第四章(质粒载体)
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基因工程的载体载体的特征:在寄主细胞中能够自主复制;有一种或多种限制酶的单一切割位点,并在此位点插入外源基因片段;在基因组中有遗传标记,为寄主细胞提供易于检测的表型特征;载体分子较小,以便体外基因操作;对于表达型载体还应具有与宿主细胞相适应的启动子、增强子、加尾信号等基因表达元件;载体的类型⏹质粒⏹噬菌体⏹其他载体(如:酵母人工染色体、细菌人工染色体、植物Ti质粒、动物病毒)质粒(plasmid): 多数情况下,质粒是存在于细菌染色体外的小的双链闭合环状DNA分子,能自主复制,并在细胞分裂时遗传给子代细胞⏹并不是所有的质粒都是环状分子, 在多种细菌中都发现有线性质粒⏹质粒广泛存在于原核生物中, 其大小从相对分子量小于1X106 到大于200X106质粒的形态1) cccDNA—双链闭合环状DNA2) ocDNA—开环DNA3) cDNA—线形DNA(L型)在DNA促旋酶(gyrase)作用下成负超螺旋构型, 在拓扑异构酶I的作用下解旋。
溴化乙锭(ethidium bromide,EtBr)也有解旋作用溴化乙锭插入DNA超螺旋的作用随着插入的溴化乙锭数目增加,双螺旋解旋,导致超螺旋减少直至产生环状分子的开放形式. 进一步的插入在双螺旋中引入了过多的螺旋,导致反义的超螺旋(注意B和D处的螺旋方向). 为了清楚起见,只表示了双螺旋的一条单链质粒DNA的复制类型⏹严紧型质粒这些质粒的复制是在寄主细胞严格控制之下的,与寄主细胞的复制偶联同步。
所以,往往在一个细胞中只有一份或几份拷贝⏹松弛型质粒这些质粒的复制是在寄主细胞的松弛控制之下的,每个细胞中含有10-200份拷贝,如果用一定的药物处理抑制寄主蛋白质的合成才会使质粒拷贝数增至几千份。
如较早的质粒pBR322即属于严紧型质粒,要经过氯霉素处理才能达到更高拷贝数穿梭载体(shuttle vector) 可以在两种生物体内复制的载体分子质粒的命名规则⏹小写字母p表示质粒(plasmid)⏹p后面的两个大写字母表示发现或者构建该质粒的作者或者实验室名称⏹数字表示编号⏹例:pBR322、pET21、pGEM-T质粒的宿主范围⏹质粒只编码少数几个其自身复制所需要的蛋白质,甚至在许多情况下只编码其中一个蛋白质⏹所有其他复制所需的蛋白,包括DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶等都是由宿主细胞提供的⏹质粒所编码的复制蛋白质定位在ori 附近,因此只有ori 周围的一小部分区域是复制所必需的⏹因此,把质粒的其他部分删除掉,把外源序列加到质粒上,复制仍然可以继续进行⏹质粒的宿主范围是由它的ori 决定的质粒的不相容性⏹在没有选择压力的情况下,两种质粒不能共存于同一个宿主细胞内⏹如果质粒拥有相同的复制调控机制,它们就不相容显性质粒和隐蔽质粒⏹显性质粒(表达型质粒)----除了携带与本身复制和转移有关的基因外, 还携带一些其他的基因, 宿主细胞由于含有这样的质粒而呈现出新的性状, 这样的质粒称为显性质粒⏹隐蔽质粒----无异常性状表现出来克隆载体例:pBR322、pUC18、pUC19、pGEM-T表达载体例:pET-21、pGEX⏹质粒DNA的制备碱裂解法、煮沸法、层析柱过滤法碱裂解法原理:在高pH的碱性条件下,染色体DNA和蛋白质变性,质粒DNA由于其超螺旋共价闭合环状结构,尽管其DNA的大部分氢键也断裂,但是双链DNA仍然不会分离,当恢复到中性时,染色体DNA复性,并聚集形成不可溶的网架。