6 基因文库的基本构建
构建基因文库的流程
构建基因文库的流程构建基因文库听起来就超级酷呢,就像是在构建一个基因的超级大宝藏。
一、啥是基因文库。
基因文库呀,就像是一个基因的大仓库。
这里面存着好多好多基因片段哦。
这些基因片段可是从特定的生物基因组里弄出来的呢。
把整个基因组切成一小段一小段的,就像把一个大蛋糕切成好多小蛋糕块一样。
这样做有什么好处呢?这就方便我们去研究每个小片段里的基因信息啦。
二、准备工作。
1. 得有生物材料。
我们要构建基因文库,首先得有来源的生物。
这个生物可以是小到细菌,大到我们人类这样的复杂生物。
就像做菜得先有食材一样,这个生物就是我们构建基因文库的“食材”呢。
2. 提取基因组DNA。
把这个生物的基因组DNA提取出来可是个技术活。
就像从一个复杂的机械里小心翼翼地取出一个重要的小零件一样。
这个过程要特别小心,不能把DNA弄坏了。
因为DNA就像一个超级精密的密码本,如果弄坏了,后面可就没法玩啦。
三、切割DNA。
提取到DNA之后,我们要把这个长长的DNA切成片段。
这时候就需要用到一些特殊的“小剪刀”,也就是限制性内切酶啦。
这些酶就像一群超级小工匠,它们能在特定的位置把DNA切断。
切出来的片段有大有小,不过都没关系,它们都是我们基因文库的小成员呢。
四、连接到载体。
1. 选择载体。
接下来要给这些基因片段找个“小房子”住,这个“小房子”就是载体啦。
载体有好多种呢,像质粒啊,噬菌体啊之类的。
就像我们人要住在房子里一样,基因片段也要住在载体里才安全。
2. 连接过程。
把基因片段和载体连接起来就像是在做一个超级精细的手工。
我们要用DNA连接酶把它们粘在一起。
这个过程就像是把小零件安装到小房子里一样,要很细心哦。
五、转化宿主细胞。
连接好之后,我们要把这些带着基因片段的载体送到宿主细胞里去。
宿主细胞就像一个个小旅馆,让这些基因片段在里面住下来。
比如说我们可以把连接好的东西送到大肠杆菌这样的细菌里。
这个过程就像是把客人送到旅馆里一样,要确保客人能顺利入住呢。
基因组文库构建
SI 酶 降 解 发 夹 结 构 末 端 转 移 酶 dGTP 末 端 转 移 酶 加 寡 聚 C CCC CCC GGG GGG 连 接
转 化 E .c o li 扩 增 以 质 粒 为 载 体 构 建 cD N A 文 库
四.大容量克隆载体
基因组作图中使用的高容量人工染色体克隆载体的比较。
载体 YAC( 酵母人工染色体 ) 系统 酵母着丝粒 , 复制起始 点和端粒 克隆容量 200kb ~2Mbp 评价 嵌合 发生 率高 ( 在 基因 组 中不相连的连续片段) ; 不稳定 (自发缺失 ); 很难与酵母染色体分离; 稳定,但在细菌外难以维 持
TTTTTT
TTTTTT AAAAAA
通 过 以 下 途 径 将 cDNA 插 入 载 体 a. 平 端 克 隆 b. 加 接 头 c. 进 一 步 进 行 同 聚:裸露的噬菌体重组DNA转化宿主细胞或 包装后转染宿主细胞。 载体筛选:在细菌菌苔中形成噬菌斑。 重组筛选: 插入载体—通过可见标记的插入失活(cI基 因的打断阻止溶源性,产生的噬菌体更清澈; 现代的载体携带lacZ基因,以兰-白筛选)。
(a) 随 机 六 碱 基 NNNNNN (c)发 夹 引 物
AAAAAAA mRNA (b)寡 聚 (dT)引 物 第 一 条 cDNA 的 合 成 An An Tn (d)同 聚 物 加 尾 反 应
第 二 条 cDNA 的 合 成 TTTTTT GGGGGG CCCCCC 加接头 1 TTTTTT GGGGGG AAAAAA CCCCCC 切除发夹 TTTTTT AAAAAA 加接头 2 TTTTTT AAAAAA 经酶切进行定向克隆 cDNA 克 隆
PAC(P1 人工染色体 ) BAC( 细菌人工染色体 ) MACs( 哺乳类人工染色 体)
基因组文库的构建过程
基因组文库的构建过程1. 基因组文库到底是什么?说到基因组文库,很多人可能会一脸懵,觉得这跟他们平常的生活完全扯不上关系,其实这就是科学家们用来储存基因信息的一种方式。
简单点说,就是把所有的基因像书一样整理好,方便后人查阅、研究和利用。
好比我们会把一本厚厚的食谱分门别类,想吃什么菜随时翻出来,这就是基因组文库的妙处。
在它的庇护下,科研人员就能随时拿出各种基因的“身份证”,让小小的基因发挥出超大能量。
2. 构建基因组文库的步骤2.1 提取DNA首先,咱们得从细胞中提取出DNA,这可是整件事情的开端。
就像从果子里挤出果汁,如果不先把果子准备好,你再想喝到果汁,简直是白日做梦。
提取DNA的过程看似简单,但可得小心谨慎,免得“失之毫厘,谬以千里”。
科学家们用各种化学试剂,像是一场小型的化学派对,最终把DNA提取出来,然后像捡到宝一样,小心呵护着。
2.2 进行切割提取完DNA后,接下来就是切割了!没错,听起来有点儿暴力,但这其实是为了让DNA变得更小,方便我们后面进行分析。
科学家们用一种特别的酶,就像料理大厨用刀切菜一样精准,可以把DNA切割成许多小片段。
每一片都是独特的,有点像拼图的每一块,只等着我们组合拼接。
2.3 建库接下来说到建库,小伙伴们要聚焦了!这一步可是整件事的重头戏。
科学家们会把这些切割好的DNA片段拷贝到一种载体中,类似把拼图放进一个大盒子里,当然这个“盒子”可是经过特殊设计,能确保我们的DNA安全无虞。
这个过程就叫做克隆,听起来是不是有点科幻感?别担心,脑子里别想太多电影情节,这可是正儿八经的科学探索。
3. 筛选和验证3.1 筛选目标片段库建完后,接下来就进入了筛选阶段。
就像我们去超市挑水果,总得挑一些看起来新鲜的,基因组文库也是如此。
一些基因有可能因为各种原因不太好,科学家们会通过培养和筛选,把一些很有潜力的基因片段挑出来。
这其中的细致和耐心,简直堪比工匠精神,得一丝不苟。
3.2 验证质量最后一步是验证,就像做一道菜,你不能光有调料,还得保证味道正宗。
怎样构建基因组文库
i. 两菌株分别培养,分别收集和制备,包装前混合---本底低(对λDNA分子大小有严格限制),高效。
ii. 两菌株分别培养,混合收集和制备----操作简单, 本底高,可包装不同大小的λDNA分子。
2) 重组λDNA分子的包装过程 包装制备物(-70℃)于冰上缓慢融化 加入重组 λDNA分子 边融化边混合边包装 离心除去 细胞碎片 λ颗粒于-70℃保存待用
sa c B
K anr
p a c lo x P
D N A h ea d fu l
+
+ p a c c le a v a g e
p r o te in
C re
R e c o m b ila tio n
DNA
A m p lific a tio n七. 利用YAC载体构建基因组1. 两臂DNA片段的制备:
第四章基因的建立来自基因文全部遗传信息的重组D因组DNA长度之比
S
C o s o r i A pr S
SalI Cos
S
H
S
S1 Cos
H
BamH I 小片段
Cos
H
35-45kb DNA 片 段
T4 DNA ligase
Cos
H
利
构用
建双
COS
基
因
组质
文粒
S
离体包装
S
库载
感 染 E.coli
体六. 利用P1载体构建基因组构建过程也与λ载体构建过程十分相似:
1. 两臂DNA片段的制备: pAD10sacB BamHI/ScaI 2. 供体DNA片段的制备: 部分酶切 蔗糖梯度离心 3. 两DNA的连接和重组DAN分子的包装
基因文库构建的方法
基因文库构建的方法
1. 嘿,先来说说载体的选择吧!这就好比搭房子选材料,你得挑个合适的呀!比如在构建基因文库时,我们可以选择质粒作为载体呀。
就像建房子有了好砖头,载体选好了,那后续工作才能顺利开展嘛,你说是不是?
2. 然后呢,获取基因片段可不能马虎!这就像是收集宝贝一样,得细心点!从细胞中提取基因片段,哇,这可是关键的一步呢!这不就像是在茫茫人海中找到自己想要的那颗珍珠嘛。
3. 接下来,连接反应可重要啦!这就如同把两块拼图完美地拼在一起。
把基因片段和载体连接起来,形成重组分子,这多有意思呀,就像完成一个精巧的拼接游戏一样!
4. 转化也马虎不得呀!把重组分子导入到宿主细胞中,这就像给它们找个新家。
就好比我们搬家,得找个合适的地方住进去呢,这样它们才能好好生长呀,不是吗?
5. 筛选阳性克隆可不能少!这就好像在一堆苹果中找出最甜的那个。
把含有目的基因的克隆筛选出来,这得多有成就感呀,就像找到了宝藏一样让人兴奋呢!
6. 文库的扩增也很关键哦!让基因文库变得更丰富更大,就像让一个小花园长成一个大花园。
不断地培养壮大,多棒呀!
7. 鉴定也很重要呢!确定基因文库的质量,这就好像给一件宝贝做个鉴定一样。
看看它是不是真的那么好,那么独特,这能让我们心中更有底呀,对吧?
8. 最后呀,优化条件不能忘!就像给汽车调整到最佳状态。
找到最适合的条件,让基因文库构建得更完美,这是必须要做的呀!总之,基因文库构建的这些方法都很重要,每一步都要用心去做,才能得到一个超棒的基因文库呀!。
基因组文库构建的程序
基因组文库构建的程序1. 引言基因组文库构建是现代生物学研究中的重要步骤之一。
通过构建基因组文库,研究人员可以将生物体的基因组DNA进行分离、纯化和扩增,为后续的基因组测序和功能分析提供重要的材料。
本文将介绍一种常用的基因组文库构建程序,并探讨其在生物学研究中的应用和意义。
2. 基因组文库构建程序概述2.1 DNA提取在进行基因组文库构建之前,首先需要从生物体中提取DNA。
DNA提取方法可以根据不同生物体类型和样本来源进行选择,常见的方法包括酚/氯仿法、离心法、商用DNA提取试剂盒等。
2.2 DNA片段化DNA片段化是将长链DNA切割为较短片段的过程。
常用的片段化方法包括限制性内切酶切割、超声波处理、化学法等。
选择合适的片段化方法可以根据后续实验需求和测序平台要求来确定。
2.3 DNA末端修复和连接在片段化后,需要对DNA末端进行修复,并在修复后对连接适配体进行连接。
末端修复可以通过使用DNA聚合酶和DNA连接酶来完成。
连接适配体是一种含有特定序列的DNA片段,可以与测序平台上的引物配对,使得测序引物能够与待测DNA片段结合。
2.4 DNA片段扩增和纯化连接适配体后,需要对文库中的DNA片段进行扩增和纯化。
扩增方法通常使用聚合酶链式反应(PCR)进行,以获得足够数量的文库DNA。
纯化则是通过凝胶电泳、磁珠吸附等方法去除杂质和副产物,获得高质量的文库DNA。
2.5 文库验证和测序最后一步是对构建好的基因组文库进行验证和测序。
验证可以通过凝胶电泳、定量PCR等方法来确定构建文库中的DNA片段长度分布、纯度以及数量。
而测序则可以使用各种高通量测序平台进行,并根据实验目标选择合适的测序深度。
3. 基因组文库构建程序在生物学研究中的应用3.1 基因组结构分析基因组文库构建程序为研究基因组结构提供了重要工具。
通过对不同细胞类型或不同物种的基因组文库进行测序,可以揭示基因组的结构变异、拷贝数变异以及染色质重排等信息,为研究基因组结构与功能的关系提供重要线索。
基因文库的构建与使用
基因文库的构建与使用在生物科学领域,基因文库的构建和使用是研究基因功能和生物多样性的重要工具。
基因文库是指包含某种生物全部基因的克隆文库,它可以为我们提供深入了解该生物基因组的信息。
本文将详细介绍基因文库的构建与使用,包括基因文库的基本概念、构建方法、使用方法以及优势和展望。
一、基因文库的基本概念和作用基因文库是包含某种生物全部基因的克隆文库,它为我们提供了该生物基因组的全面信息。
构建基因文库的目的是为了方便研究者们筛选、分析和研究基因的功能以及多样性。
基因文库可以用于寻找基因的新颖功能、发现新的药物靶点以及为基因组编辑和改造提供资源。
二、构建基因文库的方法构建基因文库主要包括以下步骤:1、基因组文库的构建:首先需要获得该生物的基因组,然后将基因组进行分解,形成一系列重叠的DNA片段。
这些片段经过纯化、扩增和克隆到特定的载体中,形成基因组文库。
2、表达文库的构建:为了筛选出具有特定功能的基因,还需要构建表达文库。
表达文库中的基因需要在特定的细胞或组织中表达,以便研究者们能够确定基因的功能。
在构建基因文库时,需要考虑到基因的种类、基因表达水平以及克隆载体的选择等因素。
这些因素都会影响到基因文库的质量和实用性。
三、基因文库的使用方法使用基因文库可以方便地筛选和研究基因的功能。
以下是如何使用基因文库的一般步骤:1、选择相应的基因文库:首先需要选择包含所需基因的文库。
如果研究目标是寻找特定功能的基因,可以选择包含该功能基因的文库。
2、筛选候选基因:根据研究目标,可以在文库中进行筛查,挑选出可能具有所需功能的候选基因。
3、验证基因功能:通过实验验证挑选出的候选基因是否具有所需功能。
这可以通过表达和检测候选基因在细胞或整体生物中的功能来实现。
4、利用基因文库进行基因组编辑:基因文库也可以为基因组编辑提供资源和指导。
通过比对和分析基因文库中的序列,可以确定目标基因的精确位置和剪切位点,从而实现精准的基因组编辑。
[转载]基因文库构建的过程、原理及方法
[转载]基因⽂库构建的过程、原理及⽅法原⽂地址:基因⽂库构建的过程、原理及⽅法作者:蓝茶基因⽂库构建的过程、原理及⽅法1 cDNA ⽂库的构建1.1 cDNA ⽂库构建的基本原理与⽅法cDNA ⽂库是指某⽣物某发育时期所转录的全部 mRNA 经反转录形成的 cDNA ⽚段与某种载体连接⽽形成的克隆的集合。
经典 cDNA ⽂库构建的基本原理是⽤ Oligo(dT) 作逆转录引物,或者⽤随机引物,给所合成的 cDNA 加上适当的连接接头,连接到适当的载体中获得⽂库。
其基本步骤包括:RNA 的提取(例如异硫氰酸胍法,盐酸胍—有机溶剂法,热酚法等等,提取⽅法的选择主要根据不同的样品⽽定),要构建⼀个⾼质量的 cDNA ⽂库,获得⾼质量的 mRNA 是⾄关重要的,所以处理 mRNA 样品时必须仔细⼩⼼。
由于 RNA 酶存在所有的⽣物中,并且能抵抗诸如煮沸这样的物理环境,因此建⽴⼀个⽆ RNA 酶的环境对于制备优质 RNA 很重要。
在获得⾼质量的 mRNA 后,⽤反转录酶 Oligo(dT) 引导下合成 cDNA 第1链, cDNA 第2链的合成(⽤RNA 酶 H 和⼤肠杆菌 DNA 聚合酶 I,同时包括使⽤ T4 噬菌体多核苷酸酶和⼤肠杆菌 DNA 连接酶进⾏的修复反应),合成接头的加⼊、将双链 DNA 克隆到载体中去、分析 cDNA 插⼊⽚断,扩增 cDNA ⽂库、对建⽴的 cDNA ⽂库进⾏鉴定。
这⾥强调的是对载体的选择,常规⽤的是λ噬菌体,这是因为λ DNA 两端具有由12个核苷酸的粘性末端,可⽤来构建柯斯质粒,这种质粒能容纳⼤⽚段的外源 DNA。
1.2 cDNA 全长⽂库经典 cDNA ⽂库的构建虽然⾼效、简便,但⽂库克隆的⽚段⼀般较⼩,单个克隆上的 DNA⽚段太短,所能提供的基因信息很少,⼤多需要⼏个克隆才能覆盖⼀个完整的全基因的 cDNA。
为了克隆到真正的 cDNA 全长,建⽴富含全长的 cDNA⽂库具有重要意义。
基因文库的构建
出于压缩重组克隆的数量,用于基因组构建的载体通常选装载量较大的l-DNA或考斯质粒;对于大型基因组(如动植物和人类)需使用YAC或BAC载体
由于绝大多数真核生物的几种载体的最大装载量如下:
质粒
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
ABC
DEF G
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
A
1
1
1
1
B
1
11
1
C
1
1111D Nhomakorabea1
1
11
1
E
1
1
1
1
F
1
1
11
G
1
1
1
1
01 04 12 06 13 14 02 14 07 19 11 15 05 08 16 0的克隆都是随机序列,必须将所有的克隆排 列成一个像天然染色体DNA上所表现出的信息基因的基本概念 基因的构建程序 基因组重组克隆的排序
基因的基本概念基因库与基因
基因库(gene pool) 特定生物e bank) 从特定生物个体中分离的全部基因,这些基因以克隆的形式 存序列为探针,进行第二步走 读,直至线型染色体DNA的端点
染色体走读法(chromosome walking)
亚克隆旁测序列
基因文库的构建
5. 重组 重组cDNA分子的转移和的建立 分子的转移和的建立选用载体为质粒,可直接转化 载体, 选用载体为质粒,可直接转化E.coli;若为 载体,则 ;若为λ载体 需进行体外包装、感染等。 需进行体外包装、感染等。
ds-DNA合成 与SalI匹配 接头相连 NotI酶切
cDNA的段或条件的某种细胞分 定义:
离到的全部mRNA经反转录成 cDNA后再重 经反转录成 离到的全部 后再重 组和增殖所产生的无性繁殖系的总和。 组和增殖所性
常来自结构基因, 常来自结构基因,仅代表某种生物的一小部分遗传信 且只代表那些正在表达的基因的遗传信息: 息,且只代表那些正在表达的基因的遗传信息:1—5% mRNA,80—85% rRNA,10—n(1―p) ln(1―f)
f为某一特定 为某一特定cDNA(mRNA)的分子数目与全部 为某一特定 ( ) cDNA (mRN1. 载体 载体DNA片段的制备 片段的制备 2. 多聚(A)RNA的分离与纯化 多聚( ) 的分离与纯化 3. 双链 双链cDNA 的合成
2. 器官特异性
不同器官或组织的功能不一样, 不同器官或组织的功能不一样,因而有的结构基因的 表达就具有器官特异性,故由不同器官提取的mRNA所 表达就具有器官特异性. 代谢或发育特异性
处于不同代谢阶段(或发育阶段) 处于不同代谢阶段(或发育阶段)的结 构基因表达亦不相同
4. 不均匀性在同一个cDNA中,不同类型的cDNA分 中,不同类是大不相同的,尽管它们都是由单拷 贝基因转 贝基因均有相同的克隆数相较,这是两种文 库的另一差别。 库的另一差别。
NotI primer/adaptor
载体
1)SalI/NotI 2)T4 DNA ligase
SalI adaptor
基因文库构建步骤
基因文库构建步骤嘿,咱今儿就来讲讲基因文库构建的那些事儿哈!你想啊,这基因文库就好比是一个超级大的基因宝库。
要建这个宝库呢,第一步就得准备好各种材料。
就像盖房子得有砖头、水泥啥的,咱得有高质量的 DNA 片段呀!这可不能马虎,得精挑细选才行呢。
然后呢,把这些 DNA 片段和合适的载体连接起来。
这就好像给这些基因片段找个“家”,让它们能安稳地待在里面。
这可不是随随便便就能连上的,得有合适的方法和技巧,不然它们可不听话呢。
接下来,把这些连接好的家伙们转化到合适的宿主细胞里。
嘿,这宿主细胞就像是个温暖的小窝,让基因们能在里面生长、繁殖。
这一步也很关键呀,得让它们舒舒服服地住进去,才能发挥作用呢。
再之后,就得培养这些宿主细胞啦。
就跟养孩子似的,得精心照顾着,给它们提供合适的环境和营养。
让它们茁壮成长,不断地繁衍,这样基因文库才能越来越丰富呢。
之后还得筛选呀!从那么多细胞里找出咱想要的那些,这可不是个容易事儿。
但咱不能怕麻烦呀,得仔细着点儿,一个一个地找。
最后呢,对筛选出来的基因文库进行鉴定和分析。
看看咱建的这个宝库是不是够好,里面的基因是不是都乖乖地待着呢。
你说这基因文库构建是不是很神奇呀?就通过这么几步,就能把那些看不见摸不着的基因都给收集起来,变成一个有用的宝库。
这可都是科学家们的智慧结晶呢!咱得好好了解了解,说不定以后咱也能在这方面出份力呢!你想想,要是没有基因文库,好多研究都没法开展呢。
就好比战士上战场没有武器,那怎么能行呢?所以说呀,这基因文库构建可太重要啦!咱可不能小瞧了它。
以后要是有人问你基因文库咋建的,你就可以跟他好好唠唠啦!。
利用栏目的噬菌体作为载体构建基因文库的步骤
利用栏目的噬菌体作为载体构建基因文库的步骤构建基因文库的基本方法:
①将特定生物体的因组DNA或cDNA分解成适当大小的DNA片段,然后分别与克隆载体连接成重组DNA分子。
②通过转化或转导的方法将带有不同DNA片段的重组DNA分子导入受体细胞,获得一套包含特定生物体所有DNA序列的克隆。
用λ噬菌体载体构建基因组文库的步骤:
①准备载体DNA(如置换型λ噬菌体载体),用适当的限制性内切核酸酶消化并分离得到载体的左右两臂。
②纯化真核细胞高分子质量DNA,并用适当的限制性内切核酸酶部分消化。
③分离适当大小的基因组DNA片段(20-24kb)。
④连接载体与外源DNA。
⑤连接产物体外包装及感染。
⑥基因组文库的扩增。
基因文库的构建
(2)cDNA与载体相连
cDNA与一个载体在T4连接酶作用下以粘末端 互相连接,即为重组DNA 分子。
(3)导入宿主细胞 重组体在一定条件下导入宿主细胞培
养或保存。 宿主细胞必须是来自一个细胞的克隆
体的寡核苷酸链为探针)
2. mRNA比基因组中基因少, 因此筛选某一特 定功能基因工作量较小。
3. mRNA中拷贝数大于基因组中的拷贝数, 利 于获得较多的模板。(转录特征)
4. 可在原核细胞中表达有生物活性蛋白
5. 不同种类不同状态的细胞的cDNA不同 6. 不能研究基因组的结构功能
构建cDNA1.制备mRNA凝胶阻滞法
DNase Ⅰ足迹法
4.7.1 凝胶阻滞实验
又叫DNA迁移率变动实验(DNA mobility shift assay),是在80年代初期出现的用于 在体外研究DNA与蛋白质相互作用的一种特殊 的凝胶电泳技术。它具有简单、快捷等优点, 也是当前被选作分离纯化特定DNA结合蛋白质定长度的DNA片段克隆到某种载体上发育时期所转录的mRNA 经逆转录形成的cDNA片段与某种载体ene pool):某一生物群体所拥有的全部基因。
4. 筛选目的基因
原核细胞不可用来作为基因的表达系统 (无转录后加工)。
原核细胞基因库——只能用核酸探针杂 交筛选目反转录酶的作 用下将点:
1. cDNA无内含子, 长度较基因组基因小, 使操皿内所形成的菌落或噬菌斑)转印到硝酸 纤维素膜上,碱解后加带标记的探针进行杂交,能显 示特异结合探针的点(克隆)便是目的基因所在处。 确定菌落或噬菌斑的位置,扩增,提取,再用限制性 酶切出cDNA基因片断,即为目的基因。(如图)
溶菌、使DNA 暴露
简述基因组文库构建的基本步骤。
简述基因组文库构建的基本步骤。
答:
1、首先从含有目的基因的供体生物的细胞或组织中提纯获得高质量的基因组DNA。
2、用特定的限制性内切酶将含有目的基因的供体基因组DNA切割成许多片段。
3、用能产生互补粘性末端的限制性内切酶将载体(噬菌体)DNA切开并去除其中的填充片段。
4、用专一性强的DNA连接酶将供体DNA片段分别与载体DNA连接(供体DNA片段克隆到载体中)。
5、经包装繁殖而产生重组噬菌体克隆(DNA重组体),建成供体基因组DNA文库成员。
6、当制备的克隆数多到足以把某种供体生物的全部基因都包含在内时,这些克隆的总体就称为该生物的基因文库。
7、有了基因文库,在分离带有目的基因的DNA重组体时就可以从文库中筛选而不必重复地进行全部操作。
基因组文库构建的程序
基因组文库构建的程序基因组文库构建程序基因组文库构建是基因组学研究中的重要步骤之一,它是将DNA 分子切割成小片段,并将这些小片段插入到载体DNA中,形成文库。
文库构建的成功与否直接影响到后续的测序结果和分析结果。
因此,开发高效、准确的基因组文库构建程序对于基因组学研究具有重要意义。
基因组文库构建程序的主要步骤包括DNA片段切割、文库构建、文库质量控制等。
其中,DNA片段切割是文库构建的关键步骤之一。
DNA片段切割的方法有多种,如限制性内切酶切割、超声波切割、化学切割等。
不同的切割方法适用于不同的样品类型和研究目的。
例如,限制性内切酶切割适用于较小的基因组,而超声波切割适用于大型基因组。
文库构建是基因组文库构建程序的核心步骤之一。
文库构建的方法有多种,如插入式文库构建、接头式文库构建等。
插入式文库构建是将DNA片段直接插入到载体DNA中,而接头式文库构建则是在DNA片段的两端加上接头序列,再将其插入到载体DNA中。
接头式文库构建相对于插入式文库构建具有更高的文库构建效率和更低的文库构建偏差。
文库质量控制是基因组文库构建程序的最后一步。
文库质量控制的目的是检测文库的质量和纯度,以保证后续的测序结果和分析结果的准确性。
文库质量控制的方法有多种,如琼脂糖凝胶电泳、荧光定量、质量评估等。
其中,质量评估是文库质量控制的重要步骤之一,它可以评估文库的质量和纯度,并确定文库的适用范围和测序深度。
基因组文库构建程序是基因组学研究中不可或缺的步骤之一。
开发高效、准确的基因组文库构建程序对于基因组学研究具有重要意义。
未来,随着基因组学研究的不断深入,基因组文库构建程序的研究和开发将会越来越重要。
第三章基因文库的构建
频率和6Kb
★
G
Chemically synthesized
oligonucleotide
★
Anneal
TCAGGCT
T
★
Wild-type
(1) (1) DNA polymerase + 4 dNTPs
(2) T4 DNA ligase + ATP
正链DNA的合成
按照体外
DNA重组技术,将待突变的DNA片
G
段插入到M13噬菌体上. 然后制备
平末端 连接
加接头造成 粘性末端
细菌转化
重组噬菌体 DNA转染
重组质粒 的转化
体外包装 进行转导
重组体 的鉴定
表型鉴定
核酸杂交
免疫学分析
酶切A,把 所得到的大量基因组DNA片段与载体连接, 然后转化到细胞中去,让宿主菌长成克隆。 是某个生物体全部基因的随机片段的重组 DNA克隆群体。
SI核酸酶处理 Klenow 酶, 连接酶处理
16
一、缺失诱变 2、通过酶切图谱完成中间缺失
17
第三节:克隆DNA序列的体外诱变
二、盒式突变 1、原理: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。 2、人工合成的突变序列的特征
由两条合成的寡核苷酸组成的,当它们退火时,会按 设计要求产生出克隆需要的粘性末端, 由于不存在 异源双链的中间体,因此重组质粒全部是突变体。
(1) Screen plaques with 32P-labelled oligonucleotide as hybridization probe; (2) Isolate mutant
构建基因文库的实质
构建基因文库的实质构建基因文库的实质基因文库是指将DNA分子以某种方式存储起来,以便于后续的研究和利用。
它是基因工程和生物技术研究的重要基础设施之一,也是现代生物医学研究的重要手段之一。
构建基因文库的实质是将生物体中的DNA序列进行分离、纯化,并将其复制、扩增、存储,以便于后续的研究和利用。
构建基因文库的过程可以分为以下几个步骤:第一步,DNA提取和纯化。
DNA通常存在于细胞核中,因此需要将细胞核分离出来,然后通过裂解细胞核的方式释放DNA。
接下来,需要通过化学方法或机械方法将DNA从其他细胞组分中分离出来,以得到纯净的DNA样品。
第二步,DNA片段化。
DNA是由一条或多条核苷酸链组成的长链分子,而构建基因文库需要将其切割成较短的片段。
这一步通常使用限制性内切酶进行切割,内切酶能够识别特定的DNA序列并在该序列的特定位置切割。
第三步,DNA片段的连接。
将DNA片段连接到载体DNA上,形成重组DNA。
载体DNA是一种可以稳定复制和传递DNA片段的分子,常用的载体包括质粒、噬菌体和人工染色体等。
连接的方法通常是利用DNA连接酶酶作用,将DNA片段与载体DNA的切口连接。
第四步,转化宿主细胞。
将重组DNA导入到宿主细胞中,使其在宿主细胞中稳定复制和传递。
常用的宿主细胞包括大肠杆菌、酿酒酵母等。
转化的方法可以是化学转化、电转化或病毒介导的转化等。
第五步,筛选和鉴定。
通过筛选和鉴定的方法,找出含有目标基因的克隆,这可以通过选择性培养基、荧光筛选、PCR等技术来实现。
鉴定克隆的方法可以是DNA测序、限制性片段长度多态性分析等。
第六步,文库的保存和维护。
将筛选出的克隆保存在适当的环境条件下,以便于后续的研究和利用。
文库的保存可以采用冷冻保存、干燥保存等方法,同时需要定期维护和更新。
构建基因文库的实质是通过一系列的步骤将生物体中的DNA 序列进行分离、纯化,并将其存储在适当的载体中,以便于后续的研究和利用。
基因文库的构建技术已经在基因工程和生物技术领域得到了广泛的应用,为研究基因功能、开发新药物、改良农作物等提供了重要的工具和平台。
基因文库的构建
N = ln (1 - 0.99) / ln (1 - [106bp / 3 x 109 bp]) = -4.61 / -3.33 x 10-6 = 138,298
表1各种载体的比较
载体
容量(kb)
宿主
导入细胞方式
黏粒
30-45
大肠杆菌
转导
P1
70-100
大肠杆菌
转导
PAC
130-150
大肠杆菌
电转
BAC
120滤膜影印杂交来筛选,但是这种方法对于构建区域阵列保存,既可以用传统的单拷贝的探针杂交法筛选,又可以用PCR进行多随机剪切DNA;接着用末端修复酶修复DNA,可以提高DNA连接入载体的效率;然后通过脉冲场电泳或者普通电泳来找到40kb左右的dna片段,随后使用Epicentre GELase胶回收试剂盒回(常用EcoR I、BamH I或者Hind III)来消化基因组DNA,然后通过脉冲场电泳找到合适长度的DNA片段(比如100kb-150kb),随后透析回收DNA。
3.载体拷贝数的考虑
当把大片段DNA片段克隆到高拷贝的载体时,克隆DNA会发生重组,从而影响克隆序列的保真性和稳定性;而单拷贝载体的低产量DNA是高通量分析的瓶颈。这个矛盾常常困扰着研究者。
而EPICENTRE’s CopyControlTM克隆系统是对这些困难的最好的解决方案。CopyControlTM技术整合了单拷贝载体与多拷贝载体的优点。单拷贝载体能提高插入片段的稳定性,而且拷贝载体能在诱导剂的作用下,即时扩增出高拷贝数的克隆而获得高产量的DNA。
四、将基因组DNA片段连接入载体
构建基因文库的流程
构建基因文库的流程构建基因文库呀,这可是个超有趣的事儿呢!基因文库就像是一个基因的大仓库,把各种基因都收纳其中。
那构建这个基因文库的流程到底是啥样的呢?一、获取目标生物的基因组DNA。
要构建基因文库,首先得有原材料呀,这原材料就是目标生物的基因组DNA。
这就好比盖房子得先有砖头一样。
从生物体内提取基因组DNA可不是一件简单的事儿呢。
得小心翼翼地操作,就像对待宝贝一样。
比如说从细胞里把DNA弄出来,要保证DNA的完整性,可不能把它弄断或者弄伤啦。
这一步就像是在寻宝,在细胞这个小世界里把最珍贵的DNA找出来。
二、对基因组DNA进行切割。
拿到了基因组DNA之后呢,这个DNA太长啦,就像一根长长的面条,我们得把它切成小片段。
这就需要一些特殊的工具,就像小剪刀一样的限制性内切酶。
这些酶可聪明啦,它们能识别特定的序列,然后在这些地方把DNA切断。
这时候就会得到很多大小不一的DNA片段,就像把那根长面条切成了一小段一小段的。
三、将DNA片段与载体连接。
切好的DNA片段可不能就这么放着呀,得给它们找个“小房子”住下,这个“小房子”就是载体。
载体就像是一辆小卡车,可以带着DNA片段到处跑。
把DNA片段和载体连接起来的过程就像是给货物装车一样。
通常会用到一些连接酶,让DNA片段和载体紧紧地结合在一起。
这一步可关键啦,要是没连好,那后面的事儿可就不好办喽。
四、将连接产物导入宿主细胞。
连好的DNA - 载体复合物得有个地方生长繁殖呀,这时候就轮到宿主细胞登场了。
就像把小种子种到土壤里一样,把这些连接产物导入宿主细胞。
宿主细胞就像是一个小小的家园,给DNA片段提供了生存和复制的空间。
不同的宿主细胞有不同的特点,要根据实际情况来选择合适的宿主细胞呢。
五、筛选含有目的基因的克隆。
现在呢,宿主细胞里有各种各样的克隆,但是我们只想要那些含有我们目标基因的克隆。
这就需要进行筛选啦。
这就像是在一群小动物里找到我们想要的那一只一样。
可以利用载体上带有的一些特殊标记,比如说抗生素抗性基因之类的。
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TTTTTTTTTTTTTT AAAAAAAAAAAAAA
2、置换合成法:
原理:以第一链合成产物cDNA:mRNA杂交体作为切 口平移的模板,RNA酶H在杂交体的mRNA链上造成 切口和缺口,产生一系列RNA引物,在大肠杆菌DNA聚 合酶I 的作用下合成cDNA的第二链. 优点:a)合成cDNA的效率高
ori
1.8 kb的l-DNA片段 + pBR322片段
装载范围为31 - 45 kb
cos
l fragment
粘粒载体的基本特点
能像l-DNA那样进行体外包装,并高效转染受体细胞 能像质粒那样在受体细胞中自主复制 重组操作简便,筛选容易 装载量大(45 kb)且克隆片段具有一定的大小范围 不能体内包装,不裂解受体细胞
MMLV来源的反转录酶经过基因突变后具有更低的 RNase H活性,避免第一链合成过程中RNA/DNA 杂交体中的模板RNA被降解。
三、 cDNA克隆片段的获得
(一)cDNA第一链的合成
G 5‘ppp’5G
mDNA
引物
退火
G 5‘ppp’5G
逆转录酶
dNTPs
G 5‘ppp’5G
c分子基因组 DNA分离
克隆载体制备 插入片段制备
插或考斯质粒;对于大型基因组(如动植物和人类) 需使和 限制性内切酶部分酶切两种方法,其目的是:
第一,保证DNA片段之间存在部分重叠区 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,如: Sau3AI或MboI等,这样DNA酶解片段的大小可控
连接效率制约因素: 1、插入片段与噬菌体DNA两臂的物质的量比 2、反进行体外包装,用产生的噬菌 体颗粒感染大肠杆菌,从=
* 蔗糖梯度离心:加入破坏RNA二级结构的变 性剂如氢氧化甲基汞等,再进行蔗糖梯度离 心以分离不同分子量的mRNA.
2) cDNA的分级分离
* mRNA通过反转录形成cDNA,在插入到克隆载体前, 通过琼脂糖凝胶电泳,将不同大小的cDNA分子分离开来.
* 优点: a)避免了分离过程中mRNA被污染的RNA酶降解 b)增加了获得全长cDNA克隆的概率 c)获得更准确的分级分离效果(分子量)
端,然后与载体相连接,再将重组质粒转化受体细胞。
(四)cDNA与载体的连接
固定载体的用量,将不同比例的cDNA与之连接, 以确定最佳的连接反应条件。
酶切、连接 体外包装
感染细考斯质粒是一类人工构建的含有 l-DNA cos序列和质粒复制子的
PstI Apr
BamHI Tcr SalI
特殊类型的载体
pHC79
cos site - carrying plaColl禁外源DNA片段之间的连接!!! 为了避免上述情况的发生,可采取下列措施的组合:
将待连接的DNA片段根据载体的装载量分级分离 用碱性磷酸单酯酶除去DNA片段的末端磷酸基团 用TdT酶在DNA片段的末端上增补同聚尾末端
三、重组DNA分子的产生
将基因组DNA消化片段与经限制性核酸内切酶消化的载 体相连接,从而获得重组子的过程
TTTTTNotⅠ5’ AAAAANotⅠ3’
(三)双链cDNA末端的处理
1.同聚物加尾法 利用小牛胸腺末端转移酶在双链cDNA和质粒载体的3’
端都加上一个互补的同聚片段,通过退火使两个片段连接 成重组质粒,再将重组质粒转化受体细胞
同聚物加尾法克隆 双链cDNA
2、接头-衔接头法 将含限制性内切酶识别位点的切头(linker)添加在cDNA的末
ARS1
CEN4 EcoRI
pYAC4
URA3
TEL BamHI TEL
酵母人造染色体的使用:
TRP Apr
ARS
CEN EcoRI
EcoRI
pYAC4
BamHI URA
EcoRI EcoRI
连接
ori TEL BamHI TEL
重组酵母染色体
–承载20Kb左右外源DNA片断
插入型载体
插入位点 载体长度 37 kb
插入片段大小:
0 - 14 kb (51 – 37)
插入片段
体外包装 体外包装
取代型载体
载体长度 26 kb
最小装载长度 10 kb (36 – 26)
最大装载长度 25 kb (51 – 26)
插入片段 插入片段
体外包装 体外包装
3‘ HOCCCCCCC SalⅠ-GGGGG引物 TTTTTT-NotⅠ引物
3‘ SalⅠCCCCCCC 5‘SalⅠ-GGGGGGG
第一链引物去除 Oligo (dC)加尾
RNA降解
PCR扩增
AAAAAOH 3’ TTTTTp 5’
AAAAACCCCCCCOH 3’ TTTTTp 5’ TTTTTp 5’
万个克隆
除了尽可能高的代表性外,一个理想的基因应具备下列条件: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 以利克隆排序 克隆片段易于从载体分子上完整卸下 重组克隆切割处理后样品中含有不规则末端的DNA片段
的比率就越低,重组率和完备性也就越高
用常规方法制备的染色体
A
A
DNA的长度一般在100 kb左右
如果先将细胞固定在低融点凝
A
A
胶中,然后置入含有SDS、蛋
白酶K、RNase的缓冲液中浸泡,可获得1000 kb大小的DNA片段
(二)DNA克隆片段的制备
b)直接利用第一链的反应产物,不需纯化 c)避免使用S1核酸酶来切割双链cDNA
G 5‘ppp’5G 5’
RNaesH
5’
S1 5’ 3’
AAAAAAAAAAAAAAOH 3’ TTTTTTTTTTTTTTp 5’ DNApol dNTPs
AAAATTTOH 3’ TTTTTTTTTTTTTTp 5’
缺点:在以S1核酸酶切割cDNA的发夹状结构时,会导致对应于 mRNA 5’端的地方的序列出现缺失和重排.
G 5‘ppp’5G OH 3’
NaOH Klenow
S1
煮沸 dNTPs
AAAAAAAAAAAAAAOH 3’ TTTTTTTTTTTTTTp 5’
TTTTTTTTTTTTTTp 5’
TTTTTTTTTTTTTTp 5’ AAAAAAAAAAAAA细胞在不同时段的mRNA 种类不同(即基因mRNA的来源
1.载体DNA的酶切
A、同尾酶BamHI消化克隆载体 B、碱性磷酸酶去磷酸化处理
2.载体DNA的纯化 A、黏粒载体:酚:氯仿抽提 B、噬菌体载体:蔗糖密度梯度离心
二、基因组DNA克隆片段的制备
(一)基因组DNA的提取
为了最大限度地保证基因在度的断裂。制备的NA长度之比
例如,人的单倍体D载体的选择
由于绝大多数真核生物的m切酶消化克隆载体 B、碱性磷酸酶去磷酸化处理
三、 cDNA克隆片段的获得
(一)cDNA第一链的合成
影响反转录效率的因素—反转录酶
若要得到较长的或全长的cDNA转录产物,MMLV 来源的反转录酶要好于AMV来源的反转录酶。
定义:以mRNA为模板,将体外转录产生的cDNA与适当 载体连接后转化受体菌,这种包括特定组织细胞所有 mRNA 信息的cDNA 克隆的集合。
根据mRN区段的杂交细 胞株分离RNA,反转录合成cDNA后,用特异性Alu 序列为引物进行PCR扩增,旨在获得相应染色体或 其片段内基因表达的分布图
AAAAAAAAAAAAAAOH 3’
AAAAAAAAAAAAAAOH 3’ TTTTTTTTTTTTTTp 5’
AAAAAAAAAAAAAAOH 3’ TTTTTTTTTTTTTTp 5’
(二)cDNA第二链的合成
1、自身引导法:
定义:单链cDNA的3’端能够形成发夹状的结构作为引物,在大肠 杆菌聚合酶I Klenow或反 转录酶的作用下,合成cDNYeast Artificial Chromosomes YAC)
YAC载体应含有下列元件: 酵母染色体的端粒序列 TRP1 酵母染色体的复制子 酵母染色体的中心粒序列 Apr 酵母系统的选择标记 大肠杆菌的复制子
ori
大肠杆菌的选择标记 YAC载体的装载量为350 - 400 kb
上述几种载体的最大装载量如下:
质粒 l-DNA 考斯质粒 BAC YAC
15 kb 25 kb 45 kb 300 kb 400 kb
(一)λ噬菌体载体
插入型载体
– 只具有一个限制性核酸内切酶的酶切位点可供外源DNA插入的λ 噬菌体派生载体
–承载10Kb以内外源DNA片断
取代型载体
– 具有两个限制性核酸内切酶的酶切位点,它们之间的DNA片断可 被外源DNA片断取代
高丰度mRNA:占总mRNA的50%~90% 低丰度mRNA:占总mRNA的比例小于0.5%
选择特定发育阶段或特殊处理的组织细胞
(二)mRNA的提取及完整性分析
(三)mRNA的富集
1) 按大小对mRNA进行分级分离
* 通过琼脂糖凝胶电泳分离大小不同的mRNA分 子,该方法的分离效果最好,但从凝胶中回 收的得率较低.
TTTTTTTTTTTTTTOH 3’ AAAAAAAAAAAAAAp 5’ T4-DNA ligase TTTTTTTTTTTTTT 3’ AAAAAAAAAAAAAA 5’
3、PCR合成法:获得的双链cDNA 能保留完整的5’端序列
G 5‘ppp’5G 3‘ HO