVＤII + IV + VＥIII + IV + V002 根据当今生命科学理论，基因工程的用途是【E】I 分离纯化基因 II 大量生产生物分子 III 构建新型物种 IV 提高基因重组效率Ａ I + II + IIIＢ I + II + IVＣ I + III + IVＤ II + III + IVＥ I + II + III + IV003 根据基因工程的定义，下列各名词中不能替代基因工程的是【A】Ａ基因诱变Ｂ分子克隆Ｃ DNA重组Ｄ遗传工程Ｅ基因无性繁殖004 基因工程的单元操作顺序是【B】Ａ增，转，检，切，接Ｂ切，接，转，增，检Ｃ接，转，增，检，切Ｄ检，切，接，增，转Ｅ切，接，增，转，检005 下列有关基因的叙述，错误的是【A】Ａ蛋白质是基因表达的唯一产物Ｂ基因是 DNA 链上具有编码功能的片段Ｃ基因也可以是 RNAＤ基因突变不一定导致其表达产物改变结构Ｅ基因具有方向性006 限制性核酸内切酶是由细菌产生的，其生理意义是【D】Ａ修复自身的遗传缺陷Ｂ促进自身的基因重组Ｃ强化自身的核酸代谢Ｄ提高自身的防御能力Ｅ补充自身的核苷酸消耗007 天然 PstI 限制性内切酶的来源是【D】ＡBacillus amyloliquefaciensＢEscherichia coliＣHaemophilus influenzaeＤProvidencia stuartiiＥStreptomyces lividans008 T 4 -DNA 连接酶是通过形成磷酸二酯键将两段 DNA 片段连接在一起，其底物的关键基团是【D】Ａ 2' -OH 和 5' -PＢ 2' -OH 和 3' -PＣ 3' -OH 和 2' -PＤ 3' -OH 和 5' -PＥ 5' -OH 和 3' -P009若载体 DNA 用 M 酶切开，则下列五种带有 N 酶粘性末端的外源 DNA 片段中，能直接与载体拼接的是【D】M NＡ A/AGCTT T/TCGAAＢ C/CATGG ACATG/TＣ CCC/GGG G/GGCCCＤ G/GATCC A/GATCTＥ GAGCT/C G/AGCTC010下列有关质粒分子生物学的叙述，错误的是【B】Ａ质粒是共价环状的双链 DNA 分子Ｂ天然质粒一般不含有限制性内切酶的识别序列Ｃ质粒在宿主细胞内能独立于染色体 DNA 自主复制Ｄ松弛复制型的质粒可用氯霉素扩增Ｅ质粒并非其宿主细胞生长所必需011带有多个不同种复制起始区的质粒是【A】Ａ穿梭质粒Ｂ表达质粒Ｃ探针质粒Ｄ整合质粒Ｅ多拷贝质粒012 下列各常用载体的装载量排列顺序，正确的是【A】Ａ Cosmid > λ-DNA > PlasmidＢλ-DNA > Cosmid > PlasmidＣ Plasmid >λ-DNA > CosmidＤ Cosmid > Plasmid >λ-DNAＥλ-DNA > Plasmid > Cosmid013 目前在高等动物基因工程中广泛使用的载体是【C】Ａ质粒 DNAＢ噬菌体 DNAＣ病毒 DNAＤ线粒体 DNAＥ叶绿体 DNA014 若某质粒带有lacZ 标记基因，那么与之相匹配的筛选方法是在筛选培养基中加入【D】Ａ半乳糖Ｂ葡萄糖Ｃ蔗糖Ｄ5- 溴-4- 氯-3- 吲哚基- b -D- 半乳糖苷（X-gal ）Ｅ异丙基巯基- b - 半乳糖苷（IPTG ）015质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是【C】①能自主复制②不能自主复制③结构很小④蛋白质⑤环状RNA ⑥环状DNA⑦能“友好”地“借居”A ①③⑤⑦B ②④⑥C ①③⑥⑦D ②③⑥⑦016 双脱氧末端终止法测定DNA 序列是基于【A】ＡDNA 的聚合反应ＢDNA 的连接反应ＣDNA 的降解反应Ｄ特殊的DNA 连接酶Ｅ聚合单体2' 和5' 位的脱氧017 下列三种方法中，能有效区分重组子与非重组子的是【E】I 限制性酶切II PCR 扩增III 抗药性筛选ＡIＢI + IIＣI + IIIＤII + IIIＥI + II + III018鸟枪法克隆目的基因的战略适用于【A】Ａ原核细菌Ｂ酵母菌Ｃ丝状真菌Ｄ植物Ｅ人类019 cDNA 第一链合成所需的引物是【D】ＡPoly AＢPoly CＣPoly GＤPoly TＥ发夹结构020 Taq DNA 聚合酶的发现使得PCR 技术的广泛运用成为可能，这是因为【D】ＡTaq DNA 聚合酶能有效地变性基因扩增产物ＢTaq DNA 聚合酶催化的聚和反应不需要引物ＣTaq DNA 聚合酶具有极强的聚和活性ＤTaq DNA 聚合酶能使多轮扩增反应连续化ＥTaq DNA 聚合酶能使扩增反应在DNA 变性条件下进行021 为了利用PCR 技术扩增下列染色体DNA 片段上的虚线部分，应选用的引物顺序是【D】ＡI + IIＢI + IIIＣI + IVＤII + IIIＥII + IV022 构建基因文库一般使用的载体是【E】I 质粒IIλ-DNA III CosmidＡIＢIIＣIIIＤII + IIIＥI + II + III023 强化基因转录的元件是【C】Ａ密码子Ｂ复制子Ｃ启动子Ｄ内含子Ｅ外显子024 启动子的特征之一是【B】ＡGC 富积区ＢTATA BoxＣ转录起始位点Ｄ长度平均1 kbＥ含有某些稀有碱基025 下列基因调控元件中属于反式调控元件的是【A】Ａ阻遏蛋白Ｂ启动子Ｃ操作子Ｄ终止子Ｅ增强子026包涵体是一种【E】Ａ受体细胞中难溶于水的蛋白颗粒Ｂ大肠杆菌的亚细胞结构Ｃ噬菌体或病毒DNA 的体外包装颗粒Ｄ用于转化动物细胞的脂质体Ｅ外源基因表达产物的混合物027 外源基因在大肠杆菌中以融合蛋白的形式表达的优点是【Ｅ】I 融合基因能稳定扩增II 融合蛋白能抗蛋白酶的降解III 表达产物易于亲和层析分离ＡIIIＢI + IIＣI + IIIＤII + IIIＥI + II + III028 第二代基因工程是指【C】Ａ途径工程Ｂ代谢工程Ｃ蛋白质工程ＤRNA 基因工程Ｅ细胞器基因工程029 基因工程菌中重组质粒的丢失机制是【Ｃ】Ａ重组质粒渗透至细胞外Ｂ重组质粒被细胞内核酸酶降解Ｃ重组质粒在细胞分裂时不均匀分配Ｄ重组质粒杀死受体细胞Ｅ重组质粒刺激受体细胞提高其通透性030利用毛细管作用原理，将凝胶电泳分离后的DNA片段转移至硝酸纤维素膜上并根据核酸杂交原理进行分析的技术是【Ｄ】ＡWestern 印迹转移技术ＢNorthern 印迹转移技术Ｃ基因的表现型分析法ＤSouthern 印迹转移技术031在翻译过程中．mRNA必需首先与核糖体相结合才能进行蛋白质合成。
基因工程-第二章--基因克隆所需的工具酶
常用限 制性内 切酶种 类及特 性
2010-11-8
苏州科技学院生物系
叶亚新
2010-11-8
苏州科技学院生物系
叶亚新
6、限制性内切酶的星号活性
在某些反应条件下，限制酶识别顺序的 特异性可能发生变化，结果一种限制酶 酶切同一种DNA片断会产生新的酶切位点， 得到不同的酶切片断，这就是限制酶的 星号活性（ activity） 星号活性（star activity） EcoR 1 GAATTC---- AATT
第二章 基因克隆所需的工具酶
限制性内切酶—主要用于DNA分子的特异切割 限制性内切酶 DNA甲基化酶 甲基化酶—用于DNA分子的甲基化 DNA甲基化酶 核酸酶—用于DNA和RNA的非特异性切割 核酸酶 核酸聚合酶—用于DNA和RNA的合成 核酸聚合酶 核酸连接酶—用于DNA和RNA的连接 核酸连接酶 核酸末端修饰酶—用于DNA和RNA的末端修饰 核酸末端修饰酶 其它酶类--用于生物细胞的破壁，转化，核酸纯化，检测等 其它酶类
2010-11-8
苏州科技学院生物系
叶亚新
四．限制酶的特点
1. 识别顺序和酶切位点 识别４ １）识别４-8个相连的核苷酸 MboI NGATCN； NGATCN；AvaII GG(A/T)CC Bam HI GGATCC； GGATCC；PpuMI PuGG(A/T)CCPy Not I GCGGCCGC； GCGGCCGC； SfiI GGCC N N N N N GGCC N’ N N N CCGG N N’N’N’N’ CCGG Fok I 5 -ＧＧＡＴＧ(Ｎ)9-3’ 5’-ＧＧＡＴＧ( )93’-ＣＣＴＡＣ(Ｎ)13-5’ 外侧，产生５’-端突 -ＣＣＴＡＣ( )13- 外侧，产生５ 起 富含ＧＣ ２）富含ＧＣ
基因工程复习资料
基因工程复习资料第一章核酸的制备1.主要步骤：分、切、接、转、筛、表2.基因工程的概念：基因工程又称基因堆叠技术和dna重组技术，就是以分子遗传学为理论基为础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种dna分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。
第二章基因工程工具酶1.生物催化剂：核酶、抗体酶、模拟酶。
2.限制性内切核酸酶：定义：限制性内乌核酸酶就是一类能够辨识双链dna中特定核苷酸序列（辨识序列），并在识别序列上使每条链的一个磷酸二酯键断开的内脱氧核糖核酸酶。
命名：限制性内乌核酸酶通常就是以第一次抽取至这类酶的生物的种名的第一个字母和种名的第一、第二个字母命名的，有的在后面还加菌株（型）代号中的一个字母。
如果从同一种生物中先后提取到多种限制性内切核酸酶，则依次用罗马数字ⅰ、ⅱ、ⅲ表示。
并且名称的前三个字母须用斜体，第一个字母用大写。
3.dna连接酶：定义：dna连接酶也称dna黏合酶，在分子生物学中扮演一个既特殊又关键的角色，那就是连接dna链3‘-oh末端和，另一dna链的5’-p末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的dna链连成完整的链的一种酶。
种类：大肠杆菌dna连接酶、t4dna连接酶、tscdna连接酶、真核生物细胞辨认出的连接酶，例如酶ⅰ、酶ⅱ、酶ⅲ等多种类型。
4.dna片段的相连接方法：①具互补黏性末端dna片段之间的连接：可用e?colidna连接酶，也可用t4dna连接酶。
②尼奥罗末端dna片段之间的相连接：就可以用t4dna连接酶，并且必须减少酶的用量。
③dna片段末端修饰后进行连接：dna片段末端同聚物加尾后进行连接，可按互补粘性末端片段之间的连接方法进行连接；粘性末端修饰成平末端后进行连接；dna片段5′端脱磷酸化后进行连接；dna片段加连杆或衔接头后连接。
5.dna聚合酶：①定义：dna聚合酶就是指用dna单链为模板，以4种脱氧核苷酸为底物，催化剂制备一条与模板链序列优势互补的dna新链的酶。
基因工程知识点全
第一章基因工程概述1.什么是基因工程,基因工程的基本流程基因工程Genetic engineering原称遗传工程;从狭义上讲,基因工程是指将一种或多种生物体供体的基因与载体在体外进行拼接重组,然后转入另一种生物体受体内,使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状;因此,供体、受体和载体称为基因工程的三大要素;1.分离目的基因2.限制酶切目的基因与载体3.目的基因和载体DNA在体外连接4.将重组DNA分子转入合适的宿主细胞,进行扩增培养5.选择、筛选含目的基因的克隆6.培养、观察目的基因的表达第二章基因工程的载体和工具酶1. 基因工程载体必须满足哪些基本条件➢具有对受体细胞的可转移性或亲和性;➢具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点;➢具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点;➢具有合适的筛选标记;➢分子量小,拷贝数多;➢具有安全性;2. 质粒载体有什么特征,有哪些主要类型1、自主复制性2、可扩增性3、可转移性4、不相容性主要类型有1.克隆质粒2.测序质粒3.整合质粒4.穿梭质粒5.探针质粒6.表达质粒3. 质粒的构建1删除不必要的 DNA 区域,尽量缩小质粒的分子量,以提高外源 DNA 片段的装载量;一般来说,大于20Kb 的质粒很难导入受体细胞,而且极不稳定;2灭活某些质粒的编码基因,如促进质粒在细菌种间转移的 mob 基因,杜绝重组质粒扩散污染环境,保证 DNA 重组实验的安全,同时灭活那些对质粒复制产生负调控效应的基因,提高质粒的拷贝数3加入易于识别的选择标记基因,最好是双重或多重标记,便于检测含有重组质粒的受体细胞;4在选择性标记基因内引入具有多种限制性内切酶识别及切割位点的 DNA序列,即多克隆接头Polylinker,便于多种外源基因的重组,同时删除重复的酶切位点,使其单一化,以便环状质粒分子经酶处理后,只在一处断裂,保证外源基因的准确插入;5根据外源基因克隆的不同要求,分别加装特殊的基因表达调控元件;4. 什么是人工染色体载体将细菌接合因子、酵母或人类染色体上的复制区、分配区、稳定区与质粒组装在一起,即可构成染色体载体5. 什么是穿梭载体人工构建的、具有两种不同复制起点和选择标记、可以在两种不同的寄主细胞中存活和复制的载体;6.入-噬菌体载体及构建-DNA为线状双链DNA分子,长度为,在分子两端各有12个碱基的单链互补粘性末端;➢1缩短长度提高外源 DNA 片段的有效装载量删除重复的酶切位点➢引入单一的多酶切位点接头序列,增加外源DNA片段克隆的可操作性➢灭活某些与裂解周期有关基因;➢使λ-DNA载体只能在特殊的实验条件下感染裂解宿主细菌,以避免可能出现的污染现象的发生;➢加装选择标记,便于重组体的检测单链噬菌体DNA载体➢过定点诱变技术封闭重复的重要限制性酶切口;➢引入合适的选择性标记基因,如含有启动子、操作子和半乳糖苷酶氨基端编码序列lacZ’的乳糖操纵子片段lac、组氨酸操纵子片段his以及抗生素抗性基因等;➢将人工合成的多克隆位点接头片段插在 lacZ’标记基因内部,使得含有重组子的噬菌斑呈白色,而只含有载体 DNA 的混浊噬菌斑呈蓝色;➢4在多克隆位点接头片段的两侧区域改为统一的 DNA 测序引物序列,使得重组 DNA 分子的单链形式经分离纯化后,可直接进行测序反应;8. II类限制性内切核酸酶的特点限制性核酸内切酶 Restriction endonucleases是一类能在特异位点上催化双链DNA 分子的断裂,产生相应的限制性片段的核酸水解酶;➢识别位点的特异性：每种酶都有其特定的DNA识别位点,通常是由4、5或6核苷酸组成的特定序列靶序列;➢识别序列的对称性：靶序列通常具有双重旋转对称的结构,即双链的核苷酸顺序呈回文结构;➢切割位点的规范性：双链DNA被酶切后,分布在两条链上的切割位点旋转对称可形成粘性末端或平末端的DNA分子;同位酶：一部分酶识别相同的序列,但切点不同,这些酶称为同位酶;同裂酶：识别位点与切割位点均相同的不同来源的酶称为同裂酶同尾酶Isocandamers：识别位点不同,但切出的 DNA 片段具有相同的末端序列,这些酶称为同尾酶;9.甲基化酶Ⅱ类限制性内切酶有相应甲基化酶伙伴,甲基化酶的识别位点与限制性内切酶相同,并在识别序列内使某位碱基甲基化,从而封闭该酶切口;甲基化酶在封闭一个限制性内切酶切口的同时,却产生出另一种酶的切口➢甲基化酶可修饰限制性核酸内切酶识别序列,从而使DNA免受相应的限制性核酸内切酶的切割;➢甲基化酶的用途就是在必要时可以封闭某一限制性核酸内切酶的酶切位点;连接酶连接作用的特点:①DNA连接酶需要一条DNA链的3’末端有一个游离的羟基-OH,另一条DNA链的5’末端有一个磷酸基-P的情况下,只有在这种情况下,才能发挥连接DNA分子的作用;②只有当3’－OH和5’－P彼此相邻,并且各自位于与互补链上的互补碱基配对的两个脱氧核苷酸末端时,DNA连接酶才能将它们连接成磷酸二酯键;③DNA连接酶不能连接两条单链的DNA分子或环化的单链DNA分子,被连接的DNA链必须是双螺旋DNA分子的一部分;④DNA连接酶只能封闭双螺旋DNA上失去一个磷酸二酯键所出现的单链缺口nick,而不能封闭双链DNA的某一条链上失去一个或数个核苷酸所形成的单链裂口gap;⑤由于在羟基和磷酸基团之间形成磷酸二酯键是一种吸能反应,因此,DNA连接酶在进行连接反应时,还需要提供一种能源分子NAD＋或ATP11.大肠杆菌 DNA聚合酶和Klenow大片段各有什么作用DNA聚合酶作用的特点：➢要有底物4种dNTP为前体催化合成DNA;➢接受模板指导;➢需要有引物3’羟基的存在;➢不能起始合成新的DNA链;➢催化dNTP加到生长中的DNA链3’-OH末端;➢催化DNA的合成方向是5’→3’;Klenow酶的基本性质：➢大肠杆菌DNA聚合酶I经胰蛋白酶或枯草杆菌蛋白酶部分水解生成的C末端604个氨基酸残基片段,即Klenow酶;分子量为76kDa;➢Klenow酶仍拥有5’→3’的DNA聚合酶活性和5’→3’的核酸外切酶活性,但失去了5’→3’的核酸外切酶活性;Klenow酶的基本用途：➢修复由限制性核酸内切酶造成的 3’凹端,使之成为平头末端;➢以含有同位素的脱氧核苷酸为底物,对DNA片段进行标记;➢用于催化 cDNA 第二链的合成;➢用于双脱氧末端终止法测定 DNA 的序列;聚合酶T4-DNA聚合酶酶的基本特性：➢有3’→5’的核酸外切酶活性和5’→3’的DNA聚合酶活性;➢在无dNTP时,可以从任何3’-OH端外切;➢在只有一种dNTP时,外切至互补核苷酸;➢在四种dNTP均存在时,聚合活性占主导地位;T4-DNA聚合酶的基本用途：切平由核酸内切酶产生的3’粘性末端13. 影响连接效率的因素有：➢温度最主要的因素离子浓度➢ATP的浓度 10μM - 1μM➢连接酶浓度平末端较粘性末端要求高➢反应时间通常连接过夜➢插入片段和载体片段的摩尔比➢DNA末端性质➢DNA片段的大小14.如何将不同DNA分子末端进行连接1.相同粘性末端的连接如果外源DNA与载体DNA均用相同的限制性内切酶切割,则不管是单酶酶解还是双酶联合酶解,两种DNA分子均含有相同的粘性末端,因此混合后能顺利的连接成一个重组DNA分子 2.平头末端的连接T4-DNA连接酶在ATP和高浓度酶的条件下,能连接具有完全碱基配对的平末端DNA分子,但平末端连接效率不高,基因操作不经常采用;3.不用粘性末端的连接3’端的粘性末端用T4-DNA聚合酶切平5’端的粘性末端用klenow酶补平,或者用S1核酸酶切平最后用T4-DNA连接酶进行平末端连接15. 碱性磷酸酶有什么作用1.该酶用于载体 DNA的5’末端除磷操作,以提高重组效率；2.用于外源DNA片段的5’端除磷,则可有效防止外源 DNA 片段之间的连接;16. 末端脱氧核苷酸转移酶有哪些作用➢给载体或目的DNA加上互补的同聚物尾;➢DNA片段3’末端的同位素标记;17. 2、细菌转化的步骤：∙感受态的形成;感受态时细胞表面出现各种蛋白质和酶类,负责转化因子的结合、切割及加工;感受态细胞能分泌一种小分子量的激活蛋白或感受因子,其功能是与细胞表面受体结合,诱导某些与感受态有关的特征性蛋白质如细菌溶素的合成,使细菌胞壁部分溶解,局部暴露出细胞膜上的 DNA 结合蛋白和核酸酶等;∙转化因子的结合;受体菌细胞膜上的DNA结合蛋白可与转化因子的双链DNA结构特异性结合,单链DNA或RNA双链RNA以及DNA/RNA杂合双链都不能结合在膜上;∙转化因子的吸收;双链 DNA 分子与结合蛋白作用后,激活邻近的核酸酶,一条链被降解,而另一条链则被吸收到受体菌中;∙整合复合物前体的形成;进入受体细胞的单链 DNA 与另一种游离的蛋白因子结合,形成整合复合物前体结构,它能有效地保护单链DNA免受各种胞内核酸酶的降解,并将其引导至受体菌染色体DNA处;∙转化因子单链DNA的整合;供体单链DNA片段通过同源重组,置换受体染色体DNA的同源区域,形成异源杂合双链 DNA结构;+诱导转化原理：①在0℃的Cacl2低渗溶液中,细菌细胞发生膨胀,同时Cacl2使细胞膜磷脂层形成液晶结构促使细胞外膜与内膜间隙中的部分核酸酶解离开来,诱导大肠杆菌形成感受态;②Ca2+能与加入的DNA分子结合,形成抗DNA酶DNase的羟基-磷酸钙复合物,并黏附在细菌细胞膜的外表面上;当42℃热刺激短暂处理细菌细胞时,细胞膜的液晶结构发生剧烈扰动,并随之出现许多间隙,为DNA分子提供了进入细胞的通道;③Mg2+对DNA分子有很大的稳定性作用,因此利用Mgcl2与Cacl2共同处理大肠杆菌细胞,可以提高DNA的转化效率;∙但该法要求条件高,对外界污染物极为敏感,通常很少采用;介导细菌的原生质体转化∙PEG是乙二醇的多聚物, 存在不同分子量的多聚体,它可改变各类细胞的膜结构, 使两细胞相互接触部位的膜脂双层中脂类分子发生疏散和重组,此时相互接触的两细胞的胞质沟通成为可能,从而造成细胞之间发生融合;20.电穿孔法是指在细胞上施加短暂、高压的电流脉冲,在质膜上形成纳米大小的微孔,DNA直接通过这些微孔或者作为微孔闭合时所伴随发生的膜组分重新分布通过质膜进入细胞质中,这种方法称为电穿孔法;P52 接合转化,入噬菌体感染未归纳21.转化率的影响因素.载体及重组DNA方面载体本身的性质：不同的载体转化同一株受体细胞,其转化率不同;载体的空间构象：与受体细胞亲和性较强的质粒载体转化率要高于亲和性较弱的质粒载体; 插入片段大小：对质粒载体而言,插入片段越大,转化效率越低;重组DNA分子的浓度和纯度受体细胞方面：受体细胞必须与载体相匹配转化操作的影响22.转化细胞的扩增转化细胞的扩增操作：指转化完成之后细胞的短时间培养;在实验时,扩增操作往往与转化操作偶联在一起,如：∙Ca2+诱导转化后的37℃培养一个小时∙原生质体转化后的再生过程∙λ噬菌体转染后的30℃培养等,均属扩增操作扩增操作的目的∙增殖转化细胞,使得有足够数量的转化细胞用于筛选程序;∙扩增和表达载体分子上的标记基因,便于筛选;∙表达外源基因,便于筛选和鉴定;23.抗药性筛选法这是利用载体DNA分子上的抗药性选择标记进行的筛选方法;抗药性筛选法的基本原理：抗药性筛选法可区分转化子与非转化子、重组子与非重组子将外源DNA片段插在EcoRI位点：∙非重组子呈 Apr、Tcr∙重组子呈 Apr、Tcr将外源DNA片段插在BamHI位点：∙非重组子呈 Apr、Tcr∙重组子呈 Apr、Tcs抗药性筛选法的基本操作：先将转化液涂布含有Ap的平板再将Ap平板上的转化子影印至含有Tc的平板上在Ap平板上生长,但在Tc平板上不长的转化子即为重组子 P56抗药性标记插入失活选择法∙经过上述抗药性筛选获得的大量转化子中既包括需要的重组子,也含有不需要的非重组子;为了进一步筛选出重组子,可利用质粒载体的双抗药性进行再次筛选;如果外源基因插入在载体的抗药性基因中间使得该抗药性基因失活,这种抗药性标记就会消失,从而筛选出阳性重组子;24. 什么是蓝白斑筛选法这种方法是根据组织化学的原理来筛选重组体;主要是在λ载体的非必要区插入一个带有大肠杆菌β—半乳糖苷酶的基因片段,携带有lac基因片段的λ载体转入lac的宿主菌后,在含有5—溴—4—氯—3—引哚—β—D—半乳糖苷X-gal平板上形成浅蓝色的噬菌斑;外源基因插人lac或lac基因部分被取代后,重组的噬菌体将丧失分解X-gal的能力,转入lac-宿主菌后,在含有5—溴—4—氯—3—引哚—β—D—半乳糖苷 X-gal平板上形成白色的噬菌斑,非重组的噬菌体则为蓝色噬菌斑;筛选法利用合适的引物,以从初选出来的阳性克隆中提出的质粒为模板进行PCR,通过对PCR产物的电泳分析,确定目的基因是否插入到载体中;由于在载体DNA分子中,外源DNA插入位点的两侧序列多数是已知的,可以设计合成相应的PCR引物,以待鉴定的转化子或重组子的DNA为模板进行PCR反应,反应产物经琼脂糖凝胶电泳,若出现特异性扩增DNA带,并且其分子量同预期的一致,则可确定含此重组DNA分子的重组子是期待的重组子;第三章基因工程的常规技术1. 探针有哪些类型探针标记有哪些方法类型：同源或部分同源探针cDNA探针人工合成的寡核苷酸探针标记方法：①5’端标记法②反转录标记法③缺刻前移标记法④ABC标记法4.什么是ABC荧光显色酶标记法ABC 标记法;∙A为Avidin生物素抗性蛋白,每个Avidin分子可结合3 - 4个生物素分子；∙B为Biotin生物素,每个Biotin分子可结合2个Avidin分子；∙C为Complex,首先将Biotin共价结合在探针分子上,荧光胺标记在Avidin上,两者形成复合物,即可将荧光胺标记在探针上,发出的荧光也能使普通胶片感光;如果将某一生色酶接在Avidin上,并辅以合适底物,则杂交反应还可直接以颜色反应检测,这一技术称为酶标技术5.亚克隆法∙亚克隆：是将克隆片段进一步片段化后再次进行的克隆;∙一般是将重组DNA分别用几种限制性核酸内切酶切割后,将所得各片段分别重组到载体上再转化宿主细胞,然后通过转化细胞的表型鉴定或鉴定,获得含有目的基因的重组子;此时,该重组分子中的无关DNA区域以被大量删除;6. 菌落嗜菌斑原位杂交的基本原理、流程∙该项技术是直接把菌落印迹转移到硝酸纤维素滤膜上,经溶菌和变性处理后使DNA 暴露出来并与滤膜原位结合再与特异性DNA探针杂交,筛选出含有插入序列菌落;∙操作步骤：∙①菌落生长∙②转移到NC膜上∙③DNA释放和变性∙变成单链DNA：∙ 10％SDS NaOH∙④中和 Tris-HCl pH∙⑤固定 80 ℃ 120’∙⑥杂交包括预杂交,加探针DNA杂交∙⑦放射自显影∙⑧对照比较,选出重组克隆7.鸟枪法∙鸟枪法：将某种生物体的全基因组或单一染色体切成大小适宜的 DNA 片段,分别连接到载体 DNA上,转化受体细胞,形成一套重组克隆,从中筛选出含有目的基因的期望重组子;鸟枪法制备目的基因的主要步骤∙①目的基因组DNA片段的制备超声波处理：片段长度均一,大小可控,平头末端;原核生物的基因长度大都在2Kb以内,真核生物的基因长度变化很大,最大的基因可达100Kb以上;全酶切：片段长度不均一,粘性末端便于连接,但有可能使目的基因断开,大小不可控;部分酶切：片段长度可控,含有粘性末端,目的基因完整;∙②DNA片段与载体连接如果转化子采用菌落原位杂交法或限制性酶切图谱法筛选,则选择多拷贝克隆载体；如果转化子采用基因产物功能检测法筛选,则选择表达型载体;∙③重组DNA分子导入受体细胞如果转化子采用菌落原位杂交法或限制性酶切图谱法筛选,则选择大肠杆菌作为受体细胞；如果转化子采用基因产物功能检测法筛选,则选择能使目的基因表达的受体细胞;∙④筛选含有目的基因的目的重组子菌落原位杂交法、基因产物功能检测法筛选模型的建立;∙⑤目的基因的定位利用鸟枪法获得的期望重组子只是含有目的基因的 DNA 片段,必须通过次级克隆或插入灭活,在已克隆的 DNA 片段上准确定位目的基因,然后对目的基因进行序列分析,搜寻其编码序列以及可能存在的表达调控序列;法酶促逆转录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;这种方法以目的基因的mRNA为模板,在逆转录酶的作用下合成互补的DNA,即cDNA,然后在DNA聚合酶的催化下合成双链cDNA片段,与适当的载体重组后转入受体菌扩增,获得目的基因的cDNA克隆; 的分离纯化绝大多数的真核生物mRNA在其3’端都存在一个多聚腺苷酸的尾巴,利用它可以迅速的将mRNA从细胞总的混合物中分离出来,将寡聚脱氧胸腺嘧啶共价交联在纤维素分子上,制成亲和层析柱,然后将细胞总的RNA混合物上层析柱分离,mRNA会挂在层析住上,后洗脱即可分离10. 简述PCR技术的基本原理,PCR反应体系的主要成分与主要程序是怎样的PCR技术的基本原理：类似于DNA的天然复制过程,其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物;过程：PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成：①模板DNA的变性：模板DNA经加热至93℃左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR 扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,以便它与引物结合,为下轮反应作准备；②模板DNA与引物的退火复性：模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55℃左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；③引物的延伸：DNA模板--引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基配对与半保留复制原理,合成一条新的与模板DNA 链互补的半保留复制链;重复循环变性--退火--延伸三过程,就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链又可成为下次循环的模板;每完成一个循环需2～4分钟, 2～3小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍;11. 什么是基因组文库其构建方法是怎样的是指将某种生物的全部基因组的遗传信息贮存在可以长期保存的稳定的重组体中,以备需要时能够随时应用它分离所需要的目的基因,这种保存基因遗传信息的材料,就称为基因文库又称DNA文库;基因组文库构建的一般步骤①载体的选择和制备;②高纯度、大分子量基因组 DNA 的提取;③基因组 DNA 的部分酶切与分级分离;④载体与DNA片段的连接;⑤转化或侵染宿主细胞;⑥筛选鉴定基因组及保存;12. 基因组DNA文库的质量标准除了尽可能高的完备性外,一个理想的基因组DNA文库应具备下列条件：∙重组克隆的总数不宜过大,以减轻筛选工作的压力∙载体的装载量最好大于基因的长度,避免基因被分隔克隆;∙克隆与克隆之间必须存在足够长度的重叠区域,以利于克隆排序;∙克隆片段易于从载体分子上完整卸下;∙重组克隆能稳定保存、扩增、筛选;基因文库的构建通常采用鸟枪法和cDNA法13.外源DNA片段的切割原则片段之间要有一定的重叠序列片段大小要均一文库构建的步骤∙细胞总RNA的提取和mRNA的分离∙第一链cDNA合成∙第二链cDNA合成∙双链cDNA的分级分离∙双链cDNA克隆进质粒或噬菌体载体并导入宿主中繁殖∙重组体的筛选与鉴定第四章基因在大肠杆菌、酵母的高效表达1. 启动子∙启动子：是DNA链上一段能与RNA聚合酶结合并能起始转录的序列,其大小在20～300个碱基,是控制基因转录的重要调控元件;在一定条件下mRNA的合成速率与启动子的强弱密切相关,而转录又在很大程度上影响基因的表达;∙启动子的特征：①序列特异性②方向性③位置特性④种属特异性2.启动子类型∙组成型启动子：是指在该类启动子控制下,结构基因的表达大体恒定在一定水平上,在不同组织、部位表达水平没有明显差异;∙组织特异启动子：又称器官特异性启动子;在这类启动子调控下,基因往往只在某些特定的器官或组织部位表达,并表现出发育调节的特性;∙诱导型启动子：是指在某些特定的物理或化学信号的刺激下,该种类型的启动子可以大幅度地提高基因的转录水平;目前已经分离了光诱导表达基因启动子、热诱导表达基因启动子、创伤诱导表达基因启动子、真菌诱导表达基因启动子和共生细菌诱导表达基因启动子等;3.终止子终止子：是位于结构基因下游的一段DNA序列,基因转录时,该序列被转录为mRNA的一部分,并形成特殊的二级结构,由此终止基因的转录;序列SD序列：mRNA中起始密码子上游8-13个核苷酸处有一段富含嘌呤核苷酸的顺序,它可以与30S亚基中的16S rRNA 3’端富含嘧啶的尾部互补,形成氢键结合,有助于mRNA的翻译从起始密码子处开始5.密码子不同生物对密码子的偏爱性1.生物体基因组中的碱基含量2.密码子与反密码子的相互作用的自由能3.细胞内tRNA的含量6. 密码子偏爱性对外源基因表达的影响∙由于原核生物和真核生物基因组中密码子的使用频率具有较大程大的差异性,因此外源基因尤其是高等哺乳动物基因在大肠杆菌中高效翻译的一个重要因素是密码子的正确选择;一般而言,有两种策略可以使外源基因上的密码子在大肠杆菌细胞中获得最佳表达：∙外源基因全合成∙同步表达相关tRNA编码基因7. 包涵体及其性质在某些生长条件下,大肠杆菌能积累某种特殊的生物大分子,它们致密地集聚在细胞内,或被膜包裹或形成无膜裸露结构,这种水不溶性的结构称为包涵体8. 包涵体的形成机理∙①折叠状态的蛋白质集聚作用;∙②非折叠状态的蛋白质集聚作用∙③蛋白折叠中间体的集聚作用;9. 包涵体的分离检测∙包涵体的分离主要包括菌体破碎、离心收集以及清洗三大操作步骤;10. 分泌型目的蛋白表达系统的构建∙包括大肠杆菌在内的绝大多数革兰氏阴性菌不能将蛋白质直接分泌到胞外,但有些革兰氏阴性菌能将细菌的抗菌蛋白细菌素分泌到培养基中,这一过程严格依赖于细菌素释放蛋白,它激活定位于内膜上的磷酸酯酶A,导致细菌内外膜的通透性增大∙因此,只要将细菌素释放蛋白编码基因克隆在一个合适的质粒上即可构建完全分泌型的受体细胞;此时,用另一种携带大肠杆菌信号肽编码序列和目的基因的表达质粒转化上述完全分泌型受体细胞,并使用相同性质的启动子介导目的基因的转录,则可实现目的蛋白从重组大肠杆菌中的完全分泌;11融合蛋白表达质粒的构建原则：∙受体细胞的结构基因能高效表达,且其表达产物可以通过亲和层析进行特异性简单纯化;。
基因工程(第二章答案)
第二章基因工程工具酶一、解释下列名词1.Restriction and modification（限制与修饰）宿主特异性地降解外源遗传物质（DNA）的现象称为限制。
外源遗传物质通过甲基化等作用避免宿主的限制作用称为修饰。
2. Matched ends(or cohesive end)（匹配末端或粘性末端）识别位点为回文对称结构的序列，经限制酶切割后，产生的相同的，互补的末端称为匹配粘端，亦即粘性末端3. Blunt ends平末端。
在回文对称轴上同时切割DNA 的两条链，产生的没有碱基突出的末端称为平末端。
4. Star activity星星活性。
在极端非标准条件下，限制酶能切割与识别序列相似的序列，这个改变的特殊性称星星活性。
5. Klenow fragment Klenow 片段。
Klenow DNA 聚合酶是E.coli DNA polymerase 经蛋白酶（枯草杆菌蛋白酶）裂解而从全酶中除去5'--3' 外切活性的多肽大片段，而聚合活性和3'--5' 外切活性不受影响。
6.Reverse transcriptase反转录酶。
即依赖于RNA 的DNA 聚合酶，它有5'--3' 合成DNA活性，但是无3'--5' 外切活性。
7.Terminal transferase（末端转移酶）8.Ligase连接酶。
催化DNA 5' 磷酸基与3' 羟基之间形成磷酸二酯键，将两段核酸连接起来的酶。
9.T4 polynucleotide kinase（T4多聚核苷酸激酶）催化ATP 的γ-磷酸基转移至DNA 或RNA 的5' 末端。
10.Alkaline phosphatase（碱性磷酸酶）催化除去DNA 或RNA 5' 磷酸11.S1 nuclease Sl 核酸酶。
可降解单链DNA 或RNA ，产生带5' 磷酸的单核苷酸或寡核苷酸双链；对dsDNA ，dsRNA ，DNA:RNA 杂交体不敏感。
基因工程第1讲概论课件
理论上的可行性。
41
二、分子遗传学新方法是基因工程的 技术基础（六大技术）
首当其冲的是要解决: ① 如何自如地得到目的基因； ② 如何在体外改造基因，得到重 组体； ③ 如何在体外转移重组基因；
直到20世纪70年代中期，相继出现了 几项关键性技术，梦想成真。
42
实际上的可操作性 材料、实验条件、时空条件、
经济条件和政策。 基础方面的基本条件（可能性+ 可行性+ 可操作性）具备, 尚需人的科学创新 思维+ 艰苦的实践。才能得到创新的发明、 发现
49
1970年, MIT 的 科学家率先提出在体 外把不同来源的遗传 物质进行重组的设想, 但遭到反对, 不予支
50
办
不
不
到
到
的
的
22
第一节 基因工程的 发生与发展
23
一、基因工程诞生的理论基础
2生物遗传的物质基础是 DNA 肺炎链球菌光滑型和粗糙型的转化 试验
24
● 1944年, 美 国微生物学家 Avery证明基 因就是DNA分 子, 提出 DNA 是遗传信息的 载体。
32
遗 传 密 码 表
目 录33
mRNA分子上从5 至3 的方向,每3个核 苷酸构建一个密码子, 编码某一特定氨基酸或 作为蛋白质合成的起始、终止信号, 称为三联 体密码(triplet codon), 也称遗传密码子(genetic codon)。
解决了信息语言的对应关系。
34
•密码: 43 = 64
14
（4）利用重组DNA技术可以在体外大 量扩增、纯化人们感兴趣的基因, 研 究其结构、功能及调控机制, 从而拓 宽了分子生物学的研究领域。
基因工程2ppt课件
Bam H I 375 B anl 474
B anl 488 Sphl 565 S all,A ccl,H in cll 6 5 0
tet r X m alll 938 N rul 975
B spM I 1063
3000 ori
B sm l 1353 S ty l 1369 Aval 1424 B all 1445
➢ 在基因导入受体时：将目 的片段转移到受体细胞中
5.
细菌人工染色体(克隆/表达)；
并进行使之表达——转化 6. 酵母人工染色体(克隆/表达)； 载体或表达载体。
7. Ti质粒及其衍生载体(转化)。
.
载体的要求:
作为载体，应该具有以下一些性能：A、复制：具 有能在受体细胞中复制的复制起点，基因工程的目的 是要得到基因的无性繁殖系，并且要求得到最大量的 某一基因或基因产物，因此一般要求用属于松弛型的 质粒作为载体。细菌质粒ColE1是一种常用的载体； B、选择性标记：一般情况下，所要扩增的基因不便 于选择，所以作为载体要求具有选择标记。ColE1对 于大肠肝菌素E1的免疫性却不是一个理想的标记。R 质粒具有最适宜于作为选择性标记的多种抗性基因， 但不很安全；
ColE1 6.5kb
松弛型
EcoRI
PstI
HincII
B
a
m A
H p
rI
pSF2124 11.33kb
EcoRI EcoRI
EcoRI HindIII
BamHI
pMB9 5.4kb
S T
a c
lr
I
转 Apr至 pMB9
HincII
P
s
t A
I p
第二章基因工程中常用的工具酶
第二章 基因工程中常用的工具酶限制性内切酶—主要用于DNA 分子的特异切割分子的特异切割DNA 甲基化酶—用于DNA 分子的甲基化分子的甲基化 核酸连接酶—用于DNA 和RNA 的连接的连接核酸聚合酶—用于DNA 和RNA 的合成的合成核酸酶—用于DNA 和RNA 的非特异性切割的非特异性切割核酸末端修饰酶—用于DNA 和RNA 的末端修饰的末端修饰其它酶类--用于生物细胞的破壁、转化、核酸纯化、检测等。
用于生物细胞的破壁、转化、核酸纯化、检测等。
§2-1 核酸内切限制酶定义：核酸内切限制酶是一类能够识别双链DNA 分子中的某种特定核苷酸序列，并由此切割DNA 双链结构的核酸内切酶。
双链结构的核酸内切酶。
到目前为止已经从许多种不同的微生物中分离出了2300种以上不同的核酸内切限制酶。
种以上不同的核酸内切限制酶。
核酸内切限制酶的发现及其生物功能（图）一 、限制修饰系统的种类（图）限制修饰系统的种类（图）二、 限制性内切酶的定义、命名1. 定义：广义指上述三个系统中的限制酶；广义指上述三个系统中的限制酶；狭义指II 型限制酶。
型限制酶。
2. 命名：限制酶由三部分构成，即菌种名、菌系编号、分离顺序。
限制酶由三部分构成，即菌种名、菌系编号、分离顺序。
例如：Hin d Ⅲ 前三个字母来自于菌种名称H. influenzae ，“ｄ”表示菌系为ｄ型血清型；“Ⅲ”表示分离到的第三个限制酶。
表示分离到的第三个限制酶。
Eco RI RI——Escherichia coli RI RI Hin d Ⅲ—Haemophilus influensae d ⅢSac I (II)—Streptomyces achromagenes I (Ⅱ)三、Ⅰ型和Ⅲ型核酸内切限制酶的缺点a.Ⅰ型核酸内切限制酶虽然能够识别DNA 分子中的特定序列，但它们的切割作用却是随机的，在距特异性位点至少1000bp 的地方可以随机地切割DNA 分子，因此这类酶在基因克隆中显然是没有用处的。
基因工程-2-载体ppt课件
1.柯斯载体的组成
由质粒和λ粘性末端“尾巴”两部分组成。
2.柯斯载体的特点
① 带有抗药性标记 ② 带有质粒的复制起始点 ③ 带有多个限制酶的单一切点 ④ 带有λ噬菌体粘性末端片段
3.cosmid载体的优点
insert) form URA3 auxotrophy selectable marker (yeast) yeast centromeric sequence ARS1 yeast origin of replication
第二节 噬菌体载体
一、 λ噬菌体载体
1. λ噬菌体结构特点: ①线性双链DNA分子 ②可在E.coli中大量繁殖 ③具非必需区(约1/3长度） ④两端具12个核苷酸单链互补粘性末端
⑷ 建立λDNA的体外包装。
噬菌体的包装过程
主要外壳蛋白质 是基因E的产物
连环DNA
头部前体
基因A的产物在cos 位点切割噬菌体 DNA
基因W和FII 的产物组装 蛋白质加完 包含在外壳中的 整的尾部 基因D的产物
λDNA的体外包装
头部基因 （琥珀突变型）
转录复制 蛋白质合成
体外包装的重组DNA比裸 露的DNA导入受体细胞的 效率高100-10000倍
2.酵母菌质粒载体的特点
①含有E.coli质粒的复制起始序列。
②含有酵母的筛选标记（如LEU2） ③具有合适的供外源基因插入的限制酶切割位点。
④酵母菌稳定型质粒载体
着丝粒
Type bacterial origin promoter selectable marker
selectable marker
一 基因工程的基本元件 ------载体
质粒载体
基因定点诱变
西北师范大学
基因工程
第二章 基因工程技术原理
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第四节 基因定点诱变
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2.4.1 盒式诱变
利用一段人工合成 的具有突变序列的 寡核苷酸片段取代 野生型基因中的相 应序列.
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2.4.2 寡核苷酸引物诱变
使用化学合成的含有突变碱基 的寡核苷酸片段作引物,启动 单链为了 新合成DNA子链的一个组成 部分。
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2.4.３ ＰＣＲ诱变 (1) 重组PCR定点诱变: 克服寡核苷酸引物诱 变能力仅限于5’端. 特点:经3轮PCR反应, 一对互补的带有突变 碱基的内侧引物和2个 外侧引物
基因工程
第二章 基因工程技术原理
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(2) 大引物诱变:核心 是第一轮PCR产物为 第二轮PCR引物
基因工程
基因工程
第二章 基因工程技术原理
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寡核苷酸引物诱变过程
正链DNA合成 突变引物合成 异源双链DNA分子制备 闭环异源双链DNA分子富集 转化 突变体筛选 寡核苷酸引物诱变法的局限性
异源双链DNA分子并非真正异源 突变体子代中突变碱基被错配修 复体系修复
基因工程
第二章 基因工程技术原理
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基因工程
第二章 基因工程技术原理
提高寡核苷酸引物诱变突变效率的方法
生物技术概论_基因工程
PvuII等酶切产生的平末端
5’…G-C-T-C-A-G-C-T-G-G-A-G…3’
3’…C-G-A-G-T-C-G-A-C-C-T-C…5’
PvuII 37℃
5’…G-C-T-C-A-G-OH 3’…C-G-A-G-T-C-P
P-C-T-G-G-A-G…3’ HO-G-A-C-C-T-C…5’
4、限制性内切核酸酶反应系统 反应底物 内切酶 反应缓冲液 适当的温度
5、酶切方法
单酶切方法
一个酶切反应体系 （20μ L）： 离心2S→保温1-3h（30 度或37度） →终止反应
无菌重蒸水：13μ L， 缓冲液（10×）：2μ L 底物DNA： 4μ L
（65水浴中保温1015min，或乙醇沉淀处 理，或者先用酚处理后再
（2）T4噬菌体的连接酶：连接粘性末端、齐 平末端
功用：DNA重组中促使载体与DNA连接
具互补粘性末端片段之间的连接
具平末端DNA片段之间的连接
DNA片段末端修饰后进行连接
DNA片段加连杆后或加衔接头连接
二、 基因克隆载体
基因克隆载体的含义
能够承载外源基因，并将其带入受体细胞得以相对稳定维持
什么是限制性内切酶？
命名原则？
由1973年H.O Smith和D. Nathans提议的命名系统 由三部分构成，即菌种名、菌系编号、分离顺序。
1、用属名的第一个字母（大写，斜体）和种名的头两个字母 （小写，斜体）组成3个字母的略语表示寄主菌的物种名。
大肠杆菌（Escherichia coli）用Eco表示； 流感嗜血菌（Haemophilus influenzae）用Hin表示。
（二）基因工程研究的理论依据（为何可对基因进行
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就不能切割了
基因工程第二章
D 同尾酶
同尾酶（isocaudamer）来源各异，识别 的靶子序列也各不相同，但都产生出相 同的粘性末端。
基因工程第二章
BamHⅠ
G↓ GATC,
BclⅠ
T ↓ GATC，
Bgl I(GCCNNNN ↓ NGGC) 、 Nde I (C ↓ TNAG) 、 Sfi I (GGCCNNNNN ↓ NGGCC) Xmn I (GAANN ↓ NNTTC) 等。
基因工程第二章
有极少数 Ⅱ 型限制性核酸内切酶的切割位点远 离识别序列 , 如 Mbo Ⅱ 识别 GAAGA 序列 , 切 割位点则是 :
第二章 工具酶
基因工程第二章
第一节 限制性内切酶
基因工程第二章
基因的重组与分离，涉及到一系 列相互关连的酶催化反应,特别是核酸 内切限制酶(restrictionendonucleases) 和DNA连接酶(1igase)的发现与应用， 才真正使DNA分子的体外切割与连接 成为可能。
基因工程第二章
基因工程第二章
B 从5’-3’链上对称轴左方切开和3’-5’链 上对称轴右 方切开形成具有凸出的5’磷 酸基团的粘性末端
基因工程第二章
C 从5’-3’链上对称轴右方切开和3’-5’ 链上对称轴 左方切开形成具有凸出的3’ 羟基基团的粘性末端
基因工程第二章
有些限制性核酸内切酶的识别序列为间断型回文 结构 , 酶的切点定位于核昔酸 N 中 ,
的前两个字母 ( 小写 ), 组成酶的 ②菌株 第一个字母加在基本名称之后 ; 大写字母表示
酶的编码基因为染色体外遗传成分。 ③发现次序 罗马数字表示 ④系统名称 RE为R, 甲基化酶为 M ,通常省略
基因工程第二章
例如 R-HindIII表示限制性核酸内切酶 , 相 应的甲基化酶用 M- HindIII 表示。 但在
一、寄主限制与修饰体系（R/M体系）
20世纪60年 W.Arber、H.Smith 和D.Nathans 等首 先发现,为此获得了197)10- 4 E.coli K
1
1 E.coli B
(限制)10- 4
基因工程第二章
λ(K)修饰
R/M定义：
R/M中的限制作用（restriction)是指一定类 型的细菌可以通过限制酶的作用，破坏入 侵的噬菌体DNA（外源DNA）导致噬菌体 寄主幅度受到限制的现象
EcoRⅠ切割位点
基因工程第二章
分类
酶分子的结构 与功能 限制与修饰的 新闻系 限制与修饰的 辅助因子
识别序列
Ⅰ
三亚基多功能 酶
酶蛋白同时具 有甲基化作用
ATP Mg2+ SAM(S-腺苷蛋 氨酸）
特异性，非对 称序列
Ⅱ 单一功能酶
酶蛋白不具有 甲基化作用
Mg2+
特异性，旋转 对称序列
Ⅲ
二亚基双功能 酶
实际应用中 , 尤其是在上下文已交代得很 清楚时 , 限制性内切酶的系统名称 R 常 被省略。
基因工程第二章
HindIII
H = genus Haemophilus in = species influenzae d = strain Rd III = third endonuclease
isolated
BglⅡ
A↓GATC,
Sau3AⅠ
↓ GATC
XhoⅡ
R↓ GATC
就是一组同尾酶
由同尾酶所产生的DNA片段可通过粘性末 端之间的互补作用而连接。在基因克隆中很有 用。
基因工程第二章
基因工程第二章
3. Ⅱ类限制性内切酶的切割方式及意义 （1）三种切割方式
A 从识别序列中间切开产生平末端 （blunt end)
基因工程第二章
2.识别序列
A 一般识别序列为4-8bp，大部分为双重旋转对称 的回纹结构，即一条5’- 3’与另一条为3’- 5’ 的碱基相同
基因工程第二章
B 在某些5或6bp的识别序列中，存在内部简并 或外部简并。 EcoR Ⅱ 可切割 CAGG CCGG 内部简并 CTGG XhoⅡ 可切割 R GATCY 外部简并 Y ： T或 C R ：A或G
基因工程第二章
寄主的限制与修饰有两个方面的作用
1、保护自身的DNA不受限制， 2、破坏外源DNA使之迅速降解。
细菌正是利用限制与修饰系统来区分自 身 DNA 与外源 DNA 的。
基因工程第二章
二、限制性内切酶(RE)
限制性内切酶是一类 能够识别双链DNA分 子中的某种核苷酸序 列，并由此切割DNA 双链结构的核酸内切 酶。
酶蛋白同时具 有甲基化作用
ATP Mg2+ SAM(S-腺苷蛋 氨酸）
特异性，非对 称序列
切割位点 切割方式
特异性位点5’ 在识别序列内 端至少1000bp 部或附近
随机切割
特异切割
基因工程第二章
距特异性位点3’ 端24-26bp处
特异切割
1、 Ⅱ类RE
（1）.命名 主要内容是: ①基本名称 有机体属名的第一个字母 ( 大写 ) 和种名
简并不影响内切酶和甲基化酶的活性，增加了 目标序列的频率
基因工程第二章
C 同裂酶isoschizomers) 指来自不同有机体，识别切割相同序列 的一组酶
基因工程第二章
切割位置相同 Hind III 和 Hsa I 均 A AGCTT
切割位置不同 Xma I C CCGGG Sma I CCC GGG
5'-GAAGANNNNNNNN ↓ N-3' 3' -CTTCT cmNNNNNN ↓N -5' 这种切割位
点大都出现于非回文型序列的酶之中。
基因工程第二章
基因工程第二章
一些RE及其切割序列
基因工程第二章
粘性末端意义： A 用相同内切酶切割后的片段能在5’端靠 碱基配对将单链重叠成双链。促使不同的DNA 分子相连，或使一个DNA片段首尾相连而自身 环化。
R/M中的修饰作用(modification)是指寄主本 身的DNA由于合成后通过甲基化作用得以 甲基化，使DNA获得修饰，从而避免遭自 身限制酶的破坏
基因工程第二章
限制与修饰与三个连锁基因有关 hsd R编码限制性核酸内切酶 hsd M编码产物是DNA甲基化酶 hsd S表达产物的功能则是协助上述两种酶 识别特殊的作用位点。