核酸适体的技术20页PPT

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• 适体技术与纳米技术的结合
• 如分子信标，它是在长度为15～30mer寡 核苷酸探针的两端分别加上5～8mer序列互 补的茎杆区。在自由状态时由于茎杆区互 补序列的结合使探针分子形成发夹状结构。 探针的5' -端及3' -端分别联用荧光素分子及 猝灭剂分子。自由状态时,发夹结构的两个 末端靠近,使荧光分子与猝灭分子靠近(ELEX技术
SELEX是指数富集配体系统进化(Systematicevolution of ligands by exponential enrichment)的简称,其筛选流程包 含和达尔文进化理论一样的三个过程,分别是自发突变、自然 选择和大量增殖。
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一“自发突变”
• 利用现有的分子生物学技术人工合成一个 含有10 这一步起到达尔文进化论中自发突变的作 用。
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适体与配体的相互作用
• 核酸适体上富含嘌呤的环常作为外来靶序 列的结合位点,常为嘌呤-嘌呤排列(包括碱基 错配、碱基三聚体和碱基平台)
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• 大多数核酸适体上都可观察到G-A错配 或G-G错配。这些错配在环与正常的 双螺旋碱基对之间的堆积处产生一个 转折点,通常导致环的关闭。
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利用现有的分子生物学技术人工合成一个含有起到达尔文进化论中自収突变的作单链的随机寡核苷酸序列容易形成可与蛋白质核酸等配体特异性共价结合的二级结构
研究核酸与蛋白质的相互作用的方法 ----核酸适体技术
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• 核酸适体(aptamer)指的是经体外筛选技术 SELEX(指数富集配体系统进化)筛选出的能 特异结合蛋白质或其他小分子物质的寡聚 核苷酸片段,对可结合的配体有严格的识别 能力和高度的亲和力。核酸适体在生物传 感器、新药开发以及纳米技术等方面有着 广泛的用途。

【新教材人教版化学】核酸PPT名师课 件1
【新教材人教版化学】核酸PPT名师课 件1
二、核酸是由核苷酸连接而成的长链
遗传信息：核苷酸的排列顺序。 核酸具有多样性的原因：
组成核酸的（脱氧、核糖）核苷酸的排列顺序多种多样。
核酸作用： 是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体遗传、变异和
蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
G
P
脱氧
核糖
C
P
脱氧
核糖
T
P
脱氧
核糖
C
脱氧
T
核糖
P
脱氧
C
核糖 P
脱氧
G
核糖
P
脱氧
A
核糖
P
脱氧
G
核糖
P
【新教材人教版化学】核酸PPT名师课 件1
RNA的基本组成单位：核糖核苷酸
种类
P
核糖
A
腺嘌呤核糖核Leabharlann 酸P 核糖G鸟嘌呤核糖核苷酸
P 核糖
U
尿嘧啶核糖核苷酸
P 核糖
C
胞嘧啶核糖核苷酸
【新教材人教版化学】核酸PPT名师课 件1
小结
三、核酸的功能
核酸是细胞内携带遗传信息的物质， 在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物 合成中具有极其重要的作用。
细胞生物和多数病毒的遗传物质为DNA， 少数病毒的遗传物质为RNA
【新教材人教版化学】核酸PPT名师课 件1
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小结
四、生物大分子以碳链为骨架：
单糖 氨基酸 核苷酸
【新教材人教版化学】核酸PPT名师课 件1
三、生物大分子以碳链为骨架
1、单体：组成生物大分子（多糖、蛋白质、核酸）的基本单位。

• Carsonella ruddii是生活在吸食植物液昆虫身上的一种寄生细
菌，它的基因组只有160个kb之长。过去的估计曾把最小的基因 组定在400kb左右。虽然Carsonella基因组排得很满，有许多重 叠的基因，而且几乎没有“废物”DNA，但是它没有许多被认为 是生命不可缺少的基因。这些发现提出，Carsonella 也许进化 成了昆虫细胞内的一个细胞器，宿主细胞补偿了缺失的基因功能。
核酸的大小
• 生物基因组的大小
显花类 两栖类
支原体
迄今测出的最小的基因组
• 科学家最近测出的两个细菌基因组如此之简单和小，它们也许给
自身的定位带来危机。日本和西班牙的研究小组测定了生活在其 它生物内的“共生菌"细菌基因组，其中一个可能将丧失它作为 真正生物体的地位而成为其宿主细胞的一个部分，另一个看来正 在走向灭绝。
Separation Range Vs. % AgaroБайду номын сангаасe
凝胶中DNA分子的可视化
EB染色和紫外线照射观察琼脂糖凝胶中的DNA条带
Sample Well
25 ng 1 kb ladder 0.8% Agarose
kb Agarose Gel Electrophoresis
12 10 8
6 EtBr Detection Limit: ~5-10 ng DNA
专题四
核酸鉴定技术
鉴定的内容
• 浓度和纯度 • 单一性 • 构型 • 目的分子 • 序列
主要内容
• 核酸的物理化学性质 • 核酸的大小 • 核酸的构型 • 常规核酸的电泳检测技术 • 核酸分子杂交鉴定技术 • 经典DNA序列分析技术
核酸的物理化学性质
• 紫外吸收：260nm • 大小：从几个到1011nt • 构型：超螺旋，解旋 • 序列： • 功能：

Which are transgenic?
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多重PCR（multiplex PCR）
Nested Multiplex PCR
Primary Multiplex RT-PCR
1F 3F
4F
6F
2F 5F
1R 3R
4R
6R
2R 5R
2nd Stage PCR
Dilute 100 fold Between 1st & 2nd stage reactions
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1. PCR的基础
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Polymerase
PCR Chain
Reaction
The only enzyme used in this reaction is DNA polymerase.
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Polymerase
PCR Chain
Reaction
The products of the first reaction become substrates of the following one, and so on.
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机械 （匀浆、超声破、研磨等）
破碎细胞的方法
非机械（化学处理、生化法）
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沉淀是浓缩核酸最常用且高效的方法。
乙醇 异丙醇
优点
缺点
对盐类沉淀少， 需要量大，低温操 易挥发除去，不 作 影响后续实验
需体积小，速度 易使盐类、糖类与 快，一般不需低 DNA共沉淀；异丙 温长时间放置 醇难以挥发除去
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荧光定量PCR技术：

• 药物设计和临床治疗 • 由于核酸适体与蛋白特异性结合后往往能 抑制蛋白的功能,而且它缺乏免疫原性,体内 渗透力强,因此是一种很有发展前途的药物 分子,可用于直接干扰疾病的发生发展过程。 迄今筛选到的HIV、HCV、多种肿瘤及肿瘤 相关因子、凝血酶、弹性蛋白酶、茶碱、 氨基糖类抗生素的适体已在治疗中展示了 良好的应用前景。
SELEX技术
SELEX是指数富集配体系统进化(Systematicevolution of ligands by exponential enrichment)的简称,其筛选流程包 含和达尔文进化理论一样的三个过程,分别是自发突变、自然 选择和大量增殖。
一“自发突变”
• 利用现有的分子生物学技术人工合成一个 含有10
• 此时发生荧光共振能量转移,使荧光分子发 出的荧光被猝灭分子吸收并以热的形式散 发,荧光几乎完全被猝灭。当分子信标与序 列完全互补的靶标分子结合形成双链杂交 体时,信标茎杆互补区被拉开,荧光分子和猝 灭分子距离增大。杂交后,信标分子的荧光 几乎100%恢复。且所检测到的荧光强度与 溶液中靶标的量成正比。
研究核酸与蛋白质的相互作用的方法 ----核酸适体技术
• 核酸适体(aptamer)指的是经体外筛选技术 SELEX(指数富集配体系统进化)筛选出的 能特异结合蛋白质或其他小分子物质的寡 聚核苷酸片段,对可结合的配体有严格的识 别能力和高度的亲和力。核酸适体在生物 传感器、新药开发以及纳米技术等方面有 着广泛的用途。
这一步起到达尔文进化论中自发突变的作
用。
二“自然选择”
• 单链的随机寡核苷酸序列,容易形成可 与蛋白质、核酸等配体特异性共价结 合的二级结构。在这一高亲和力特异 性结合的基础之上,配体如进化论中的自然选择作用。

核酸适配体的应用
核酸适配体在分析化学中的应用 核酸适配体与疾病诊断和新药研发
核酸适配体在分析化学中的应用
靶物质的分析与检测
该方面应用的基本思路是将各种报告基团，如荧光试剂，定点标 记在aptamer核苷酸上，然后在一定条件下，使aptamer与靶物质 发生相互作用，再通过对报告基团的信号检测实现对靶物质的定 性检测或定量分析。
核酸适配体的筛选策略
核 酸 适 配 体 的 体 外 筛 选 是 利 用 SELEX 技 术 （ Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) ）来完成的， SELEX是指数富集配体系统进化的简称，它的基本原理就 是就是利用分子生物基(aptamer) ，经反复扩增、筛选数个循环，即可使与该 靶分子特异结合的寡核苷酸序列得到富集。
Aptamer巨大的应用前景
APTAMERS: AN EMERGING CLASS OF THERAPEUTICS（.Annu. Rev. Med. 2005. 56:555–83）
Analytical Applications of Aptamers(Andrew D. Ellington .Annual Review of Analytical Chemistry (2008). Volume 1, Jul 2008)
基于适配体的生物传感器是用适配体作为识别元件来特异 性地检测其相应的靶物质。
目前适配体生物传感器（Aptasensors）尚处于起步阶段。 Chunyan Yao等将IgE适配体固定在石英晶体微平衡生物传 感器阵列，建立了适配体压电石英生物传感器模型，用于 特异性检测标准溶液和人血清中的IgE。该方法最低可在标 准和人血清溶液中分别检测出2.5-200 ug/L的IgE，整个检 测时间只需15 min，而且固定在金膜表面的适配子在反复 洗脱后并不影响其灵敏度。

DNA结合.
2021/3/2
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2、材料用具 动、植物细胞（如：人的口腔上皮细胞、洋葱
内表皮细胞）。 大烧杯、小烧杯、温度计、滴 管、消毒牙签、载玻片、 盖玻片、铁架台、石 棉网、火柴、酒精灯、吸水纸、显微镜。 质量 分数为0.9%的NaCl溶液，质量分数为8%的盐 酸，吡罗红甲基绿染色剂，蒸馏水。
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DNA与RNA的比较
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细胞核 （少量在线粒体、
叶绿体）
脱氧核苷酸
脱氧核糖
A、G、C、T
双链（螺旋）
细胞质
核糖核苷酸 核糖
A、G、C、U
单链
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归纳要点：
（1）DNA和RNA在化学组成上的区别：图2-10
五碳糖种类（脱氧核糖|核糖） 碱基种类（T|U） 故用同一种碱基能组成几种核苷酸？如A？T？
胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
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RNA的基本组成单位——核糖核苷酸
磷酸
磷酸
核糖
腺嘌呤(A)
核糖
鸟嘌呤(G)
腺嘌呤核糖核苷酸
磷酸
鸟嘌呤核糖核苷酸
磷酸
核糖 胞嘧啶(C)
核糖
尿嘧啶(U)
胞嘧啶核糖核苷酸
尿嘧啶核糖核苷酸
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脱氧核苷酸链
A
T
T
A
C
G
G
C
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核糖核苷酸链
脱氧核糖核苷酸
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A、G、C、U (腺嘌呤、鸟嘌呤、 胞嘧啶、尿嘧啶)
核糖核苷酸
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DNA的基本组成单位——脱氧核糖核苷酸
磷酸

核苷酸是核苷的磷酸酯。 在核苷酸的核糖上，有3个游离的羟基， 它们磷酸化可形成2'-、3'-和5'-核苷酸。 在脱氧核苷酸核糖上，有2个游离羟基， 磷酸化形成3'-和5'-脱氧核苷酸。 生物体游离核苷酸多为5'-核苷酸。 水解核酸得到5'-核苷酸和3'-核苷酸。
第26页/共95页
OH
腺嘌呤核苷酸（ AMP）
Adenosine monophosphate
H
脱氧腺嘌呤核苷酸（dAMP） Deoxyadenosine monophosphate
第27页/共95页
RNA中的核苷酸有4种：
腺嘌呤核糖核苷一磷酸（腺苷一磷酸、腺苷酸） （adenosine monophosphate AMP） 鸟嘌呤核糖核苷一磷酸（鸟苷一磷酸、鸟苷酸） （guanosine monophosphate GMP） 胞嘧啶核糖核苷一磷酸（胞苷一磷酸、胞苷酸） （cytidine monophosphate CMP） 尿嘧啶核糖核苷一磷酸（尿苷一磷酸、尿苷酸） （uridine monophosphate UMP）
第15页/共95页
N9是成苷位置 嘌呤环
腺嘌呤
第16页/共95页
鸟嘌呤
2.嘧啶碱（pyrimidine ）
胞嘧啶 （cytosine Cyt or C ） 尿嘧啶 （uracil Ura or U ） 胸腺嘧啶 （thymine Thy or T ）
RNA中的碱基为胞嘧啶和尿嘧啶； DNA中的碱基为胞嘧啶和胸腺嘧啶。
OH H
D-核 糖
D-2-脱 氧 核 糖
Ribose
第14页/共95页 Deoxyribose
（二）含氮碱基（氮碱）

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核酸适体与配体结合特点
第8页/共21页
SELEX技术
• SELEX是指数富集配体系统进化的简称.它的基本 原理就是就是利用分子生物基 (aptamer) ，经反复扩增、筛选数个循环，即可 使与该靶分子特异结合的寡核苷酸序列得到富集。
3.针对应用的需要，发展更巧妙、更简便的适体分 子探针；构建方便、实用的检测方法（如目视比 色分析、传感分析、原位成像分析等）。
4.模拟适体分子的结构，设计和筛选小分子量的识 别分子，构建可自由透过细胞膜的小分子探针， 用于生命活体分析。
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通过这些研究，希望开发出一系列拥有自主知识产权的分离基质、诊断试剂和工具，以成功的应用来促进 适体在生命分析应用中的发展。
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前景展望
核酸适配体（Aptamer）是一类新型的识别分子。 与单克隆抗体相比，其分子量较低（15-50碱 基），没有免疫源性和毒性，可通过化学合成制 备、结构改造以及标记，化学稳定性好，能可逆 的变性与复性，可在常温下保存和运输。这些优 点使适体有望取代和超过抗体，在生命分析中起 重要的作用 。
通常包含15-20个核苷酸,其碱基组成与它们的靶序列是互补的。 但是在实际应用中, 存在反义寡核苷酸容易被核酸酶降解、对 特定靶位点的识别不够好、有一定毒性等问题,所以要对适配体 中的核苷酸进行了各种各样的化学修饰。修饰位点一般在碱基、 磷酸骨架等。★
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是在反义核苷酸链的作用基础上发展来的。随机核苷酸链作用的靶序列除 了核酸外还可以是蛋白质、有机小分子等。随机核苷酸链一般比反义核苷
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核酸适体的应用 ▲在蛋白质组学的研究中，用aptamer制备成的核
酸配基阵列更是具有抗体芯片和2-D胶不可比拟 的优势，成为备受青睐的一项工具.

南昌大学信息工程学院
Information school of nanchang university
第3页/共19页 @骑着炮弹进城作品
二）核酸适配体的特点
（1）适配体的分子结构：其是一种短链DNA或RNA序列 （2）适配体与靶物质的结合基础：核酸分子形成的特定三 维结构 （3）适配体对靶分子有特异性和亲和力 （4）适配体有易修饰性和稳定性
目录
核酸适配体的简介 核酸适配体在生化分离中的应用 核酸适配体在检测中的应用
展望
南昌大学信息工程学院
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第1页/共19页 @骑着炮弹进城作品
一、简介
一）基本概念
1、核酸适体(Aptamer) 是经体外筛选技术( SELEX) 筛选出
的能特异结合蛋白质或其它小分子物质的寡聚核苷酸片段，对 可结合的配体有严格的识别能力和高度的亲和力。
南昌大学信息工程学院
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第2页/共19页 @骑着炮弹进城作品
2、 核酸适体的筛选技术被称为“配体指数富集系统进化”（SELEX)，它是以 组合化学技术、PCR技术以及基因克隆测序技术等为基础的整合技术。
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第8页/共19页 @骑着炮弹进城作品
基于适体的微流体萃取的原理
AMP的分子构型
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AMP适配体的化学构型 第9页/共19页 @骑着炮弹进城作品
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