基因与研究方法
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载体的条件 ：
a 复制起点 b 适宜的限制酶切点 c 选择标记
载体的类型
克隆载体 穿梭载体 表达载体
质粒 噬菌体 人工染色体
质粒载体
噬菌体载体
粘粒载体
酵母人工染色体
基因文库的建立
A collection of DNA clones that contains multiple copies of nearly every fragment in the whole genome inserted into a suitable vector and placed into storage.
卵清蛋白基因及其与mRNA或cDNA的杂交图
mRNA剪切
插入序列的生物学功能
1 在mRNA加工中改变拼接方式或途径可 以增加基因片断的利用，使DNA信息储 藏量增加。
2 内含子的存在可能有利于进化过程。
3 控制RNA拼接系统可以调控基因的表达。
4 内含子的相对性。
肌球蛋白轻链LC1与LC3基因
重叠基因
噬菌体X174的重源自文库基因
各基因的功能：A，DNA单链合成和双链的复制；B、C、D，单链的 合成和（或）包装；F、G、H，噬菌体衣壳的结构蛋白；J，参与病
毒颗粒构成的一种小的碱性蛋白；K，产物未知；E，细胞裂解
基因重叠的方式
• 包含 • 首尾重叠 • 三个基因的三重重叠 • 反向重叠 • 操纵子重叠
跳跃基因
1950年，B. McClintock发现玉米中的Ac-Ds系统。
转座子
转座子转移
原核生物的转座模型
转座带来的基因重排
转座子的遗传学效应
• 引起插入突变。 • 插入位置上出现新基因。 • 原来位置上保持或切离着原有的转座子。 • 造成插入位置上受体DNA形成正向重复
序列。 • 调节基因活动的开关。 • 增加同源序列的整合。
剪切的思考
－Crick1978年提出的几个问题
• 剪切作用若是通过酶来作用的，酶是如 何识别RNA上特定位点的？
• 剪切酶有没有特异性？不同RNA是否需 要不同的酶？
• 切除的RNA是以线状还是环状存在的？ 命运如何？
• 内含子有无调控作用？
前体mRNA的拼接
• 核酶的发现及意义 1981年，T. Cech和S. Altman
• 修补工具酶
DNA聚合酶I 大片断 Klenow 1971
• 末端加工酶
S1核酸酶 ， 碱性磷酸单脂酶 • 末端转移酶 人工加polyA 或polyT 尾 • 反转录酶
DNA扩增
PCR反应
DNA片断的克隆
载体:
A specialized DNA sequence that can enter a living cell, signal its presence to an investigator by conferring a detectable property on the host cell, and provide a means of replication for intself and foreign DNA inserted into it.
C值矛盾
不同门类生物的C值分布
基因特性
• 结构基因，调控基因 • 操纵子，操纵基因 • 断裂基因，Intron，Extron • 重叠基因 • 跳跃基因，转座子 • C值矛盾
DNA分析方法与技术
组成Hemoglobin的四种多肽链在发育中是变化的。
我们要做什么？
• 将庞大的DNA链切成小的可操作片断。 • 对要保存和进一步研究的DNA片断进
基因及其研究方法
利用克隆、PCR、分子杂交方法 研究多元化的基因
基因类别
结构基因 包括编码结构蛋白和酶蛋白的基因， 也包括编码阻遏蛋白和激活蛋白的基因。
调控基因包括调节基因、启动基因和操纵基因。 Operon:
rDNA, tDNA……
思考
• 操纵子（operon）？ • 操纵基因（operator）？ • 调节基因（regulatory gene）？
• 剪接识别顺序 Chambons rule GT------AG
• 内含子结构 • SnRNA在RNA剪接中的作用。
(small nuclear RNA) U-SnRNA 90-400nt
编码核苷酸比实际多，Why？
• 1978年，Sanger分析了ΦΧ 174中的 核苷酸，5386个。
• 9个基因，编码2000个氨基酸。 • ??? • Barrell（Sanger实验室）
重组DNA的鉴定
遗传学方法
重组DNA的鉴定
免疫学方法
如鸡的原肌球蛋白基因的检测 肌球蛋白的免疫血清为抗体 表达产物为抗原
重组DNA的鉴定
核酸分子杂交
Southern杂交－检测DNA
Southern杂交－检测DNA
Northern杂交－检测RNA
如何进行分子遗传研究？
• 限制性内切酶 • PCR • 载体 • 基因文库 • DNA检测的几种方法
TATA
TATA
1
2
34
5
转录
6
7
8
AATAAA 9
加工
1
4
5
6
LC1mRNA
78
9
polyA
LC3mRNA
235
6
78
9
内含子编码内切酶
酵母细胞色素b基因的内含子2参与编码成熟酶，成熟 酶又反过来参与内含子2的剪接，产生成熟的mRNA
插入序列与间隔区
• 插入序列
内含子
• 间隔区
转录间隔区 非转录间隔区
行扩增。 • 证明、获取DNA片断中所需基因。 • 对感兴趣的片断进行表征。
限制性内切酶
W. Arber和H. O. Smith
常用限制性内切酶 种类及特性
限制性内切酶的剪切方式
切点出现的频率及片断大小
部分消化和完全消化
DNA限制酶分析
其它工具酶
• 连接酶
T4 DNA Ligase 1967
操纵子
J. Monod与F. Jacob
断裂基因（Splite Gene）
• 70年代由R. J. Roberts和P. A. Sharp首先报道。
10S 珠蛋白前体RNA以及其15S 珠蛋白mRNA 与小鼠 珠蛋白基因杂交形成R环的电镜图
Intron，Extron
1978年，Gilbert提出内含子、外显子概念。
a 复制起点 b 适宜的限制酶切点 c 选择标记
载体的类型
克隆载体 穿梭载体 表达载体
质粒 噬菌体 人工染色体
质粒载体
噬菌体载体
粘粒载体
酵母人工染色体
基因文库的建立
A collection of DNA clones that contains multiple copies of nearly every fragment in the whole genome inserted into a suitable vector and placed into storage.
卵清蛋白基因及其与mRNA或cDNA的杂交图
mRNA剪切
插入序列的生物学功能
1 在mRNA加工中改变拼接方式或途径可 以增加基因片断的利用，使DNA信息储 藏量增加。
2 内含子的存在可能有利于进化过程。
3 控制RNA拼接系统可以调控基因的表达。
4 内含子的相对性。
肌球蛋白轻链LC1与LC3基因
重叠基因
噬菌体X174的重源自文库基因
各基因的功能：A，DNA单链合成和双链的复制；B、C、D，单链的 合成和（或）包装；F、G、H，噬菌体衣壳的结构蛋白；J，参与病
毒颗粒构成的一种小的碱性蛋白；K，产物未知；E，细胞裂解
基因重叠的方式
• 包含 • 首尾重叠 • 三个基因的三重重叠 • 反向重叠 • 操纵子重叠
跳跃基因
1950年，B. McClintock发现玉米中的Ac-Ds系统。
转座子
转座子转移
原核生物的转座模型
转座带来的基因重排
转座子的遗传学效应
• 引起插入突变。 • 插入位置上出现新基因。 • 原来位置上保持或切离着原有的转座子。 • 造成插入位置上受体DNA形成正向重复
序列。 • 调节基因活动的开关。 • 增加同源序列的整合。
剪切的思考
－Crick1978年提出的几个问题
• 剪切作用若是通过酶来作用的，酶是如 何识别RNA上特定位点的？
• 剪切酶有没有特异性？不同RNA是否需 要不同的酶？
• 切除的RNA是以线状还是环状存在的？ 命运如何？
• 内含子有无调控作用？
前体mRNA的拼接
• 核酶的发现及意义 1981年，T. Cech和S. Altman
• 修补工具酶
DNA聚合酶I 大片断 Klenow 1971
• 末端加工酶
S1核酸酶 ， 碱性磷酸单脂酶 • 末端转移酶 人工加polyA 或polyT 尾 • 反转录酶
DNA扩增
PCR反应
DNA片断的克隆
载体:
A specialized DNA sequence that can enter a living cell, signal its presence to an investigator by conferring a detectable property on the host cell, and provide a means of replication for intself and foreign DNA inserted into it.
C值矛盾
不同门类生物的C值分布
基因特性
• 结构基因，调控基因 • 操纵子，操纵基因 • 断裂基因，Intron，Extron • 重叠基因 • 跳跃基因，转座子 • C值矛盾
DNA分析方法与技术
组成Hemoglobin的四种多肽链在发育中是变化的。
我们要做什么？
• 将庞大的DNA链切成小的可操作片断。 • 对要保存和进一步研究的DNA片断进
基因及其研究方法
利用克隆、PCR、分子杂交方法 研究多元化的基因
基因类别
结构基因 包括编码结构蛋白和酶蛋白的基因， 也包括编码阻遏蛋白和激活蛋白的基因。
调控基因包括调节基因、启动基因和操纵基因。 Operon:
rDNA, tDNA……
思考
• 操纵子（operon）？ • 操纵基因（operator）？ • 调节基因（regulatory gene）？
• 剪接识别顺序 Chambons rule GT------AG
• 内含子结构 • SnRNA在RNA剪接中的作用。
(small nuclear RNA) U-SnRNA 90-400nt
编码核苷酸比实际多，Why？
• 1978年，Sanger分析了ΦΧ 174中的 核苷酸，5386个。
• 9个基因，编码2000个氨基酸。 • ??? • Barrell（Sanger实验室）
重组DNA的鉴定
遗传学方法
重组DNA的鉴定
免疫学方法
如鸡的原肌球蛋白基因的检测 肌球蛋白的免疫血清为抗体 表达产物为抗原
重组DNA的鉴定
核酸分子杂交
Southern杂交－检测DNA
Southern杂交－检测DNA
Northern杂交－检测RNA
如何进行分子遗传研究？
• 限制性内切酶 • PCR • 载体 • 基因文库 • DNA检测的几种方法
TATA
TATA
1
2
34
5
转录
6
7
8
AATAAA 9
加工
1
4
5
6
LC1mRNA
78
9
polyA
LC3mRNA
235
6
78
9
内含子编码内切酶
酵母细胞色素b基因的内含子2参与编码成熟酶，成熟 酶又反过来参与内含子2的剪接，产生成熟的mRNA
插入序列与间隔区
• 插入序列
内含子
• 间隔区
转录间隔区 非转录间隔区
行扩增。 • 证明、获取DNA片断中所需基因。 • 对感兴趣的片断进行表征。
限制性内切酶
W. Arber和H. O. Smith
常用限制性内切酶 种类及特性
限制性内切酶的剪切方式
切点出现的频率及片断大小
部分消化和完全消化
DNA限制酶分析
其它工具酶
• 连接酶
T4 DNA Ligase 1967
操纵子
J. Monod与F. Jacob
断裂基因（Splite Gene）
• 70年代由R. J. Roberts和P. A. Sharp首先报道。
10S 珠蛋白前体RNA以及其15S 珠蛋白mRNA 与小鼠 珠蛋白基因杂交形成R环的电镜图
Intron，Extron
1978年，Gilbert提出内含子、外显子概念。