第20章重组DNA技术
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重组dna技术的名词解释_操作步骤_产业现状
重组dna技术的名词解释
基因工程(genetic engineering)又称基因拼接技术和DNA重组技术,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。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。
重组dna技术的操作步骤
工具
(1)酶:限制性核酸内切酶、DNA连接酶、
(2)载体:质粒载体、噬菌体载体、Ti质粒、人工染色体
1.提取目的基因
获取目的基因是实施基因工程的第一步。如植物的抗病(抗病毒 抗细菌)基因,种子的贮藏蛋白的基因,以及人的胰岛素基因干扰素基因等,都是目的基因。
要从浩瀚的“基因海洋”中获得特定的目的基因,是十分不易的。科学家们经过不懈地探索,想出了许多办法,其中主要有两条途径:一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因;另一条是人工合成基因。
直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”,又叫“散弹射击法”。鸟枪法的具体做法是:用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段,将这些片段分别载入运载体,然后通过运载体分别转入不同的受体细胞,让供体细胞提供的DNA(即外源DNA)的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制(在遗传学中叫做扩增,如使用PCR技术),从中找出含有目的基因的细胞,再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。如许多抗虫抗病毒的基因都可以用上述方法获得。
用鸟枪法获得目的基因的优点是操作简便,缺点是工作量大,具有一定的盲目性。又由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段,一般使用人工合成的方法。 人工合成基因的方法主要有两条。一条途径是以目的基因转录成的信使RNA为模版,反转录成互补的单链DNA,然后在酶的作用下合成双链DNA,从而获得所需要的基因。另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列,推测出相应的信使RNA序列,然后按照碱基互补配对的原则,推测出它的基因的核苷酸序列,再通过化学方法,以单核苷酸为原料合成目的基因。如人的血红蛋白基因胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得。
DNA重组技术的原理及步骤
DNA重组技术是一种分子生物学技术,它通过重新组合DNA分子的特定部分,可以改变生物体的基因组成,从而实现对基因的操作和操控。DNA重组技术的原理可以概括为:通过酶类作用在DNA链上剪切出特定的片段,再利用DNA连接酶将不同源的DNA片段连接在一起,形成新的DNA分子。
第一步:DNA提取
DNA提取是DNA重组技术的前提和基础。首先需要选择适当的生物样本,如细菌、植物、动物细胞等,利用细胞裂解方法将细胞溶解,释放出DNA。然后经过蛋白质酶的消化,去除蛋白质、RNA等杂质,最终得到纯净的DNA溶液。
第二步:DNA切割
DNA切割是指将DNA分子切割成特定的片段。这一步骤可以利用限制性内切酶来实现。限制性内切酶是一种酶类,能够识别DNA链上的特定序列,并在该序列的特定位点上切割DNA链。通过选择不同的限制性内切酶,可以将DNA切割成不同长度的片段。
第三步:DNA纯化与回收
切割后的DNA片段需要通过凝胶电泳分离和纯化。凝胶电泳是利用DNA片段在电场中的移动速度差异,使不同长度的DNA片段在凝胶中分离的方法。分离完成后,可以通过抽取单个的DNA片段进行纯化,获得所需的DNA溶液。
第四步:目标片段回收 将目标片段从凝胶中回收需要先进行DNA片段的可视化。一般可以采用亮蓝G染色剂着色和紫外线照射的方式进行可视化,然后使用刮片等方法将目标片段回收。
第五步:DNA连接
DNA连接是将目标片段与载体DNA连接在一起,形成重组DNA。载体DNA一般选择能够稳定复制的质粒或噬菌体基因组。连接需要使用DNA连接酶,该酶能够识别DNA链的断裂末端,并将目标片段与载体DNA连接在一起。
第六步:转化
连接完成后,可以将重组的DNA转移到宿主细胞内。转移可以通过化学法转化细胞、电穿孔法或者基因枪等方法实现。转化后的细胞会自主复制并表达被插入的重组DNA。
第七步:筛选与鉴定
对转化后的细胞进行筛选与鉴定,以确定是否成功插入重组DNA。常用的方法包括抗生素筛选、亲和筛选等。通过对形成的克隆进行分析,可以确定是否成功进行DNA重组。
重组dna技术的主要步骤
重组DNA技术的主要步骤
引言:
重组DNA技术是一种重要的生物技术,它可以改变生物体的遗传信息,为人类的科学研究和生产带来了巨大的便利。本文将介绍重组DNA技术的主要步骤,包括DNA提取、限制酶切割、连接反应、载体转化和筛选等。通过合理的组织和流畅的叙述,读者将能够清晰地了解重组DNA技术的整个过程。
一、DNA提取
DNA提取是重组DNA技术的第一步,它的目的是从生物体中获取所需的DNA片段。通常采用的方法有物理法和化学法。物理法是通过机械破碎和离心等手段将细胞破裂,然后用溶液提取DNA。化学法则是利用细胞膜的溶解特性和DNA的溶解性,在适当的缓冲液中加入酶和溶剂,将DNA从细胞中释放出来。无论是哪种方法,DNA提取的关键在于保持DNA的完整性和纯度。
二、限制酶切割
限制酶切割是重组DNA技术的核心步骤之一。限制酶是一类能够识别特定的DNA序列并切割它们的酶,它们可以将DNA分子切割成特定的片段。在限制酶切割过程中,需要选择适当的限制酶,并在合适的温度和pH值下进行反应。通过限制酶切割,可以获得具有特定序列的DNA片段,为后续的连接反应提供基础。
三、连接反应
连接反应是将目标DNA片段与载体DNA连接在一起的过程。在连接反应中,需要使用DNA连接酶将目标DNA片段与载体DNA的末端连接起来。连接酶会识别DNA的末端序列,并在适当的条件下进行连接。连接反应的成功与否直接影响到重组DNA技术的后续步骤和效果。
四、载体转化
载体转化是将重组DNA导入到宿主细胞中的过程。通常采用细菌作为宿主细胞,因为细菌具有较高的转化效率和较好的生长条件。在载体转化过程中,需要将重组DNA与宿主细胞共孵育,并通过适当的操作使重组DNA进入细菌细胞内。转化成功后,细菌细胞将能够表达重组DNA所携带的目标基因,并产生相应的蛋白质。
五、筛选
筛选是重组DNA技术的最后一步,它的目的是从转化后的细菌中筛选出含有目标基因的克隆。通常采用的方法是利用抗生素抗性基因和荧光蛋白基因等标记物来筛选转化成功的细菌。在选择培养基中加入相应的抗生素,只有含有目标基因的细菌才能存活下来。通过筛选,可以获得含有目标基因的克隆,并进一步进行后续的实验和研究。
1目录21.1.1 重组技术的工具酶和载体目录
2目录其主要过程包括:在体外将目的DNA片段与能自主复制的遗传元件(又叫载体)连接,形成重组DNA分子,进而在受体细胞中复制、扩增,从而获得单一DNA分子的大量拷贝。重组DNA技术,又称分子克隆(molecularcloning)或DNA克隆(DNAcloning)或基因工程(geneticengineering)技术目录目的:①分离获得某一感兴趣的基因或DNA ②获得感兴趣基因的表达产物(蛋白质)
3目录一、重组DNA技术中常用的工具酶限制性核酸内切酶DNA聚合酶Ⅰ逆转录酶T4DNA连接酶碱性磷酸酶末端转移酶TaqDNA聚合酶目录限制性核酸内切酶(restriction endonuclease)限制性核酸内切酶(restrictionendonuclease,RE)是一类核酸内切酶,能识别双链DNA分子内部的特异序列,并裂解磷酸二酯键。GGATCCCCTAGGGCCTAGGATCCG+Bam HⅠ定义:
4目录与甲基化酶共同构成细菌的限制修饰系统,限制外源DNA,保护自身DNA。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(基因工程技术中常用Ⅱ型)分类:作用:目录第一个字母取自产生该酶的细菌属名,用大写;第二、第三个字母是该细菌的种名,用小写;第四个字母代表株;用罗马数字表示发现的先后次序。命名:HindⅢ属系株序Haemophilus influenzae d株流感嗜血杆菌d株的第三种酶
5目录Ⅱ类酶识别序列特点——回文结构(palindrome)GGATCCCCTAGG目录GTCCAGHindⅡGTCGACCAGCTGGACCTG+平端切口Bam HⅠGCCTAGGATCCG+GGATCCCCTAGG黏端切口
6目录有些限制性内切酶虽然识别序列不完全相同,但切割DNA后,产生相同的粘性末端,称为同尾酶。这两个相同的粘性末端称为配伍末端(compatibleend)。Bam HⅠBg lⅡGGATCCCCTAGGAGATCTTCTAGAGCCTAGGATCCG++ATCTAGGATCTA同尾酶目录来源不同的限制酶,但能识别和切割同一位点,这些酶称同裂酶或同功异源酶。GGATCCCCTAGGGCCTAGGATCCG+Bam HⅠGGATCCCCTAGGGCCTAGGATCCG+BstⅠ同裂酶: