目的基因的克隆
目的基因的克隆实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本实验旨在通过分子克隆技术，将目的基因从基因库中提取并克隆到合适的载体上，为后续的基因表达、功能研究及基因工程应用奠定基础。
二、实验原理分子克隆技术是基因工程的核心技术之一，其基本原理是将目的基因片段与载体DNA片段通过酶切、连接等步骤形成重组DNA分子，然后将重组DNA分子导入宿主细胞进行扩增和表达。
三、实验材料1. 实验试剂：限制性核酸内切酶、T4 DNA连接酶、DNA聚合酶、dNTPs、质粒载体、目的基因DNA、LB液体培养基、LB固体培养基、IPTG、X-Gal、0.1 M MgCl2、0.1 M CaCl2等。
2. 实验仪器：PCR仪、电泳仪、凝胶成像系统、离心机、恒温培养箱、显微镜、超净工作台等。
四、实验步骤1. 目的基因的获取（1）设计引物：根据目的基因的序列，设计特异性引物，引物5'末端带有酶切位点。
（2）PCR扩增：以目的基因DNA为模板，PCR扩增目的基因片段。
（3）PCR产物回收：采用PCR产物回收试剂盒回收目的基因片段。
2. 载体与目的基因的连接（1）载体线性化：用限制性核酸内切酶酶切质粒载体，获得线性化载体。
（2）连接反应：将回收的目的基因片段与线性化载体在T4 DNA连接酶作用下进行连接。
（3）连接产物转化：将连接产物转化到大肠杆菌感受态细胞中。
3. 重组子筛选与鉴定（1）菌落培养：在含有IPTG和X-Gal的LB固体培养基上培养转化菌，挑选白色菌落。
（2）菌落PCR鉴定：以白色菌落为模板，进行PCR扩增，检测目的基因片段是否插入载体。
（3）重组子测序：对PCR鉴定阳性的重组子进行测序，验证目的基因片段是否正确插入载体。
五、实验结果与分析1. PCR扩增结果：通过PCR扩增，成功获得了目的基因片段。
2. 菌落PCR鉴定结果：白色菌落PCR鉴定阳性，表明目的基因片段已插入载体。
3. 重组子测序结果：测序结果显示，目的基因片段正确插入载体。
六、实验结论本实验成功克隆了目的基因，为后续的基因表达、功能研究及基因工程应用奠定了基础。
第讲 目的基因的克隆与分离
第讲目的基因的克隆与分离引言目的基因是指在一项研究中，具有研究意义或实际应用价值的基因。
目的基因克隆和分离是分子生物学研究的重要环节，它们为后续研究提供了基础和保障。
本文将介绍目的基因克隆和分离的方法和技术。
一、目的基因的克隆1. PCR扩增PCR是聚合酶链反应的简称，是一种利用DNA聚合酶酶作用、在体外增加DNA序列数量的技术。
PCR扩增可以在保证目的基因序列一致性的前提下，扩增出足够的DNA量，用于后续实验。
PCR扩增的步骤一般包括模板DNA的选择、引物的设计和勘误、PCR反应体系的搭建等。
2. 基因文库筛选基因文库指的是将一个或多个组织的基因在体外克隆并构建而成的基因库。
基因文库筛选是一种在文库中选取目的基因的方法。
其中最常用的是基于杆菌的蛋白表达文库、细胞质体DNA文库和DNA合成文库。
基因文库筛选的步骤一般包括构建文库、传统筛选和高通量筛选。
3. 限制性内切酶切割限制性内切酶切割是指利用特定的酶切位点将DNA分割成碎片，然后选取目标DNA寻找需要的限制酶切片段的方法。
这种方法可以快速而准确地寻找目的基因，并进行克隆。
限制酶切割的步骤一般包括DNA提取、DNA质量检测、选取限制酶和体外反应等。
二、目的基因的分离1. 分子杂交分子杂交是指在体外或体内使某一脱氧核糖核酸（DNA）与另一种DNA或核酸杂交而形成方法的过程。
它的作用是寻找与目的基因DNA互补的DNA序列，并在该序列中分离目的基因。
分子杂交的步骤主要包括细胞培养和DNA序列的寻找和筛选等。
2. 化学合成化学合成是指通过化学方法合成目的基因的方法。
这种方法可以直接合成目的基因，只要知道目的基因的序列就可以了，不需要进行PCR扩增、克隆等操作。
化学合成的步骤主要包括碱基合成、链延伸、中间产物合成和连接、滤液等。
3. 通量基因测序通量基因测序也称为高通量测序，是一种快速且准确测定DNA或RNA序列的方法。
通过对目的基因进行测序，可以快速分离目的基因。
同源序列法克隆目的基因
同源序列法克隆目的基因同源序列法克隆是一种常用的基因克隆方法，用于获取目的基因的DNA序列。
同源序列法克隆的主要步骤如下：1. 设计引物：根据已知目的基因的序列，设计一对引物（即寡核苷酸片段），其中一个引物具有与目的基因的5'端相互匹配，另一个引物具有与目的基因的3'端相互匹配。
2. 提取模板DNA：从包含目的基因的源生物体中提取总DNA 或特定组织/细胞中的DNA作为模板。
3. 聚合酶链反应（PCR）扩增：在PCR反应中使用设计的引物和模板DNA来扩增目的基因的DNA序列。
PCR反应通过多次循环加热和冷却来产生大量DNA复制品。
4. 凝胶电泳分析：将PCR扩增产物与分子量标记物一起加载在琼脂糖凝胶上进行电泳分离。
通过比较扩增产物与标记物在凝胶上的迁移距离，可以确定是否成功扩增了目的基因。
5. 纯化目的基因：从PCR反应中纯化目的基因的扩增产物，一般使用凝胶切片、DNA纯化试剂盒等方法。
6. 连接到载体：将纯化的目的基因DNA与适当的载体（如质粒）进行连接。
这通常涉及酶切目的基因和载体的DNA，然后使用连接酶将它们连接在一起。
7. 转化宿主细胞：将连接的DNA导入宿主细胞中，使其自行复制和表达。
这可以通过转染、电穿孔或热激冲等方法实现。
8. 筛选与鉴定：通过对转化后的细胞进行选择性培养或检测，筛选出带有目的基因的克隆。
常用的筛选方法包括抗生素筛选、荧光筛选等。
9. 验证目的基因：最终需要验证克隆中是否成功插入了目的基因。
这可以通过DNA测序、限制性酶切、PCR等方法来进行。
同源序列法克隆是一种有效的基因克隆技术，可用于获得感兴趣的基因序列并进一步研究其功能、表达和调控机制等。
目的基因的制备和基因克隆的筛选
contents
目录
• 引言 • 目的基因的制备 • 筛选策略与方法 • 实验结果与数据分析 • 结论与展望
01 引言
目的基因的重要性
决定生物性状
目的基因是生物体内控制特定性 状表达的关键基因，其序列和表 达水平直接影响生物的表型特征。
潜在应用价值
目的基因往往与生物体的生长、 发育、代谢等关键过程密切相关， 因此具有潜在的应用价值，如用 于基因工程、生物制药等领域。
限制性内切酶酶切分析
利用限制性内切酶对DNA进行酶切，通过凝胶电泳分析酶切片段的大小和数量，判断 目的基因是否插入到载体中。
Southern杂交分析
将酶切后的DNA片段转移到固相支持物上，与特异性探针进行杂交，通过放射自显影 或化学发光等方法检测杂交信号，确定目的基因的存在和位置。
PCR筛选
菌落PCR筛选
05 结论与展望
实验结论总结
成功制备了目的基因
通过PCR扩增和基因合成等方法，成功获得了所需的目的 基因片段，为后续实验提供了基础。
建立了基因克隆筛选体系
通过构建重组质粒、转化宿主细胞、筛选阳性克隆等步骤， 成功建立了基因克隆的筛选体系，为后续基因功能研究提 供了有效手段。
验证了基因功能
通过基因表达分析、蛋白互作研究等方法，初步验证了目 的基因在细胞中的功能和作用机制。
重组DNA的转化与扩增
重组DNA的转化
将重组DNA分子导入到合适的宿主细胞中，如细菌、酵母或哺乳动物细胞等，使其获得新的遗传特性 。
重组DNA的扩增
通过选择培养基筛选阳性克隆，并进行扩大培养，以获得足够的重组DNA分子用于后续实验。同时， 可以通过PCR等方法对重组DNA进行进一步验证和鉴定。
基因克隆具体实验报告
一、实验目的1. 学习基因克隆的基本原理和方法。
2. 掌握PCR扩增、酶切、连接等基因克隆实验技术。
3. 验证目的基因的克隆是否成功。
二、实验原理基因克隆是指将目的基因片段从基因组中分离出来，并插入到载体中，使其在宿主细胞中复制、表达的过程。
实验过程中，主要涉及PCR扩增、酶切、连接、转化、筛选等步骤。
三、实验材料1. 模板DNA：含有目的基因的基因组DNA。
2. 引物：根据目的基因序列设计的上下游引物。
3. Taq DNA聚合酶：用于PCR扩增。
4. 酶切体系：限制性内切酶、缓冲液、连接酶等。
5. 连接载体：线性化载体。
6. 转化宿主菌：大肠杆菌DH5α。
7. 筛选培养基：含抗生素的LB培养基。
8. PCR扩增试剂：10×PCR缓冲液、dNTPs、MgCl2等。
四、实验方法1. PCR扩增（1）设计引物：根据目的基因序列设计上下游引物，长度约为20-30bp，分别位于目的基因的上下游。
（2）PCR反应体系：取模板DNA 1μl，上下游引物各1μl，10×PCR缓冲液5μl，dNTPs 4μl，MgCl2 2μl，Taq DNA聚合酶0.5μl，加ddH2O至50μl。
（3）PCR反应程序：95℃预变性5min，95℃变性30s，55℃退火30s，72℃延伸1min，共35个循环，最后延伸10min。
2. 酶切连接（1）酶切：取PCR产物5μl，加限制性内切酶（如EcoRI）1μl，10×酶切缓冲液2μl，ddH2O 2μl，混匀后置于37℃水浴酶切2h。
（2）连接：取线性化载体5μl，酶切产物5μl，10×连接缓冲液2μl，T4 DNA 连接酶1μl，混匀后置于16℃连接过夜。
3. 转化（1）制备感受态细胞：将大肠杆菌DH5α在LB培养基中培养至对数生长期，按照1:100的比例加入CaCl2，混匀后冰浴30min。
（2）热激转化：将连接产物加入感受态细胞中，混匀后置于42℃水浴45s，迅速转移至冰浴中。
获取目的基因的方法
获取目的基因的方法要获取目的基因，首先需要明确目的基因的具体信息，包括基因序列、功能、表达模式等。
然后，可以通过以下几种方法来获取目的基因。
1. 基因克隆。
基因克隆是获取目的基因最常用的方法之一。
通过PCR扩增或文库筛选等技术，可以获得目的基因的DNA序列。
然后，将目的基因插入到适当的载体中，如质粒或病毒载体，从而获得重组DNA。
最后，通过转染、转化等手段将重组DNA导入宿主细胞，实现目的基因的表达。
2. 基因合成。
基因合成是一种人工合成目的基因序列的方法。
通过化学合成的方式，可以按照目的基因的DNA序列，合成相应的DNA片段。
然后，将合成的DNA片段插入到载体中，再转染、转化等手段导入宿主细胞，实现目的基因的表达。
3. 基因突变。
有时候，我们需要获取的是目的基因的突变体。
通过诱发突变、基因编辑等技术，可以得到目的基因的突变体。
然后，将突变体插入到载体中，再转染、转化等手段导入宿主细胞，实现突变目的基因的表达。
4. 基因提取。
有时候，我们需要从已有的生物样品中提取目的基因。
通过DNA提取技术，可以从细胞、组织等样品中提取出目的基因的DNA序列。
然后，将提取的DNA插入到载体中，再转染、转化等手段导入宿主细胞，实现目的基因的表达。
总之，获取目的基因的方法多种多样，可以根据具体需求选择合适的方法。
无论是基因克隆、基因合成、基因突变还是基因提取，都需要严格按照操作步骤进行，并注意实验条件的控制，以确保获取的目的基因是准确、可靠的。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读。
目的基因的克隆与基因文库的构建
mRNA在细胞中含量少，对酶和碱极为敏感，
分离纯化困难
仅限于克隆蛋白质编e Chain Reaction）法，又称为聚合酶
链反应或PCR扩增技术，是一种高效快速的体外DNA聚合程序
使用PCR法克隆目的基因的前提条件是：已知待扩增目的
基因或DNA片段两侧的序列，根据该序列化学合成聚合反应必
需的双引物
PCR法定向扩增目的基因的基本原理
C PCR法
5‘
5‘
目的基因
5‘
变性
加热
5‘
5‘
引物
退火
5‘
5‘
底物
聚合
5‘
5‘
5‘
5‘
加热
变性
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
5‘
克隆入合适的载体
Klenow酶聚合
化学合成法的基本战略
全基因合成
1
混合退火
2
T4-DNA连接酶连接
3
克隆入合适的载体
4
Klenow酶聚合
5
大片段酶促法： 根据目的基因的全序列，分别合成40-50碱基长的单链DNA片段
6
化学合成法的基本战略
全基因合成
上述三种方法各有利弊：化学合成DNA的单片段愈短，收率就愈高，但由于化学合成的份额较大，成本较高；在大片段酶促法合成目的基因时，虽然化学合成的份额相对较小，成本较低，但大片段化学合成的收率极低，例如，每聚合一个单体的产物收率为95%则合成50个碱基长的DNA单链大片段的总收率只有7.7%
目的基因的获取方法
目的基因的获取方法目的基因的获取方法主要有以下几种：1. 合成基因：目的基因可以通过化学合成获得。
合成基因的方法包括了化学合成、PCR扩增等。
化学合成是一种将DNA的碱基顺序按照设计要求合成出来的方法，可以通过商业化的基因合成公司购买所需的目的基因。
PCR扩增是一种通过DNA复制过程扩增目的基因的方法，它需要设计引物来选择性地扩增目的序列。
2. 基因克隆：基因克隆是从已有DNA中提取目的基因的一种常用方法。
通常使用的方法是通过PCR扩增将目的基因获取到，然后将PCR产物接入到适当的载体（如质粒）中，再将质粒转化到宿主细胞中进行扩增和表达。
这一过程在分子生物学实验室中非常常见，也是目的基因获取的一种可靠途径。
3. 基因合成：基因合成是基于目的基因的序列设计，利用合成生物学技术将目的基因人工合成的过程。
在发展至今，合成生物学技术已经非常成熟，可以通过先进的DNA合成技术和组装技术，按照设计的目的基因序列，将编码目的蛋白质的基因合成起来。
合成生物学技术不仅可以用于合成天然存在的基因，还可以用于合成设计的人工基因。
4. 基因组编辑：基因组编辑技术是一种可以精确修改基因组的技术手段。
通过基因组编辑技术，可以将目的基因进行精确定位的修改或替换。
常用的基因组编辑技术有CRISPR-Cas9系统、TALEN、ZFN等。
这些技术可以通过导入目的核酸序列和编辑工具到细胞中，使细胞内的目的基因发生改变。
总之，目的基因的获取方法可以通过化学合成、PCR扩增、基因克隆、基因合成和基因组编辑等多种手段来实现。
根据不同的需求和实验目的，选择合适的方法可提高实验效率和准确性。
近年来，随着合成生物学和基因组编辑技术的迅猛发展，基因获取已经变得越来越便捷和高效。
目的基因的克隆
●目的基因的克隆1.鸟枪法随机克隆供体细胞的全基因组DNA片段，然后通过快速有效的筛选程序从众多克隆中别离出含有目的基因的目的重组子，进而获得目的基因。
鸟枪法适用于原核细菌目的基因的克隆别离。
鸟枪法克隆目的基因的根本战略:A.染色体DNA的切断a)超声波处理：片段长度均一，大小可控，平头末端。
b)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。
c)局部酶切：片段长度可控，含有粘性末端，目的基因完整。
B.与载体连接a)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，那么选择多拷贝克隆载体；b)如果转化子采用基因产物功能检测法筛选，那么选择表达型载体。
C.转化受体细胞D.筛选含有目的基因的目的重组子2.cDNA法A.完备别离程序提取细胞总mRNA，合成总cDNA，将之全部克隆，然后借助于适宜的筛选手段找到目的重组子。
完备别离程序适用于mRNA分子数少的目的基因的克隆，如人胰岛素基因、干扰素基因、凝血因子VIII基因等。
B.特异别离程序提取细胞总mRNA，琼脂糖凝胶电泳别离，回收目标mRNA，由此合成双链cDNA，然后进行克隆。
特异别离程序较适用于mRNA丰度极高的目的基因克隆如血红蛋白基因等。
C.差异别离程序利用两组细胞mRNA种类的差异，别离克隆差异mRNA所对应的cDNA，因而这种程序较适用于别离克隆新基因。
例如：正常的大鼠FR3T3成纤维细胞中，有些新基因是不能自发表达的，需在多瘤病毒感染之前方可转录。
任务是要别离克隆这些新基因，进而研究其生物学功能。
双链cDNA的克隆A.平头末端直接与载体连接，但插入的片段无法回收。
B.平头两端分别接同聚物尾，最好是AT同聚物尾，这样重组分子可通过加热局部变性和S1核酸酶处理回收插入片段C.加装人工接头引入酶切口，以便插入片段回收3.PCR法使用PCR技术克隆目的基因的前提条件是：待扩增目的基因或DNA片段两侧的序列，根据该序列化学合成聚合反响所需的双引物。
第九章 目的基因的克隆
第九讲目的基因的克隆吴乃虎中国科学院遗传与发育生物学研究所２０05年8月目录一、基因克隆的一般概念1．基因克隆定义2．“克隆”的不同含义3．基因克隆的过程4．DNA片段的产生与分离5．基因文库二、基因克隆与分离的实验策略1．物理策略2．生物策略3．克隆样品的选择4．基因文库库容测算三、cDＮＡ基因克隆1．概述2．ｃDNA文库的构建3．低丰度mＲNA之cＤＮA克隆4．稀少ｍRNA的ｃDNＡ克隆5．全长ｃDNA的合成6．cDNＡ克隆的优越性四、基因组DNA克隆1．cDNA克隆的局限性2．基因组DNA克隆的优越性3．构建基因组文库的载体类型五、基因定位定隆1．基因定位克隆概述2．RFＬP分子标记3．RFＬＰ作图原理与步骤4．染色体步移5．大尺度物理图谱的构建ﻬ目的基因的克隆一、基因克隆的概念1．基因克隆的定义基因克隆亦叫做DNＡ克隆(DＮA clonｉｎg)，它是指将外源基因或DNＡ片段插入到克隆载体的分子上，构成重组的DNA群体，并转化到寄主细胞进行复制和繁殖，以便从大分子ＤNA或DNA片段混合物中分离纯化目的基因或特定DＮA片段的实验操作，叫做基因克隆。
严格地说，基因克隆应叫做ＤＮA克隆,因为被克隆的是基因组的全部（理论上)的ＤＮA片段,而并不是所有的ＤNＡ片段都编码有基因。
＊要注意基因克隆与基因分离两者在概念上的差别!完成了基因克隆并不等于完成了基因的分离!尽管两者之间存在密切的相互关系。
因此在日常交谈中或是一般文字叙述中,甚至于某些正式有关文件中，常把“基因克隆”与“基因分离”等同使用，不作区分,是不妥当的。
*有时我们所说的基因克隆，即所谓的“分子克隆”(Moｌecular cloning），实质上包含着目的基因的分离与鉴定两个主要的内容,基因克隆的全过程包括如下四个步骤：ａ.DNＡ材料的选择与片段化;ｂ.外源DNA片段与载体分子的连接;ｃ．重组体分子的体外转化；d.转化子克隆的选择或筛选。
２．克隆的不同含义:(动词、名词与形容词)(1)“克隆”的三种含义*1.“克隆”一词作名词时,是指从一个共同的祖先经无性繁殖下来的一群遗传上同一的DNA分子、细胞或个体所组成的特定的生命群体；*2.“克隆”一词作动词时,则是指从同一祖先经无性繁殖产生这类遗传分子上同一的DNA分子、细胞群体或个体群体的过程；*3.“克隆”一词除了用作名词和动词之外，还可用作形容词使用,例如“克隆羊”（cloｎed ｓheep)中的“克隆”便是形容词,这是中文的一个有别于英文的地方。
目的基因的克隆方法
目的基因的克隆方法
1. 直接克隆法呀，这就好比你直接去商店挑了一个你最喜欢的玩具，简单又直接！比如说，我们想克隆某个特定基因，就像你一眼看中那个可爱的小熊玩偶，直接把它拿过来就行啦。
2. 还有反转录克隆法哦，哎呀，就好像把一段声音录下来再倒放出来一样神奇！比如从细胞中的 mRNA 反转录得到 cDNA，不就是很有趣的过程嘛？
3. 载体介导克隆法呢，就好像给基因找了一辆专门的车来运输它！像把基因放到特定的载体里，让它顺利到达目的地。
4. 基因文库筛选法呀，哇，这就像是在一个超级大的宝库中找宝贝！比如说在庞大的基因文库中去努力找到我们想要的那个目的基因。
5. PCR 扩增克隆法哟，这就跟变魔术一样厉害呢！比如通过 PCR 技术把特定基因大量扩增出来，好神奇呀！
6. 杂交捕获克隆法，哈哈，就好像用一个小陷阱去抓住我们想要的基因！像是专门设计来抓住目标基因一样。
7. cDNA 末端快速扩增法，这不就像是跑步冲刺一样快速到达终点嘛！像快速扩增 cDNA 的末端，得到我们要的基因片段。
8. 人工合成克隆法，哇塞，这可真牛，就像自己动手做一个超级厉害的东西出来！比如人工合成一些小的基因片段呢。
9. 染色体步移克隆法，嘿嘿，就好像一步一步探索一个神秘的地方一样！像是沿着染色体逐步找到我们的目的基因。
我觉得这些目的基因的克隆方法都超级有趣，各有各的神奇之处呀！真的是让我们对基因世界的探索更加丰富多彩了呢！。
第6章目的基因的分离克隆(植物基因工程)课件
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14(2) 如何从cDNA中找到所需要的基因？15转录水平上的基因克隆方法
l 差别杂交筛选 l 扣除杂交 l 代表性差别分析 l 差异显示 l cDNA阵列杂交 l 基因表达系列分析 l 抑制差减杂交
筛选目的基因(核酸探针法、免疫结合法)因库应当能包括全部的基因组序 列。如果每一个克隆包括的DNA片段大，则总 克隆数目少，常选择能接受较大片段的载体。 令检测是否包括一个完整的基因组序列的公式：
令例:人类基因组3.0x106kb, 以λEMBL作载体， 插入片段的平均长度为17kb ，p为99%时, 基因 库应有8.1x105 个 重组噬菌体。
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n基于EST信息的基因克隆
EST
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由杨树EST库获得基因序列
PCNA
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克隆的核酸酶
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2、基因组水平上的克隆
将ry) ：将某种生物的基因组DNA切割成 一定大小的片段，并与合适的载体重组后导入宿主细胞，进 行克隆。这些存在于所有重组
➢差别杂交筛选
含有表达 目的基因
不含有表 达目的基因cDNA 铺平板转膜 转膜提取分离 mRNA
cDNA 探针
提取分离 mRNA
cDNA 探针
比较 分析
用对照样品cDNA作探 针杂交的X光片中没有 而在检测样品cDNA作 探针杂交的X光片中有 的印斑，可对照X光片 从原平板挑出菌落进行 鉴定是否含有目的基因
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菌落杂交技术寻找目标DNA克隆
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文 库 的 抗 体 筛 选
33
(2) T-DNA标签克隆基因
PCR技术克隆目的基因全过程
PCR技术克隆目的基因全过程PCR（聚合酶链式反应）是一种体外的DNA合成技术，可以通过放大目的基因序列来克隆和检测DNA。
以下是PCR技术克隆目的基因全过程的详细解释。
1.设计引物：引物是用于扩增目的基因的短DNA片段。
引物分为前向引物和反向引物，其序列分别与目的基因的5’和3’末端相互匹配。
引物的设计应该尽量避免互相形成二聚体或发生引物间杂交。
一般情况下，前向引物和反向引物的长度约为18-30个碱基。
2.DNA模板的准备：DNA模板是PCR反应中的起始材料，可以是从细胞中提取的基因组DNA、cDNA或合成的DNA片段等。
DNA模板需要经过特定的处理步骤，如酶切或热变性，以解开DNA双链结构，使得引物能够与目的基因序列起始材料结合。
3.PCR反应体系的制备：PCR反应体系通常包含DNA模板、引物、dNTPs（脱氧核苷酸三磷酸盐）、聚合酶、缓冲液和稀释的镁离子。
这些成分需要以特定的量和浓度配制在一起。
在反应体系中加入适量的聚合酶，可以保证PCR反应能够进行。
4.PCR扩增条件设定：PCR反应需要经历一系列的温度变化，这些温度的设定旨在创造一个适宜扩增引物的环境。
PCR反应通常包含三个主要的步骤：变性、退火和延伸。
变性步骤中，DNA模板的双链结构被加热到95°C，使其变性为两条单链DNA。
退火步骤中，反应体系温度降至碱基互补序列的温度，使引物能够与DNA模板结合。
延伸步骤中，反应体系温度升至适合聚合酶的工作温度，引物被复制形成两条新的双链DNA。
这三个步骤的温度和时间根据目的基因的特性和引物的设计来设定。
5.PCR扩增循环：PCR反应通常包含20-40个循环，每个循环包括变性、退火和延伸三个步骤。
每个循环都会使目的DNA序列扩增一倍。
PCR反应的循环数取决于目的基因的起始材料的丰度和所需扩增的DNA数量。
6.PCR产物检测：PCR扩增产物可以通过凝胶电泳等方法进行检测。
凝胶电泳可以将PCR扩增产物按照大小分离。
目的基因克隆[方案]
![目的基因克隆[方案]](https://img.taocdn.com/s3/m/17a5319082d049649b6648d7c1c708a1284a0a9b.png)
一、目的基因克隆的策略有哪些？其理论依据什么？如何根据具体条件，如目的性状的特点，已知控制目的性状的基因的信息合理选择基因克隆的方法？1、主要有以下几个克隆的策略：（1）PCR法分离目的基因：从蛋白质的一级序列分析得到核酸序列的相关信息，设计简并引物，通过对mRNA进行反转录得到cDNA，以cDNA为模板，然后将目的基因通过PCR方法扩增，或者直接从基因组DNA扩增的方法。
（2）核酸杂交的方法：通过对蛋白质的氨基酸序列分析，设计简并引物，通过核酸杂交的方法从基因文库中筛选得到目的基因。
（3）免疫学筛选法分离目的基因：利用免疫学原理，通过目的蛋白的特异抗体与目的蛋白的专一结合，从表达文库中分离目的蛋白基因。
2、若控制该性状的目的蛋白质不容易分离纯化，这PCR方法比较适宜，若蛋白质分离纯化容易，且有现成的基因文库，则后两种方法较为简单。
二、蛋白组学方法克隆目的基因的理论依据是什么？有哪些技术环节？要用到哪些技术？1、理论依据：以分离纯化的目的蛋白为研究起点，通过对目的蛋白的一级结构分析，获得起码的氨基酸序列信息后，反推可能的DNA序列，然后设计引物，从cDNA中将目的基因扩增出来，或者设计核酸探针，通过杂交技术将目的基因从基因文库中筛选出来。
或通过抗体抗原免疫反应从表达文库中将该基因分离出来。
2、技术环节是确定并制备出高纯度的蛋白质。
3、所需要的实验技术有：蛋白质的双向电泳技术，由第一向的等电聚焦电泳和第二向的SDS-PAGE电泳组成；蛋白质氨基酸序列分析。
三、基因组学方法克隆基因的策略有哪些？各有什么特点？如何选择恰当的基因组学方法克隆目的基因？1、基因文库筛选方法通过对基因文库的筛选将目的基因分离出来，一般有两种方法：核酸杂交法，原理是分子杂交；PCR筛选法，通过ＰＣＲ方法将目的基因分离出来，对于以混合形式保存的文库，先将文库分成几份，每份为一个“反应池”进行PCR反应，待选出阳性池后，将阳性池的混合克隆稀释，然后等量分置96孔板中，进行横向池及纵向池的ＰＣＲ反应，然后将阳性菌落群进行稀释，重复上述工作，直到筛出阳性单克隆。
基因克隆转化实验报告
一、实验目的1. 掌握基因克隆的基本原理和操作步骤；2. 学习基因克隆转化实验技术；3. 验证目的基因在受体细胞中的表达。
二、实验原理基因克隆是指将目的基因从基因组中提取出来，并在受体细胞中稳定复制、表达的过程。
基因克隆转化实验主要包括以下步骤：目的基因的提取、克隆载体构建、目的基因与克隆载体的连接、转化受体细胞、筛选阳性克隆、鉴定阳性克隆等。
三、实验材料1. 材料：大肠杆菌DH5α、克隆载体pUC19、目的基因片段、DNA连接酶、限制性内切酶、DNA聚合酶、质粒提取试剂盒等；2. 仪器：PCR仪、电泳仪、凝胶成像仪、离心机、恒温培养箱等；3. 试剂：LB培养基、氨苄青霉素、IPTG、X-gal等。
四、实验方法1. 目的基因的提取：采用PCR技术扩增目的基因片段，利用限制性内切酶将目的基因片段与克隆载体连接；2. 克隆载体构建：将目的基因片段与克隆载体pUC19连接，构建重组克隆载体；3. 转化受体细胞：将重组克隆载体转化到大肠杆菌DH5α中；4. 筛选阳性克隆：在含有氨苄青霉素的LB培养基上培养转化后的菌落，挑选白色菌落进行PCR验证；5. 鉴定阳性克隆：对PCR验证阳性的菌落进行菌落PCR，将扩增产物进行电泳，观察条带是否与预期大小一致。
五、实验结果1. 目的基因提取：PCR扩增产物电泳结果显示，目的基因片段大小与预期一致；2. 克隆载体构建：重组克隆载体转化到大肠杆菌DH5α后，在含有氨苄青霉素的LB培养基上培养，观察到白色菌落；3. 筛选阳性克隆：PCR验证结果显示，白色菌落中含有目的基因片段；4. 鉴定阳性克隆：菌落PCR结果显示，阳性克隆中含有与预期大小一致的目的基因片段。
六、实验讨论1. 实验过程中，DNA连接酶和限制性内切酶的用量、转化效率等因素对实验结果有一定影响，需根据实际情况调整；2. 实验中，菌落PCR验证和鉴定阳性克隆是确保实验结果准确的关键步骤；3. 基因克隆转化实验技术在生物科研和生物医药领域具有广泛的应用前景。
基因克隆实验流程
基因克隆实验流程基因克隆技术，又称重组 DNA 技术，是将目的基因与具有自主复制能力的载体DNA 进行体外重组，获得新的重组DNA后导入受体细胞中表达相应蛋白，以研究蛋白结构与功能及其与其他分子的相互作用。
一、获取目的基因目的基因就是需要研究的特定基因或DNA片段。
获取目的基因的主要方法： 1、用限制性内切酶解染色体DNA，构建基因组文库，再从基因组文库中筛选目的基因。
该法的优点是获得的目的基因的组织结构与天然基因完全相同，在结构基因中也含有内含子序列，但是也正因为这一点构成了该法最大缺点，即含有内含子的基因在原核细胞中不能表达。
原因是原核细胞不能识别并剪切插入顺序(内含子)，因而也不能表达出正确的基因产物。
2、分离纯化细胞中的mRNA，以mRNA为模板，在反转录酶作用下生成cDNA第一链，再以cDNA第一链为模板在DNA聚合酶作用下生成双链cDNA,构建cDNA文库，从中筛选所需的目的基因。
此法仅用于筛选为蛋白质编码的结构基因。
因成熟的mRNA分子中已经切除了内含子序列，具有完整的阅读框架，可在原核细胞中正确表达。
3、人工体外合成基因：由于当前人工体外合成DNA的长度有限，此法仅用于制备小分子生物活性多肽基因和小分子量蛋白基因。
在基因较大情况下，常需先合成多个DNA片段，然后拼接成完整的基因，此法还要求目的基因的全部碱基顺序已被阐明。
4、PCR法扩增基因：PCR(聚合酶链式反应)技术的出现和发展，为目的基因的寻找提供了有力技术工具。
用PCR法可选择性扩增基因组中所要研究的个别基因或DNA片段，或用反向PCR技术，先将特定mRNA反转录为cDNA第一链，然后再进行扩增。
用PCR法筛选基因，需要对目的基因的DNA序列至少有部分了解。
二、选择适当的载体按上述方法制备的目的基因如果没有合适的载体协助，很难进入受体细胞，即使能进入，往往也不能进行复制和表达，因为这些外源性DNA一般不带有复制调控系统。
为了保证目的基因或外源DNA片段能在细胞内克隆，必须将它们与适当的载体连接。
基因工程目的基因获得的方法
基因工程目的基因获得的方法1. 引言基因工程是一种通过改变生物体的基因组来实现特定目的的科学技术。
基因工程的目的包括但不限于改善农作物品质、开发新药物、治疗遗传性疾病等。
在基因工程中，获得目的基因是关键步骤之一，本文将介绍几种常用的方法来获取目的基因。
2. 目的基因获得方法2.1 基因克隆基因克隆是最常用且经典的获得目的基因的方法之一。
该方法利用DNA重组技术，将感兴趣的DNA片段插入到载体DNA上，形成重组DNA。
通过转化等手段将重组DNA导入宿主细胞中，使其复制和表达。
具体步骤如下：2.1.1 DNA片段获取首先需要从源生物体中获取所需DNA片段。
可以通过PCR扩增、限制性内切酶切割、合成等方式获得。
2.1.2 载体构建选择适当的载体，如质粒或噬菌体，并进行线性化处理。
然后将待克隆的DNA片段与载体进行连接，形成重组DNA。
2.1.3 转化将重组DNA导入宿主细胞中。
常用的转化方法包括热激转化、电穿孔法、化学法等。
转化后，通过筛选和鉴定，获得含有目的基因的克隆。
2.2 基因合成基因合成是一种直接合成目的基因序列的方法。
该方法适用于无法通过其他方式获取目的基因序列的情况，或者需要对基因序列进行修改和优化时使用。
具体步骤如下：2.2.1 设计和优化根据所需功能和特定要求，设计目标基因序列。
可以根据已有序列进行修改和优化，如引入特定限制性内切酶切位点、调整密码子使用频率等。
2.2.2 合成将设计好的目标基因序列提交给合成公司进行合成。
合成公司通常采用化学方法或PCR扩增方法来合成目标基因。
2.2.3 克隆将合成好的目标基因插入到载体中，并进行转化过程，获得含有目的基因的克隆。
2.3 基因编辑基因编辑是一种通过直接修改生物体基因组来实现目的基因获取的方法。
常用的基因编辑技术包括CRISPR-Cas9系统、TALENs和ZFN等。
具体步骤如下：2.3.1 设计和构建编辑工具根据目的基因序列，设计适当的编辑工具。
基因克隆的一般流程
基因克隆的一般流程
基因克隆的一般流程包括以下步骤：
1. 获取目的基因片段：可以从目的生物的基因组DNA或mRNA逆转录合成的双链cDNA分子中获得目的基因。
这一步也可以通过人工化学合成来完成，特别是对于已知序列且较小的基因。
2. 选择克隆载体：载体应具有一些基本的性质，如能在宿主细胞中独立复制和表达，分子量小，易于结合更大的外源DNA片段，并具有易于检测的遗传标记，如抗药性标记基因。
3. 限制性酶切：载体分子最好具有多个限制酶单一切点，这样可以为避开外源DNA片段中限制酶位点的干扰提供更大的选择范围。
4. 连接：将目的基因片段与载体分子通过DNA连接酶连接起来。
5. 转化：将连接产物导入宿主细胞中，使目的基因在细胞内复制和表达。
6. 筛选阳性重组子：通过特定的筛选方法，如抗药性筛选或基于遗传标记的筛选，从众多的细胞中找出含有目的基因的阳性重组子。
以上步骤完成后，就可以进行后续的基因表达、功能分析等研究。
希望以上内容对您有帮助。
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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片段基因的构建程序基因组DNA的切割
用于基因组构建的DNA片段的切割一般采用超声波处理和 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 连接前，上述处理的DNA片段必须根据载体的装载量进行分级 分离，以杜绝不相干的DNA片段随机连为一体！
5 ‘
5 5‘
‘ 聚合
5
‘ 5 退火
‘ 5 ‘
5 ‘
变性
5 ‘ 5
‘ 聚合
5 ‘ 5 ‘
5
5‘
底物 ‘
5
‘ 5
引物 ‘
5 ‘
5
加热
‘
5
5
‘
底物 ‘
5 ‘ 5
2. PCR克隆目的基因的基本程序
由Taq DNA聚合酶扩增的PCR产物中，其3’末端总是会带 有一个非模板依赖型的突出碱基，而且这个碱基几乎总是A，因 为Taq DNA聚合酶对dATP具有优先聚合活性。由于该突出碱基 的存在，克隆时即可以采取TdT末端加同聚尾的方法与载体拼接 ，也可以使用专门的T载体克隆
5’ A
A PCR扩增产物 5’
T7 lacZ MCS ori 5’
T
Apr T T 载体 5’
3. PCR盒式引物扩增法
5‘ 端不含磷酸基 团
变性 引物退火
Sau3A部分酶切 加装盒式接头片段
双链平头的cDNA通常可以使用下列三种方法克隆入载体中：
平头末端直接与载体连接，但插入的片段无法回收 平头两端分别接同聚物尾，最好是AT同聚物尾，这样重组
分子可通过加热局部变性和S1核酸酶处理回收插入片段 加装人工接头引入酶切口，以便插入片段回收
cDNA法分离目的基因的基本程序
完备分离程序
提取细胞总mRNA，合成总cDNA，将之全部克隆，然后 借助于合适的筛选手段找到目的重组子
Klenow
dNTPs
TTTTTTTTTTTTTTp 5’
TTTTTTTTTTTTTTp 5’ AAAAAAAAAAAAAAOH 3’ S1 TTTTTTTTTTTTTT AAAAAAAAAAAAAA
cDNA第二链的合成
置换合成法：获得的双链cDNA 5’端也会有几对碱基缺
失
G
5‘ppp’5G
AAAAAAAAAAAAAAOH 3’ TTTTTTTTTTTTTTp 5’
筛选时，若使用的是多拷贝载体，则采用菌落原位杂交法 筛选；若使用的是表达型载体，则采用菌落免疫杂交法筛选
完备分离程序适用于mRNA分子数少的目的基因的克隆， 如人胰岛素基因、干扰素基因、凝血因子VIII基因等
cDNA法分离目的基因的基本程序
特异分离程序
提取细胞总mRNA，琼脂糖凝胶电泳分离 ，回收目标 mRNA，由此合成双链cDNA，然后进行克隆基因的构建程序载体和受体的选择
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
G 5‘ppp’5G
cDNA第一链
AAAAAAAAAAAAAAOH 3’ TTTTTTTTTTTTTTp 5’
cDNA第二链的合成
自身引导法：获得的双链cDNA 5’端会有几对碱基缺
失
G 5‘ppp’5G
NaOH
煮沸
AAAAAAAAAAAAAAOH 3’ TTTTTTTTTTTTTTp 5’
OH 3’
RNaesH
DNApol dNTPs
5’
AAAAAAAOH 3’
TTTTTTTTTTTTTTp 5’
5’
TTTTTTTTTTTTTTOH 3’
AAAAAAAAAAAAAAp 5’
Байду номын сангаас
S1
T4-DNA ligase
5’
TTTTTTTTTTTTTT 3’
3’
AAAAAAAAAAAAAA 5’
cDNA第二链的合成
特异分离程序较适用于mRNA丰度极高的目的基因克隆 如血红蛋白基因等
cDNA法分离目的基因的基本程序
差异分离程序
利用两组细胞mRNA种类的差异，分离克隆差异mRNA所对 应的cDNA，因而这种程序较适用于分离克隆新基因
例如：正常的大鼠FR3T3成纤维细胞中，有些新基因是不能 自发表达的，需在多瘤病毒感染之后方可转录。任务是要分离克 隆这些新基因，进而研究其生物学功能
化学合成目的基因的前提条件是基因的DNA序列已知，有三种战略： 小片段粘接法：
根据目的基因全序列，分别合成12-15碱基长的单链DNA小片段
混合退火
T4-DNA连接酶连接 克隆入合适的载体
全基因合成
化学合成法的基本战略
补钉延长法： 根据目的基因两条互补链全序列，分别合成12-15碱基长的单链 DNA小片段以及20-物体中，不同组织和细胞在不同时段的mRNA 种类不同（即基因基因组cDNA法克隆目的基因的局限性
并非所有的mRNA分子都具有polyA结构 细菌或原核生物的mRNA半衰期很短 mRNA在细胞中含量少，对酶和碱极为敏感，
分离纯化困难 仅限于克隆蛋白质编码基因
D 化学合成法
化学合成法的基本战略 化学合成的单元操作 DNA化学合成的用途
全基因合成
化学合成法的基本战略
Terminal deoxynucleotidyl transferaser
引导合成法：获得的双链cDNA 能保留完整的5’端序列
G 5‘ppp’5G 3‘ HO
G 5‘ppp’5G 3‘ HOCCCCCCC
TdT NaOH
3‘ HOCCCCCCC
退火
3‘ HOCCCCCCC 5‘ pGGGGGGG
Klenow
3‘ HOCCCCCCC 5‘ pGGGGGGG
dCTP dNTPs
AAAAAOH 3’ TTTTTp 5’
AAAAACCCCCCCOH 3’ TTTTTp 5’
TTTTTp 5’
TTTTTp 5’
TTTTTp 5’ AAAAAOH 3’
cDNA法克隆目的基因的基本战略
双链cDNA的克隆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 存所含克隆数N之间的关系可用下式表示：
N = ln ( 1 – P ) / ln ( 1 – f ) 其中大小 / 生物基因组的大小 例如，人的单倍体D万）
目的重组克隆
杂
挖
铺
铺
交
取板板基因的构建程序基因构建的技术性问禁外源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
酶切片段末端标记法
H
H
H
H
S S SS S SS S S
克隆DNA
S S SSS
SS
十克隆指纹图谱
载体DNA
SS
将若干YAC克隆固定在薄膜上，并复制二十份薄膜；合成 20种不同序列的短探针，其序列是随机的
用20种探针随机定位杂交（一对一）20份YAC克隆薄膜 如果某两个克隆同时对同一种探针呈现杂交阳性反应，则 这两个克隆有可能是相互重叠的。若将杂交阳性结果记为“1” ，而阴性结果记为“0”，可清晰地列成一张表，最终排出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上所表现出的信息一般来说，目的基因的克隆战略分为两另一类是利用PCR扩增技术甚至化学合成法体外直接合成目的基 因，然后将之克隆表达。
A PCR法
PCR法定向扩增目的基因的基本原理 PCR克隆目的基因的基本程序 PCR盒式引物扩增法基因的基本概念基因的质量标准
除了尽可能高的完备性外，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
将单一的YAC克隆插入DNA片段用限制性内切酶分布均匀 地水解成若干片段，末端标记同位素
然后再用Sau3AI或MboI将末端标记的DNA片段降解成碎 片，聚丙烯酰胺凝胶电泳，每10个YAC克隆走在同一块板上， 形成10个克隆的特征性DNA指纹图谱
电脑分析指纹图谱，如发现任何两个克隆DNA的指纹图谱 有部分相同的，则其两个YAC片段就有互相重叠的可能性，于 是这两个YAC克隆的DNA片段克隆在染色体上是排列一起的基因的构建程序基因组DNA的制备
为了最大限度地保证基因在度的断裂。制备的 DNA分子量越大，经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
15 kb
l-DNA
25 kb
考斯质粒
45 kb
BAC
300 kb
Y由数十万甚至上百万个重组克隆组成。除 了一些具有特殊功能的蛋白质编码基因（如抗药性基因、结合蛋白 编码基因等）可以采用特殊的正选择筛选程序（如抗药性筛选法、 酵A法
cDNA法克隆目的基因的基本战略 cDNA法分离目的基因的基本程序 cDNA法法克隆目的基因的局限性