目的基因的导入和鉴定
背景知识简要介绍：
基因工程的定义：基因工程又称重组DNA技术，是指将一种生物体（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稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序。
基因工程的原理：是以分子遗传学为理论基础，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。
基因工程的技术：核酸凝胶电泳技术、核酸分子杂交技术、细菌转化转染技术DNA序列分析技术、寡核苷酸合成技术、基因定点突变技术、聚合酶链反应技术。
基因工程的工具：限制性核酸内切酶、DNA连接酶、载体。
基因工程的步骤：目的基因的获取，构建重组DNA载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的筛选和鉴定、目的基因的表达应用。
基因工程的技术路线图：
图-1 基因工程的技术路线图
本实验主要内容包括了重组DNA导入宿主细胞、重组子的筛选、阳性重组子的验证。本实验已将目的基因bcl-2与含有氨苄青霉素的抗药基因(Ampr)的载体进行了DNA重组。
实验目的：
1、掌握热击法转化 E.coli 的原理和方法及重组子筛选的原理和方法。
2、掌握碱裂解法分离质粒DNA的原理和方法。
3、掌握重组质粒DNA的限制性内切酶酶切分析的原理和方法。
实验原理：
外源DNA与载体分子的连接即为DNA重组技术，这样重新组合的DNA分子叫做重组子。将重组质粒导入感受态细胞中，将转化后的细胞在选择性培养基中培养，可以通过
抗生素筛选法筛选出重组子，并可通过限制性核酸内切酶酶切，电泳，根据DNA Maker标准判断阳性重组子中是否含有目的基因。
1、重组DNA的转化与筛选
转化: 是将外源DNA分子导入到受体细胞（原核细胞、真核细胞），使之获得新的遗传特性的一种方法。
感受态细胞：将对数生长期的细菌（受体细胞）经理化方法处理后，细胞膜的通透性发生暂时性改变，成为能允许外源DNA分子进入的受体细胞。
本次实验所用的Bcl-2重组质粒含有氨苄青霉素的抗药基因(Ampr) 。故只有当Bcl-2重组质粒转入到细菌细胞内，细菌才具有抗Amp的特性（即细菌能在含Amp的培养板上生存并形成菌落）。
图-2 目的DNA重组、转化及筛选示意图
2、碱裂解法分离质粒DNA的原理
碱裂解法抽提质粒DNA是基于染色体DNA与质粒DNA的变性与复性的差异而达到分离目的。在pH 12.6的条件下，染色体DNA和质粒DNA都发生变性，但质粒DNA超螺旋共价闭合环状结构的两条互补链不会完全分离，当以pH4.8的KAc高盐缓冲液调节其pH 至中性时，变性的质粒DNA又恢复到原来的构型，保存在溶液中。而染色体DNA不能复性而形成缠连的网状结构。通过离心，染色体DNA与不稳定的大分子RNA、蛋白质-SDS 复合物等一起沉淀下来而被除去。
碱裂解法中一些试剂的作用原理：
葡萄糖：增加溶液的粘度,维持渗透压,防止DNA受机械剪切力而降解
EDTA：螯合Mg2+,Ca2+,抑制DNase;有利于溶菌酶作用(低离子环境)
溶菌酶：溶菌,但pH<8.0该酶受抑制
NaOH ：核酸在pH5～9稳定,但在pH>12或<3则变性, 溶液II中pH为12.6, 可使染色体和质粒DNA变性
SDS：离子型表面活性剂
溶解细胞壁上的脂质与蛋白,破坏细胞壁
解聚胞中的核蛋白
与蛋白质结合成复合物,使蛋白变性沉淀
抑制RNase,下一步需除去
KAc-HAc缓冲液(pH4.8)：把pH12.6的抽提液调回pH至中性,使变性的质粒DNA复性,并稳定存在,而高盐的KAc有利于变性的染色体DNA、高分子量RNA、和K+-SDS-蛋白质-
细胞壁复合物凝聚而沉淀。
3、限制性核酸内切酶酶切原理
限制性核酸内切酶由细菌自身产生，能识别双链DNA分子中特定的碱基顺序，以内切方式水解核酸中的磷酸二酯键，产生粘性末端或平头末端。
图-3 EcoR I的作用模式图
图-4 Bcl-2重组质粒的酶切模式
实验材料：
Bcl-2基因重组质粒，感受态DH5α细菌（均由广东医学院分子生化教研室供）
实验器材：
超净工作台、培养箱、、水浴箱、恒温摇床、微波炉、低温高速离心机、水平式凝胶电泳槽、稳压稳流电泳仪、紫外透射仪、微量离心机、冰箱、培养皿、微量加样枪、枪头、EP管、酒精灯、火柴。
实验试剂：
LB液体培养基、Amp琼脂板、碱裂解溶液I（50mmol/L葡萄糖、10mmol/L EDTA、25mmol/LTris(pH8.0)、2g/ml 溶菌酶(临用前加)）、碱裂解溶液II(临用时配制)（0.2 mol/L NaOH、1% SDS）、碱裂解溶液III（29.4g KAc、11.5ml HAc、加ddH2O至100ml）、无水乙醇、TE缓冲液、无菌ddH2O、10×buffer H(含BSA)、8U/ul EcoRI、聚丙烯酰胺凝胶、核酸染料、上样buffer、DNA Marker。
实验步骤：
1、重组质粒的转化及筛选
取100ul感受态细胞+5ul重组质粒轻轻旋转混合后冰上放置30min 42℃,
热激90S 冰浴2min 加100ul LB培养基 37 ℃, 50r/min振摇15min 取
200ul涂布于含Amp琼脂板室温放置，使液体吸收后于 37 ℃倒置培养12--16h。
注：阴形对照组阴性对照（即在100μl感受态DH5α细菌中加入灭菌水5μl ）。
2、碱裂解法分离质粒DNA
2.1 取阳性菌落制备为菌悬液，取菌液1ml 收集在1.5ml 的EP管中，12000r/min，离
心2min，弃上清。
2.2 加入冰预冷的溶液Ⅰ100μl，涡旋混匀，静置5min。
2.3 加入新鲜配制的溶液II 200μl，颠倒混匀，冰浴5min。
2.4 加入冰预冷的溶液Ⅲ150μl ，颠倒混匀，冰浴5min。
2.5 12000r/min，离心5min，移取上清300μl于另外1支1.5ml EP管中。
2.6 加入2倍体积无水乙醇振荡混匀，冰浴10min 沉淀DNA。12 000r/min，离心5min
弃乙醇。室温下静置使乙醇挥发。
2.7 加入20μl 含RNase A的TE缓冲液溶解DNA沉淀，室温放置。
3、限制性核酸内切酶酶切质粒DNA
3.1 酶切
按下表加样：
质粒DNA酶切加样表
试剂加入量
①灭菌ddH2O 11μl
②10×buffer H(含BSA) 2μl
③质粒DNA5μl
④8U/ul EcoRI 2μl
总体积20ul
掌型离心机混匀后，37℃水浴反应1h
3.2 制胶(0.8%)：将锥形瓶置微波炉中加热至完全溶解（中火约2min）。待胶冷却至
60℃左右(不烫手背)，加2 ul核酸染料混匀，倒入电泳槽(先胶布封口，放好梳子)。
3.3 点样：4 ul上样buffer+酶切产物，上样；另外：1 ul上样buffer+ 5ul DNA Marker （点样孔置负极端）
3.4 电泳：稳压条件下100V电泳，待溴酚蓝移动至接近胶前沿时停止电泳(约30min)。
3.5 观察结果：自动成像仪上观察，DNA存在处显亮绿色荧光条带，观察各泳道DNA
带位置。
实验结果：
1、将转化后的细菌接种在含有氨苄青霉素的LB培养基平板上于37℃恒温培养箱中培
养12-16h。重组质粒带有Ampr抗性基因，所以在含有Amp平板中能生长，非重组质粒不含
Ampr抗性基因，所以在Amp平板中无法生长。结果如下图所示：
图-5 实验组培养菌图示图-6 阴形对照组细菌培养图
2、经EcoRI限制性核酸内切酶酶切后的DNA电泳图如下：
Maker
图-7 质粒DNA酶切电泳图
结果分析：
1、将转化后的细菌接种在含有氨苄青霉素的LB培养基平板上于37℃恒温培养箱中培养12-16h。重组质粒带有Ampr抗性基因，所以在含有Amp平板中能生长，非重组质粒不含Ampr抗性基因，所以在Amp平板中无法生长。由上图的细菌培养形成的菌落所示，图-5，为实验组，该组为转化成功的细菌，带有Ampr抗性基因，理论上，只有含有这些重组子的转化细胞才能够在含有相应抗生素的琼脂平板上生长出菌落。但是实际上，自身环化的载体，未酶切完全的载体或非目的基因插入载体形成的重组子也能转化形成假阳性菌落，因此该菌落是否含有目的基因（bcl-2基因）还不能确定。需要进一步的验证。同时图-6阴性对照组所示未长出菌落，说明实验操作可靠，进一步说明实验组阳性结果可靠。
2、经过含有氨苄青霉素平板的筛选后，长出如图-5中箭头所示的阳性菌落，同时图-6阴性对照组未长出菌落。为进一步验证阳性菌落中是否含有目的基因bcl-2，我们进行了质粒DNA的提取，并用EcoRI限制性核酸内切酶酶切，酶切后经聚丙烯酰胺凝胶电泳，如图-7所示：理论上，经EcoRI限制性核酸内切酶完全充分酶切后，应得到两个DNA片段（如图
-4所示）。分别为2.96kb的pBS和1.9kb的bcl-2DNA片段。我们的实验结果如图-7中所示电泳后得到两个DNA片段，并根据同时电泳的DNA Maker进行DNA分子定量，估算两个DNA片段的分子量大小，和理论值相比较。同时根据其他组同学的未酶切的质粒DNA的电泳条带对应DNA Maker的分子量与我们实验得到的两个DNA片段的分子量之和相比较。得出我们经EcoRI限制性核酸内切酶酶切后获得的两个DNA片段来自我们实验的重组质粒DNA，说明我们的实验可靠。同时经DNA Maker比对，得出我们的实验所得的DNA片段中含有目的基因bcl-2。
注意事项：
1、感受态DH5α细菌很脆弱，加入Bcl-2重组质粒5μl后，要轻轻旋转混合，禁止剧烈振摇或吹打。
2、42℃水浴90s，时间和温度要准确，中途不能摇动离心管。
3、严格无菌操作，防止外界细菌污染。
4、使用玻璃涂布器前要先在火焰上燃烧灭菌，并待其冷却后再涂布。
5、细菌铺板密度不能过高，倒置培养时间不能过长（一般12～16h内）。
6、提取质粒DNA时第一步中弃上清时尽量使所有的液体流出，否则将导致DNA不被限制性内切酶切割。
7、碱裂解溶液I 和III要冰预冷，碱裂解溶液II 要新鲜配制。
8、加入碱裂解溶液II 时禁止涡旋振荡（防止染色体DNA断裂），冰浴时间不能超过10min。
9、当样品在37℃水浴时，要盖紧盖子，否则水汽进入管内，使反应体积大大增加，造成酶切失败。
10、倒胶时不能有气泡，若有需立刻用枪尖吸掉或牙签挑破。
11、点样孔置负极一端，点样时也应检查点样孔中有无气泡，电泳前正确连接正负极。
12、本实验属于微量操作，用量极少的步骤必须严格注意吸取量的准确性并确保样品全部加入反应体系中。不论是酶切还是连接反应，加样的顺序应该是，先加重蒸水，其次是缓冲液和 DNA，最后加酶。且前几步要把样品加到管底的侧壁上，加完后用力将其甩到管底。
分子生物学实验报告 题目：质粒DNA的提取、纯化与鉴定 姓名：学号：班级：时间： 一、实验目的： 1.学习并掌握凝胶电泳进行DNA的分离纯化的实验原理。 2.学习并掌握凝胶的制备及电泳方法。 3.学习并掌握凝胶中DNA的分离纯化方法。 4.掌握碱变性提取发的原理及各种试剂的作用。 5.掌握碱变性法提取质粒DNA的方法。 二、实验原理： 1.质粒DNA的提取——碱变性提取法： 提取和纯化质粒DNA的方法很多，目前常用的有：碱变性提取法、煮沸法、羟基磷灰石柱层析法、EB-氯化铯密度梯度离心法和Wizard法等。其中，碱变性提取法最为经典和常用，适于不同量质粒DNA的提取。该方法操作简单，易于操作，一般实验室均可进行。提取质粒DNA纯度高，可直接用于酶切、序列测定及分析。EB-氯化铯密度梯度离心法，主要适合于相对分子质量与染色体DNA相近的质粒，具有纯度高、步骤少、方法稳定，且得到的质粒DNA多为超螺旋构型等优点，但提取成本高，需要超速离心设备。少量提取质粒DNA还可用沸水浴法、Wizard法等，沸水浴法提取的质粒DNA中常含有RNA，但不影响限制性核酸内切酶的消化、亚克隆及连接反应等。 碱变性法提取质粒DNA一般包括三个基本步骤：培养细菌细胞以扩增质粒；收集和裂解细胞；分离和纯化质粒DNA。 在细菌细胞中，染色体DNA以双螺旋结构存在，质粒DNA以共价闭合环状形式存在。细胞破碎后，染色体DNA和质粒DNA均被释放出来，但两者变性与复性所依赖的溶液pH值不同。在pH值高达12.0的碱性溶液中，染色体DNA氢键断裂，双螺旋结构解开而变性；共价闭合环状质粒DNA的大部分氢键断裂，但两条互补链不完全分离。当用pH值4.6的KAc(或NaAc)高盐溶液调节碱性溶液至中性时，变性的质粒DNA可恢复原来的共价闭合环状超螺旋结构而溶解于溶液中；但染色体DNA不能复性，而是与不稳定的大分子RNA、蛋白质-SDS复合物等一起形成缠连的、可见的白色絮状沉淀。这种沉淀通过离心，与复性的溶于溶液的质粒DNA分离。溶于上清的质粒DNA，可用无水乙醇和盐溶液，减少DNA分子之间的同性电荷相斥力，使之凝聚而形成沉淀。由于DNA与RNA性质类似，乙醇沉淀DNA的同时，也伴随着RNA沉淀，可利用RNase A将RNA降解。质粒DNA溶液中的RNase A以及一些可溶性蛋白，可通过酚/氯仿抽提除去，最后获得纯度较高的质粒DNA。 2.凝胶电泳进行DNA分离纯化： 电泳(electrophoresis)是带电物质在电场中向着与其电荷相反的电极方向移动的现象。各种生物大分子在一定pH条件下，可以解离成带电荷的离子，在电场中会向相反的电极移动。凝胶是支持电泳介质，它具有分子筛效应。含有电解液的凝胶在电场中，其中的电离子会发生移动，移动的速度可因电离子的大小形态及电荷量的不同而有差异。利用移动速度差异，就可
从事一项基因工程，通常总是要先获得目的基因，倘若基因的序列是已知的，可以用化学方法合成，或者利用聚合酶链式反应（PCR）由模板扩增。此外，最常用并且无需已知序列的方法是建立一个基因文库或cDNA文库，从中选择出目的基因进行克隆。 （一）基因文库的构建 基因文库是指整套由基因组DNA片段插入克隆载体获得的分子克隆之总和。在理想条件下基因文库应包含该基因组的全部遗传信息。通常包含以下五个步骤： 1．染色体DNA的片段化：利用能识别较短序列的限制性内切酶对染色体基因组进行随机性切割产生众多的DNA片段。 2．载体DNA的制备：选择适当的λ噬菌体载体，用限制性内切酶切开，得到左右两臂，以便分别与染色体DNA片段的两端连接。 3．体外连接与包装：将染色体DNA片段与载体DNA片段用T4DNA连接酶连接，然后重组体DNA与λ噬菌体外壳蛋白在体外包装 4．重组噬菌体感染大肠杆菌：重组噬菌体感染细胞将重组DNA导入细胞，重组DNA在细胞内增殖并裂解宿主细胞，产生的溶菌产物组成重组噬菌体克隆库，即基因文库。 5．基因文库的鉴定、扩增与保存：构建的基因文库应鉴定其库容量，需要时可进行扩增。构建好的基因文库可多次使用。 （二）cDNA文库的建立 真核生物基因的结构和表达控制元件与原核生物有很大的不同。真核生物由于外显子与内含子镶嵌排列，转录产生的RNA须切除内含子拼接外显子才能最后表达，因此真核生物的基因是断裂的。真核生物的基因不能直接在原核生物表达，只有将加工成熟的mRNA经逆转录合成互补的DNA（cDNA），再接上原核生物的表达控制元件，才能在原核生物中表达。还有，mRNA 很不稳定，容易被RNA酶分解，因此真核生物须建立cDNA文库来进行克隆和表达研究。所谓cDNA文库是指细胞全部mRNA逆转录成cDNA并被克隆的总和。 建立cDNA文库与基因文库的最大区别是DNA的来源不同。基因文库是取现成的基因组DNA，cDNA文库是取细胞中全部的mRNA经逆转录酶生成DNA（cDNA）（图8-1-10），其余步骤二者相类似。构建cDNA文库的基本步骤有5步：①制备mRNA；②合成cDNA；③制备载体DNA （质粒或λ噬菌体）；④双链cDNA的克隆（cDNA与载体的重组）；⑤cDNA文库的鉴定、扩增与保存。 （三）基因库中克隆基因的挑选分离 基因文库和cDNA文库建立起来后，下一步的工作是从一个庞大的基因库中分离出所需要的重组体克隆，这是一件难度很大，费时费力的工作。一种方法是根据重组体某种特征从库中直接挑选出重组体（参见图8-1-3），这种方法叫做“选择”；另一种方法是把库中所有的重组体进行一遍筛查，这种方法叫做“筛选”。 1．原位杂交法：这一种利用特异探针的直接选择法，是一种十分灵敏而且快速的方法 用于杂交的探针可以是双链DNA，也可以是单链DNA，或是RNA。杂交的检测常用放射性同位素标记探针，通过自显影来进行。 显然，有效进行杂交筛选的关键是获得特异的探针。探针的获得有如下方法： ①如果目的基因序列是已知的，或部分序列是已知的，探针可以从已有的克隆中制备，或用PCR方法扩增。 ②如果目的基因是未知的，而有其他物种的同源序列，那么可以用同源序列做探针。 ③如果目的基因未知，但知道它对应的蛋白质序列，可根据蛋白质序列设计相应的核酸探针。2．扣除杂交法：这是一种筛选方法，难度很大，是面对目的基因未知，同源基因未知，蛋白质序列未知的情况的。基本原理是找到该基因的高表达细胞，提取相应的mRNA，并与一般细
第2课时将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定 一、选择题 题型一目的基因导入受体细胞 1．受体细胞不同，将目的基因导入受体细胞的方法也不相同，下列受体细胞与导入方法匹配错误的是( ) 答案 B 解析花粉管通道法是一种十分简便、经济的方法，我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的，A正确；将目的基因导入微生物细胞，常采用感受态细胞法(Ca2＋处理法)，这种方法能使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，B错误；显微注射技术是将目的基因导入动物细胞(如羊受精卵)的最常用、最有效的方法，C正确；双子叶植物和裸子植物常用农杆菌转化法导入目的基因，单子叶植物(如小麦)可用基因枪法导入目的基因，D 正确。 2．农杆菌转化法转移目的基因进入受体细胞后，目的基因插入的位置是( ) A．Ti质粒上 B．受体细胞染色体的DNA上 C．T-DNA D．农杆菌的拟核 答案 B 解析在农杆菌转化法中利用农杆菌的T-DNA将目的基因整合到受体细胞染色体的DNA 上。 3．目前将目的基因导入动物细胞最常用、最有效的方法是( ) A．显微注射法B．农杆菌转化法 C．基因枪法D．花粉管通道法 答案 A 解析显微注射法是迄今为止将目的基因导入动物细胞中采用最多、最有效的一种方法。 4．在基因工程技术中，需要用氯化钙处理的环节是( ) A．目的基因的提取和导入 B．目的基因与载体结合 C．将目的基因导入受体细胞 D．目的基因的表达 答案 C 解析如果载体是质粒，受体细胞是细菌，一般是将细菌用氯化钙处理，使其成为感受态细胞，使含有目的基因的重组DNA分子更容易进入受体细胞，目的基因导入受体细胞后，
cDNA编码区片段的PCR扩增 50ul ×2 模版 1 5‘引物 1 3‘引物 1 dNTP 1 10×buffer 5 Taq 1 Milliq H2O 40 2．PCR产物纯化 加5倍体积的PB 将Spin柱放于2ml收集管上 加样液，14Krpm，离心1min 弃去排出液 加0.75ml PE, 14Krpm，离心1min 弃去排出液,14Krpm,离心1min 将Spin柱放在洁净1.5ml的Epp管中 往Spin柱的膜中央加入50μl的EB(或milliq H2O),静置2min, 14Krpm，离心1min 3．双酶切 载体和PCR产物分别用一下条件进行双酶切（反应体系均为30ul，37℃，酶切n小时）： 4．双酶切后的载体用试剂盒割胶回收 割胶并称重，加3倍体积的QG（胶块每100mg约合100μl的体积） 50℃，恒温10min，等到胶完全被溶解 将一个Spin柱放在一个2ml的收集管中 加样液，14Krpm，离心1min 弃去排出液 加0.75ml PE, 14Krpm，离心1min 弃去排出液,14Krpm,离心1min 将Spin柱放在洁净1.5ml的Epp管中 往Spin柱的膜中央加入50μl的EB(或milliq H2O),静置2min, 14Krpm，离心1min 5．连接 上述双酶切产物经过纯化（其中载体酶切产物割胶回收，PCR片段酶切后纯化步骤与上述PCR产物纯化步骤相同），在T4 DNA连接酶作用下16℃连接过夜。连接体系如下： 载体2ul
PCR 片段6ul 10xT4 buffer 1ul T4 DNA ligase 1ul 转化 取上述连接液5μl转化到预先制备的DH5α化学感受态细胞中，冰浴30分钟，42℃热激2min,置冰上5min，加入1mlLB培养液37℃摇床45min，离心5000rpm，1-5min（不要离心太久，以免太实），最后均匀涂布在含有100 ng/ml抗生素的LB平板上（100-150 ul）。将平板在37℃倒置培养过夜。挑取阳性克隆菌落转划到另一块含有100 ng/ml抗生素的LB平板上，并对之进行编号，37℃倒置培养过夜。 7．菌落原位PCR 挑取转划后长出的阳性克隆菌落，加入3ul细菌DNA提取液破细胞。将细菌裂解液作为PCR 模板，其他PCR组分及PCR条件同上。PCR产物在2%凝胶上进行电泳分析。 8. QIAGEN试剂盒抽提质粒 1用1.5ml管离心收集细菌，两次，共3ml左右。 2加入250ul的预冷的P1，打匀后在震荡仪上高速震荡1min。 3加入250ul P2，温和颠倒数次混匀。 3（在5min内）加入冰上预冷的溶液N3 350ul，迅速温和颠倒混匀，至出现分散的絮状沉淀。 4冰上静置2min后离心，13，000rpm，10min。 5小心吸取上清于蓝色的spin柱中（勿吸到沉淀） 6离心13，000rpm，1min，弃流出液 7加入750ul PE，离心13，000rpm，1min，弃流出液 8再离心一次，离心13，000rpm，1min，弃流出液。以让管内彻底干燥。 9将spin柱拿出，置于一干净的1.5ml管中，小心的在spin柱中央加入30ul MilliQ H2O，或者Elution Buffer，室温静置2min。 10离心13，000rpm，1min，收集质粒，测浓度，电泳检测。
专题1 基因工程 1.3 基因工程的基本操作程序——将目的基因导 入受体细胞、目的基因的检测与鉴定 一、选择题 1．基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，主要原因是( ) A．结构简单，操作方便B．繁殖速度快 C．遗传物质含量少D．性状稳定，变异少 解析：本题考查基因工程的受体细胞。目的基因导入受体细胞后，随着受体细胞的繁殖而复制，由于细菌等微生物繁殖速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因，所以基因工程常用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞。解答这类题目应结合受体细胞的特点回答。 答案：B 2．目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测和鉴定才能知道。下列属于目的基因的检测的是( ) ①检测受体细胞是否含有目的基因②检测受体细胞是否有致病基因③检测目的基因是否转录出信使RNA ④检测目的基因是否翻译出蛋白质 A．①②③B．②③④ C．①③④D．①②④ 解析：本题考查目的基因检测的相关知识。目的基因的检测包括：检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因，方法是用DNA探针与基因组DNA杂交；检测目的基因是否转录出了信使RNA，方法是用基因探针与信使RNA杂交；最后检测目的基因是否翻译出了蛋白质，方法是进行抗原—抗体杂交。 答案：C 3．如图为某科研小组采用“基因靶向”技术先将小鼠的棕褐毛色基因导入黑色纯种小鼠的胚胎干细胞(ES细胞)中，再将改造后的胚胎干细胞移植回囊胚继续发育成小鼠的过程。据图分析不正确的是( ) A．该过程使用的工具酶是DNA连接酶以及限制性核酸内切酶 B．完成第Ⅱ步操作得到的由两个DNA切段连接成的产物，必定是载体与棕褐毛色基
基因工程中重组DNA的两次筛选 张辉运江西省遂川中学 基因工程的第二步构建基因表达的载体，即把用同一种限制酶处理的目的基因与运载体混合，再加入DNA连接酶，使DNA片段相同的黏性末端能够连接起来，因为这些DNA片段有相同的黏性末端，所以在DNA连接酶的作用下，必然形成一个封闭式的环状DNA。这些环状DNA有的是由一个DNA片段形成的，共有两种，即目的基因环状物和运载体环状物；有的是由两个DNA片段形成的，共有三种，即目的基因—载体连接物、载体—载体连接物、目的基因—目的基因连接物。如何从如此多的环状物中找出具有目的基因的重组质粒呢？我们通过下面例题进行分析。 【例】图1是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。判断下列说法正确的是（） A．将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法 B．将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌 C．将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A 的细菌 D．目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长。 【解析】筛选含目的基因的受体细胞，首先要选择质粒。如图2所示本题中所选用的质粒A，同时具有青霉素抗性基因和四环素抗性基因，在操作中将目的基因插入到了四环素抗性基因中，这样将导致四环素基因不能表达。 在进行导入操作中，质粒自连的环状DNA和重组质粒都可以导入受体细胞，而目的基
因自连环状DNA则不能导入，因此在导入操作后，混合物中有3种细胞：即多数没有导入任何质粒的受体细胞（普通细胞）、导入普通质粒（不含目的基因）的细胞和导入重组质粒的受体细胞（获得目的基因）。 第一次筛选：将含有三细胞的混合物接种在含青霉素的选择培养基中培养，由于普通细胞不含有抗性基因，能够将导入普通质粒和重组质粒的受体细胞选出。 第二次筛选：采用影印接种法，即用一小块灭菌的丝绒固定在直径较平板略小的圆形木块上，构成印章（接种工具，图3A所示）；然后把前述经过第一次筛选长出菌落的母板倒置在丝绒的印章上，轻轻印一下（图3B）；再把此印章在另一个含四环素的选择培养基（图3D）的平板上印一下。这样，由于重组质粒的抗四环素基因被目的基因破坏，不能形成菌落的即为含有重组质粒的受体细胞，根据对比（如图3C和D所示），就能在母板的培养基上筛选出含有目的基因的受体细胞。 【答案】C
目的基因的获取 实验报告 题目:单元一:目的基因的获取 指导老师:谭红铭张添元 日期:2013/10/17 一.实验目的: (1)掌握总RNA的提取方法和技术 (2)了解总RNA的提取要注意的问题 (3)了解用RT-PCR法获取功能基因的原理 (4)学习和掌握RT-PCR的技术方法 二.实验原理: (1)RNA提取:RNA在细胞中是与蛋白质结合在一起的。提取RNA时需先用强变性剂使蛋白质和DNA变性,同时抑制核糖核酸酶(RNase)的活性,然后通过有机溶剂如氯仿分层抽提去掉蛋白质和多糖等,最后通过RNA沉淀剂如异丙醇的帮助下沉淀分离RNA。 (2)RT-PCR:总RNA中的mRNA体外在反转录酶的作用下可合成与mRNA互补的单链DNA,称为互补DNA(cDNA),再在DNA聚合酶的作用下,以cDNA第一链为模板,以四种脱氧核苷酸(dNTP)为材料,在引物的引导下,合成大量双链DNA。 三.实验材料: 斑马鱼、Trizol Reagent(Invitrogen)、DEPC处理的超纯水、氯仿、异丙醇、无水乙醇、高速离心机、各种规格的RNase Free的枪头、EP管、RNase Free 的烧杯及量筒玻璃棒等、新开的大滤纸、碎冰及泡沫冰盒 四.实验准备: 由于实验过程中实验者手、臂上的细菌和真菌,人体自身分泌的RNase如手汗和唾液会带入试管或污染用具,使RNA降解,因而实验一开始就必须自始至终佩带口罩及乳胶手套,并经常更换。 五.实验步骤、现象、结果及分析: Ⅰ总RNA提取: ⑴取斑马鱼一条,用滤纸吸干水,至于电子秤平内称重,为,后置于研钵,用大勺子往其中加入液氮,待其冷冻后,开始研磨,使其始终保持粉末状,由于液氮挥发,需补充液氮,直至彻底研磨至面粉状细末为止。
一、如何阅读质粒图谱（转） 载体主要有病毒和非病毒两大类，其中质粒DNA是一种新的非病毒转基因载体。 一、一个合格质粒的组成要素 复制起始位点Ori，即控制复制起始的位点。原核生物DNA分子中只有一个复制起始点。而真核生物DNA分子有多个复制起始位点。 抗生素抗性基因：可以便于加以检测，如Amp+ ，Kan+ 多λ克隆位点：MCS克隆携带外源基因片段 P/E：启动子/增强子 Terms：终止信号 加poly（A）信号：可以起到稳定mRNA作用 二、如何阅读质粒图谱 第一步：首先看Ori的位置，了解质粒的类型（原核/真核/穿梭质粒） Ori的箭头指复制方向，其他元件标注的箭头多指转录方向（正向）。 第二步：再看筛选标记，如抗性，决定使用什么筛选标记： （1）Ampr：水解β-内酰胺环，解除氨苄的毒性。 （2）tetr ：可以阻止四环素进入细胞。 （3）camr：生成氯霉素羟乙酰基衍生物，使之失去毒性。 （4）neor（kanr）：氨基糖苷磷酸转移酶，使G418（卡那霉素衍生物）失活。 （5）hygr：使潮霉素β失活。 第三步：看多克隆位点（MCS）。它具有多个限制酶的单一切点，便于外源基因的插入。如果在这些位点外有外源基因的插入，会导致某种标志基因的失活，而便于筛选。决定能不能放目的基因以及如何放置目的基因。 第四步：再看外源DNA插入片段大小。质粒一般只能容纳小于10Kb的外源DNA片段。一般来说，外源DNA片段越长，越难插入，越不稳定，转化效率越低。 第五步：是否含有表达系统元件，即启动子－核糖体结合位点－克隆位点－转录终止信号。这是用来区别克隆载体与表达载体。克隆载体中加入一些与表达调控有关的元件即成为表达载体。选用那种载体，还是要以实验目的为准绳。 相关概念： 启动子－核糖体结合位点－克隆位点－转录终止信号 启动子－促进DNA转录的DNA顺序，这个DNA区域常在基因或操纵子编码顺序的上游，是DNA分子上可以与RNApol特异性结合并使之开始转录的部位，但启动子本身不被转录。 增强子/沉默子－为真核λ基因组（包括真核病毒基因组）中的一种具有增强邻近基因转录过程的调控顺序。其作用与增强子所在的位置或方向无关。即在所调控基因上游或下游均可发挥作用。沉默子－负增强子，负调控序列。 核糖体结合位点/起始密码/SD序列（Rbs/AGU/SDs）：mRNA有核糖体的两个结合位点，对于原核而言是AUG（起始密码）和SD序列。 λ转录终止顺序（终止子）/翻译终止密码子：结构基因的最后一个外显子中有一个AATAAA 的保守序列，此位点down－stream有一段GT或T富丰区，这2部分共同构成poly（A）加尾信
一、一个合格质粒的组成要素 复制起始位点Ori 即控制复制起始的位点。原核生物DNA分子中只有一个复制起始点。而真核生物DNA分子有多个复制起始位点。 抗生素抗性基因可以便于加以检测，如Amp+ ,Kan+ 多克隆位点MCS 克隆携带外源基因片段 P/E 启动子/增强子 Terms 终止信号 加poly（A）信号可以起到稳定mRNA作用 二、如何阅读质粒图谱 第一步：首先看Ori的位置，了解质粒的类型（原核/真核/穿梭质粒） 第二步：再看筛选标记，如抗性，决定使用什么筛选标记。 （1）Ampr 水解β－内酰胺环，解除氨苄的毒性。 （2）tetr 可以阻止四环素进入细胞。 （3）camr 生成氯霉素羟乙酰基衍生物，使之失去毒性。 （4）neor（kanr）氨基糖苷磷酸转移酶使G418（长那霉素衍生物）失活 （5）hygr 使潮霉素β失活。 第三步：看多克隆位点（MCS）。它具有多个限制酶的单一切点。便于外源基因的插入。如果在这些位点外有外源基因的插入，会导致某种标志基因的失活，而便于筛选。决定能不能放目的基因以及如何放置目的基因。 第四步：再看外源DNA插入片段大小。质粒一般只能容纳小于10Kb的外源DNA片段。一般来说，外源DNA片段越长，越难插入，越不稳定，转化效率越低。 第五步：是否含有表达系统元件，即启动子－核糖体结合位点－克隆位点－转录终止信号。这是用来区别克隆载体与表达载体。克隆载体中加入一些与表达调控有关的元件即成为表达载体。选用那种载体，还是要以实验目的为准绳。 启动子－核糖体结合位点－克隆位点－转录终止信号 启动子－促进DNA转录的DNA顺序，这个DNA区域常在基因或操纵子编码顺序的上游，是DNA分子上可以与RNApol特异性结合并使之开始转录的部位，但启动子本身不被转录。增强子/沉默子－为真核基因组（包括真核病毒基因组）中的一种具有增强邻近基因转录过程的调控顺序。其作用与增强子所在的位置或方向无关。即在所调控基因上游或下游均可发挥作用。/沉默子－负增强子，负调控序列。 核糖体结合位点/起始密码/SD序列（Rbs/AGU/SDs）：mRNA有核糖体的两个结合位点，对于原核而言是AUG（起始密码）和SD序列。 转录终止顺序（终止子）/翻译终止密码子：结构基因的最后一个外显子中有一个AA TAAA 的保守序列，此位点down－stream有一段GT或T富丰区，这2部分共同构成poly（A）加尾信号。结构基因的最后一个外显子中有一个AA TAAA的保守序列，此位点down－stream 有一段GT或T富丰区，这2部分共同构成poly（A）加尾信号。 回答有人之前提出的一个问题：为什么质粒图谱上有的箭头顺时针有的箭头逆时针，那其实是代表两条DNA链，即质粒是环状双链DNA，它的启动子等在其中一条链上，而它的抗性基因在另一条链上. 三、介绍一下关于载体的知识（虽然课本上都有写） 1. 什么是载体
第2课时将目的基因导入受体细胞目的基因的检测 与鉴定 一、选择题 题型一目的基因导入受体细胞 1．受体细胞不同，将目的基因导入受体细胞的方法也不相同，下列受体细胞与导入方法匹配错误的是() 选项受体细胞导入方法 A 棉花细胞花粉管通道法 B 大肠杆菌农杆菌转化法 C 羊受精卵显微注射技术 D 小麦细胞基因枪法 答案 B 解析花粉管通道法是一种十分简便、经济的方法，我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的，A正确；将目的基因导入微生物细胞，常采用感受态细胞法(Ca2＋处理法)，这种方法能使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，B错误；显微注射技术是将目的基因导入动物细胞(如羊受精卵)的最常用、最有效的方法，C正确；双子叶植物和裸子植物常用农杆菌转化法导入目的基因，单子叶植物(如小麦)可用基因枪法导入目的基因，D正确。 2．农杆菌转化法转移目的基因进入受体细胞后，目的基因插入的位置是() A．Ti质粒上 B．受体细胞染色体的DNA上 C．T-DNA D．农杆菌的拟核 答案 B 解析在农杆菌转化法中利用农杆菌的T-DNA将目的基因整合到受体细胞染色体的DNA上。 3．目前将目的基因导入动物细胞最常用、最有效的方法是() A．显微注射法B．农杆菌转化法 C．基因枪法D．花粉管通道法 答案 A
解析显微注射法是迄今为止将目的基因导入动物细胞中采用最多、最有效的一种方法。 4．在基因工程技术中，需要用氯化钙处理的环节是() A．目的基因的提取和导入 B．目的基因与载体结合 C．将目的基因导入受体细胞 D．目的基因的表达 答案 C 解析如果载体是质粒，受体细胞是细菌，一般是将细菌用氯化钙处理，使其成为感受态细胞，使含有目的基因的重组DNA分子更容易进入受体细胞，目的基因导入受体细胞后，就可以随着受体细胞的复制而复制。 5．基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞的主要原因是() A．结构简单，操作方便 B．繁殖速度快 C．遗传物质含量少，易操作 D．性状稳定，变异少 答案 B 解析微生物一般具有以下几个特点：①个体微小，结构简单；②繁殖快，在实验室培养条件下细菌几十分钟至几小时可以繁殖一代；③代谢类型多，活性强；④易变异，相对于高等生物而言，较容易发生变异。在基因工程中，主要是利用它快速繁殖的特点，可以提供更多的基因工程的产物。 6．目的基因整合到某作物DNA片段上后() A．改变了原DNA的碱基排列顺序 B．改变了原DNA上各基因的碱基排列顺序 C．改变了原DNA上各基因的复制过程 D．改变了原DNA上各基因的转录过程 答案 A 解析目的基因整合到某作物的DNA片段上后，不能改变其他基因的碱基序列，也不能改变基因的复制和转录过程，B、C、D错误；只能改变原DNA的碱基排列顺序，A正确。 7．人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体加工合成。通过转基因技术，可以使人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是() A．大肠杆菌B．酵母菌
载体，质粒，基因表达载体3者有何不同？ 载体是一种运输工具，细胞膜上的蛋白质也是一种载体，其识别很单一，也因此有了选择透过性。 质粒是一种小型环状DNA，广泛存在于微生物中，一般的基因工程中，质粒被用来当做目的基因的运载体，也是一种运输工具。 基因表达载体是目的基因和运载体连接后的产物。 基因表达载体和重组质粒的区别 基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。 将目的基因与运载体结合的过程，实际上是不同来源的DNA重新组合的过程。如果以质粒作为运载体， 首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个缺口，露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端（部分限制性内切酶可切割出平末端，拥有相同效果）。将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，首先碱基互补配对结合，两个黏性末端吻合在一起，碱基之间形成氢键，再加入适量DNA连接酶，催化两条DNA链之间形成磷酸二酯键，从而将相邻的脱氧核糖核酸连接起来，形成一个重组DNA分子。这个重组的DNA分子也叫重组质粒。 就是这样。简单的说，重组质粒是基因表达载体的一种。 生物学上marker是什么意思 从文字上说，标记（Marker），染色体上一个可以被识别的区域（比如限制性内切酶的酶切点，基因的位置等）。标记的遗传能够被检测出来。标记可以是染色体上有表达功能的部分（比如基因），也可以是没有编码蛋白质功能但遗传特性能够被检测出来的部分 从实验上说，marker有两种，一种是基因marker，一种是蛋白质marker。两种marker分别是进行琼脂糖凝胶电泳和SDS-PAGE（蛋白质电泳）所用的标准参照物，用以指示目的基因或者蛋白的大小。 一般常称呼的marker都是指基因marker，即DNA marker DNA Marker 作为一种分子标记(Marker)，构建分子图谱。分子标记克隆在质粒上，可以繁殖及保存。 DNA Marker 是分子量不同的DNA片段，主要用途就是DNA 分子凝胶电泳时，加样用做对比来检测琼脂糖凝胶是否有问题。 现在常用的DNA MARKER有两种，一种是病毒等DNA经过酶切获得的，分子量大小有零有整，另外一种是固定数值的，比如100BP，200BP等。 两种MARKER都不难制作，对于第一种，稍微难一些，主要是要获得病毒等大的基因组片段，然后用适当的酶切，切割完全以后，就能得到相应的图谱。第二中实际上很简单，如果你手头有任何一个载体，而且它的序列完全清楚，那么可以采用PCR的方法获得一系列大小不同的片段，比如上游引物可以使用一个，然后用数数的方法确定下游100BP处的下游引物，扩增出的就是100BP的片段，200BP处的引物就是200BP的片段，依此类推，可以获得一系列不同大小的片段，扩增后，把它们放到一起，就获得了自制的MARKER了
动物遗传学读书报告 之 新基因的分离克隆及功能鉴定 学院班级：动物科技学院动物科学10级2班 新基因分离克隆及功能鉴定方法研究进展 前言 随着DNA 分子双螺旋结构、密码子等的被发现，几种模式生物基因组测序和人类基因组计划的相继完成，使人们对基因的研究很快进入后基因组时代。基因组学时代的主要任务是图谱制作性和序列测定，后基因组学时代则是进行基因组功能注释，这也是功能基因组学的主要研究目标。而PCR 技术的诞生，推动了许多新技术和方法的应用。 1. 基因的分离克隆 基因克隆是指通过分子生物学手段进行基因分离，从而进一步研究其结构功能。分子克隆是指在体外对不同生物的DNA 分子进行人工剪切，重新组合得到新的遗传物质通过载体转入到宿主菌或细胞中表达，扩增带目的基因的重组DNA 。基因克隆的目的是分离基因，分子克隆是分离基因的最终手段。 1.1基因的分离克隆主要方法 基因分离与克隆是基因工程的第一步，它是利用分子克隆技术获取用于转化、控制目的性状相关的基因。一般方法是先建立文库(基因组文库或cDNA 文库，再利用适当的探针，通过分子杂交从基因文库分离出目的基因，这是应用最早，目前最为成熟的一种方法。而对于未知序列，常采用步移的方法，其原理是如果知道离开该基因一定距离上的DNA 序列，则可用这个DNA 序列作探针，通过染色体步移来逐步接近并最后达到待克隆的基因。先用探针筛查文库，得到阳性克隆后，将
这个重组载体中的插入片段分离出来，然后用这个片段的末端部分(注意不能包含重复序列作为新一轮筛查文库的探针；得到新的重组载体中的插入片段，同上一个插入片段的末端部分(即探针序列是重叠的，共有的。也就是这两个片段是在同一条染色体上相互邻接的。于是，再用新得的插入片段的末端部分作为探针，再去筛查文库。通过一系列的操作，得到的插入片段逐渐连接延伸，最后可以步移到待克隆的基因。以下对目的基因分离和克隆方法作一总结。 1.1.1功能性克隆 通过基因产物的克隆技术在传统遗传学占主导地位的时代，人们以基因产物为导向来分离克隆基因。由于基因产物的结构、功能已知，可通过分析部分多肽或末端氨基酸序列，反推其核苷酸序列，设计探针或引物从基因组DNA 文库或cDNA 文库中筛选克隆，也可以制备产物抗体，从表达载体构建的cDNA 文库中筛选相应克隆，进而分离目的基因。若可得到足够多的纯化目的蛋白以用于制备特异性抗体时，可以采用经典的免疫筛选表达文库的方法，筛选阳性克隆获取其目的基因。除了免疫筛选方法外，也可根据目的蛋白的生物学功能，利用同位素标记的配体来筛选受体表达的阳性克隆。当所分离的目的蛋白较难大量获得，但纯度较高时，可利用其中的一段氨基酸序列，反推出其基因序列，据此合成寡核苷酸用于cDNA 文库的筛选；或根据所获得的基因序列，指导5’端的引物合成，根据mRNA 3’端poly —A 序列指导合成poly —T 的3’端引物，用PCR 技术从制备细胞的mRNA 或直接从胞浆内溶物中合成相应的cDNA ，将该cDNA 克隆到表达载体上进行产物表达。 1.1.2同源性序列克隆技术 随着基因研究的不断深入，人们发现几乎所有的基因与其他的基因都有一定的联系：生物的种、属之间编码基因序列的同源性高于非编码区的序列。基于此原理，在其他种属同源基因被克隆的前提下，构建cDNA 文库或基因组文库，然后用已知分子高保守序列设计简并引物，并用简并引物对含有目的基因的DNA 文库
第3课时导入、检测和鉴定目的基因 [学习导航] 1.理解目的基因导入受体细胞的方法。2.掌握检测与鉴定目的基因的方法。[重难点击] 1.目的基因导入受体细胞的方法。2.检测和鉴定目的基因的方法。 方式一通过前面的学习，我们了解了基因工程中目的基因的获取及基因表达载体的构建。在目的基因与载体连接成重组DNA分子以后，下面的重要工作主要是将其导入受体细胞进行扩增和筛选，获得大量的重组DNA分子，这就是外源基因的无性繁殖，即克隆(cloning)。由于外源基因与载体构成的重组DNA分子性质不同、宿主细胞不同，将重组DNA导入宿主细胞的具体方法也不相同。 方式二目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测和鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作。以上步骤完成后，在全部的受体细胞中，真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞是很少的。因此，必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。检测的方法有很多种，例如，大肠杆菌的某种质粒具有青霉素抗性基因，当这种质粒与外源DNA组合在一起形成重组质粒，并被转入受体细胞后，就可以根据受体细胞是否具有青霉素抗性来判断受体细胞是否获得了目的基因。重组DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。 一、导入目的基因 将目的基因导入受体细胞的方法和过程 1．农杆菌转化法的分析
(1)将基因表达载体导入农杆菌细胞时，应怎样处理农杆菌细胞？ 答案基因表达载体(重组质粒)导入农杆菌细胞时，要用Ca2＋处理农杆菌细胞，使其处于感受态，利于重组质粒的导入。 (2)在用土壤农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，为什么一定要将目的基因插入到Ti质粒的T－DNA上？ 答案农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA(可转移的DNA)可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞的染色体DNA上。 2．植物基因工程常用的受体细胞为什么可以是体细胞，而动物基因工程一般只用受精卵？答案植物体细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程形成完整植物体，因此受体细胞可以是体细胞；动物体细胞的全能性受到严格限制，因此动物基因工程中的受体细胞一般只用受精卵。 3．为什么微生物细胞适合作为基因工程的受体细胞？ 答案微生物细胞具有繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少的优点。 1．农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。如图为农杆菌转化法的示意图，试回答下列问题： (1)一般情况下农杆菌不能感染的植物是____________，利用农杆菌自然条件下感染植物的特点，能实现________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 具体原理是在农杆菌的Ti质粒上存在T－DNA片段，它具有可转移至受体细胞并整合到受体细胞________上的特点，因此只要将携带外源基因的DNA片段插入到_______(部位)即可。
人类疾病基因的鉴定与分离 医学遗传学研究的一项重要任务就是建立基因型与表现型之间的关系，也就是寻找疾病的致病基因。通过本课程的学习，将让学生明确分离单基因病致病基因及复杂疾病易感基因的基本思路与常用方法，本课程主要内容包括：基因的基本结构，突变与多态，常用的突变检测方法，不同多态的分型技术，连锁分析的原理，Lod score的计算，Hardy-Weinberg 平衡定律，关联分析的原理及应用，样本量估计，以及复杂疾病分析中的常用统计方法，分子病理。 This course is designed to give students a practical knowledge of the principles and practice of Medical Genetics which will allow them to evaluate, choose and interpret appropriate genetic investigations for individuals, families and populations with genetic disease. Also，we aim to ensure students develop the skills to know how to make the connection between genotypes and phenotypes by using of linkage analysis, mutation analysis, association studies. The major fields of this course involve: gene structure, mutation and polymorphism (RFLP, STR, SNP), linkage analysis, Lod score, Hardy-Weinberg equilibrium, association study, genotyping techniques, sample size calculation, common used statistical analysis，molecular pathology.
收稿日期:2006-09-28转基因植物的检测与鉴定 宫雪超,于丽杰,高金秋 (哈尔滨师范大学环境与生命科学院,黑龙江哈尔滨150025) 摘要:对植物转基因过程中报告基因的种类和应用范围、转基因植物的检测和鉴定方法、转基因植物检测和鉴定方法的评价进行了综述. 关键词:转基因植物;检测;鉴定;评价 [中图分类法]Q943[文献标识码]A[文章编号]1003-6180(2007)01-0015-03 植物转基因实验因受体系统的限制,外源基因的转化频率较低,为了达到转化目的,必然要获得大量的转化材料,如何在数以千万计的转化植株或细胞中,快速、有效地检测出转基因阳性植株或细胞,外源基因是否整合到植物染色体上,整合的方式如何,整合到染色体上的外源基因是否正确表达等问题,就成为重要的研究课题.根据外源基因表达的不同水平,对外源基因的检测和鉴定可以分为三个水平进行:整合水平、转录水平和翻译水平.本文从外源基因表达的不同水平,阐述转基因植物的检测与鉴定. 1外源基因整合水平的鉴定 检测外源基因是否转化成功,首先是对报告基因进行检测,必要时再进行目的基因的检测,检测目的基因需要采用分子杂交方法. 1.1报告基因 报告基因必须具有两大特点:一是表达产物和产物的类似功能在未转化的植物细胞内并不存在;二是便于检测.目前植物基因工程中使用的报告基因一般是编码酶的基因.大致分为两类:抗性基因和编码催化人工底物产生颜色变化的酶基因.现在常用的报告基因主要有:gus基因、cat基因、冠瘿碱合成酶基因、np tò基因、gf p基因、bar 基因[1]、荧光素酶基因、二氢叶酸还原酶基因等.近年来,绿色荧光蛋白基因作为一种新型的报告基因在植物基因转化及基因表达调控中得到应用,并显示出较其他几个报告基因更大的优越性. gf p基因的检测gf p基因具有以下优点:1适用于各种生物的基因转化;o检测方法简便,无需底物、酶、辅因子等物质,只要有紫外光或蓝光照射,其表达产物就可以发出绿色荧光,这对转化细胞的检测极为有利;?便于活体检测,十分有利于活体内基因表达调控的研究;?检测时可获得直观信息,有利于转基因植物安全性问题的研究及防范.若此报告基因通过自然杂交扩散到其他栽培植物或杂草中时,很容易通过光照获得直观信息. gus基因的检测g us基因也是广泛用作转基因植物、细菌和真菌的报告基因,尤其是在研究外源基因瞬时表达的转化试验中,gus基因应用的最多.gus基因3-端与其他结构形成的融合基因能正常表达,所产生的融合蛋白仍具有gus活性,这为研究外源基因表达的具体细胞部位及组织部位提供了条件,这是它的一大优点.但是需要注意的是,有一些植物在胚胎状态时能产生内源gus活性,Sory u[2]在转基因R0和R1代的子叶、花粉和胚珠中检测到g us活性,随着组织的成熟衰老,g us表达逐渐停止.在实验过程中要设定严格的阴性对照.g us活性的检测方法有很多,包括组织化学法、色谱法、荧光法等,其中植物切片gus 组织化学定位分析是分辨组织中不同细胞个体和不同的细胞类型基因表达差异的一种有效方法. 1.2转基因植株的PCR检测 PCR(聚合酶链式反应poly merase chain re-actio n)是首选的转基因产品检测方法.PCR技术能够有效地扩增低拷贝的靶片段DNA,可以检测到每克样品含有20pg~10ng的转化基因成分,对转基因产品大分子量DNA检测的灵敏度可以达到样品含量的0.0001%[3].因为PCR的高度特异性及检测所需的模板量仅为10ng以内,所以为外源基因整合的检测提供了便利条件,尤其是在转化材料少又需及早检测的时候.现在已经利用该技术对欧美杨[4]、番茄[5]、辣椒、葡萄、豆瓣菜、小麦[6]等转基因植物进行鉴定,是转基因植物鉴定中最简单、最常用的方法[7].PCR检测具有DNA用量少,操作简单,成本低,耗时少,不需要同位素等优点,但PCR检测也存在缺点,由于PCR扩增十分灵敏,有时会出现假阳性扩增,因此检测只能作为初步结果. 1.3Southern杂交 证明外源基因在植物染色体上整合情况的最可靠方法是DNA So uther n杂交,只有经过分子杂交鉴定为阳性的植株才可以称为转基因植物. # 15 #
姓名宿智新学院生命科学学院班级 11级生工2班科目分子生物学实验学号 201100140155 第 8 组 质粒DNA的提取、纯化与鉴定 摘要：本实验利用碱变法从大肠杆菌DH5α（E.coli DH5α）中提取pUC19质粒，旨在学习并掌握质粒DNA提取的原理、纯化和检测方法及琼脂糖凝胶电泳技术。同时通过对质粒DNA的提取、纯化过程及电泳图谱的分析，探讨碱变法提取高质量质粒DNA的关键步骤及影响所提质粒纯度和量的相关因子。 关键词：碱变法质粒电泳 实验目的： 1.学习并掌握凝胶电泳进行DNA的分离纯化的实验原理。 2.学习并掌握凝胶的制备及电泳方法。 3.学习并掌握凝胶中DNA的分离纯化方法。 4.掌握碱变性提取发的原理及各种试剂的作用。 5.掌握碱变性法提取质粒DNA的方法。 实验原理： 1.质粒DNA的提取——碱变性提取法： 提取和纯化质粒DNA的方法很多，目前常用的有：碱变性提取法、煮沸法、羟基磷灰石柱层析法、EB-氯化铯密度梯度离心法和Wizard法等。其中，碱变性提取法最为经典和常用，适于不同量质粒DNA的提取。该方法操作简单，易于操作，一般实验室均可进行。提取质粒DNA纯度高，可直接用于酶切、序列测定及分析。EB-氯化铯密度梯度离心法，主要适合于相对分子质量与染色体DNA相近的质粒，具有纯度高、步骤少、方法稳定，且得到的质粒DNA多为超螺旋构型等优点，但提取成本高，需要超速离心设备。少量提取质粒DNA还可用沸水浴法、Wizard法等，沸水浴法提取的质粒DNA中常含有RNA，但不影响限制性核酸内切酶的消化、亚克隆及连接反应等。 碱变性法提取质粒DNA一般包括三个基本步骤：培养细菌细胞以扩增质粒；收集和裂解细胞；分离和纯化质粒DNA。 在细菌细胞中，染色体DNA以双螺旋结构存在，质粒DNA以共价闭合环状形式存在。细胞破碎后，染色体DNA和质粒DNA均被释放出来，但两者变性与复性所依赖的溶液pH值不同。在pH值高达12.0的碱性溶液中，染色体DNA氢键断裂，双螺旋结构解开而变性；共价闭合环状质粒DNA的大部分氢键断裂，但两条互补链不完全分离。当用pH值4.6的KAc(或NaAc)高盐溶液调节碱性溶液至中性时，变性的质粒DNA可恢复原来的共价闭合环状超螺旋结构而溶解于溶液中；但染色体DNA不能复性，而是与不稳定的大分子RNA、蛋白质-SDS复合物等一起形成缠连的、可见的白色絮状沉淀。这种沉淀通过离心，与复性的溶于溶液的质粒DNA分离。溶于上清的质粒DNA，可用无水乙醇和盐溶液，减少DNA分子之间的同性电荷相斥力，使之凝聚而形成沉淀。由于DNA与RNA性质类似，乙醇沉淀DNA的同时，也伴随着RNA沉淀，可利用RNase A将RNA降解。质粒DNA溶液中的RNase A以及一些可溶性蛋白，可通过酚/氯仿抽提除去，最后获得纯度较高的质粒DNA。