分子生物学研究技术
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分子生物学研究中常见的实验技术概述分子生物学是现代生物学研究的一个重要领域,它对生物的分子结构、功能和遗传表达等方面进行了深入的探究。
分子生物学的研究实验技术十分复杂和繁琐,但也是该领域成功进行研究和取得重大成果的必要手段。
本文将从PCR、基因克隆、蛋白质表达等多个方面,为读者概述分子生物学研究中常见的实验技术。
一、PCR技术PCR技术是分子生物学研究中最为重要的实验技术之一,其全称是聚合酶链式反应(polymerase chain reaction)。
PCR可以扩增DNA片段,从而使其更容易进行分析,是现代生物学和医学研究的重要基础。
PCR背后的主要技术是DNA复制,尤其是DNA双链的分离和单链的合成。
PCR技术发明后不久,在医学诊断、犯罪学鉴定、基因克隆和进化生物学等领域中就具备了重要的应用。
二、基因克隆基因克隆是分子生物学研究中另一个十分重要的实验技术。
基因克隆指的是将遗传物质的特定区域复制到载体DNA或病毒DNA中,然后再将其插入到宿主细胞中重新组装的过程。
基因克隆最常用的载体是质粒pBR322,其能合成产生抗生素解毒酶,这种抗生素成为已知的大部分细菌所不能耐受的抗生素,这就使得具有质粒pBR322的细胞成为极为重要的参照物。
基因克隆技术是生物工程、生物医学和农业等领域中的一项重要技术,其潜力在许多应用领域中是不可替代的。
三、基因测序基因测序是分子生物学领域中使用广泛的技术之一,其主要功能是破译DNA的序列。
基因测序技术包括许多不同的步骤,从DNA提取和分离,到测序反应的设计和执行。
其中,DNA测序主要采用Sanger法、454 Pyrosequencing法、Illumina平台等多种技术,它们分别以不同的优势和的限制来优化测序结果和运行成本。
基因测序技术在医学、生物学、遗传学和医药研究等领域中都具有广泛应用。
四、限制性酶切限制性酶切是分子生物学研究中常见的一项实验技术,它是通过专一性的内切酶来切割双链DNA,形成特定的切点和切端。
分子生物学技术是生物学领域中的重要工具,广泛应用于基础研究、医学诊断、药物研发等领域。
以下是常用的分子生物学技术及其原理和应用:1. PCR技术:PCR(聚合酶链式反应)是一种体外扩增DNA的方法,基本原理是通过DNA聚合酶酶在体外模拟DNA的复制过程,从而快速扩增目标DNA片段。
PCR技术在基因克隆、基因检测、DNA指纹分析等领域有着广泛的应用。
2. 基因克隆技术:基因克隆是将感兴趣的DNA片段插入到载体DNA 中,构建重组DNA分子的过程。
通过基因克隆技术可以获得大量目的基因的DNA序列,用于研究基因功能、表达调控等方面。
3. 蛋白质表达与纯化技术:蛋白质表达技术是将外源基因导入宿主细胞中,使其表达目的蛋白质的过程。
通过蛋白质表达与纯化技术,可以获得大量纯净的蛋白质样品,用于研究蛋白质结构、功能等。
4. 基因编辑技术:基因编辑技术包括CRISPR-Cas9系统、TALENs和ZFNs等,可以实现对基因组特定区域的精准编辑。
基因编辑技术在疾病治疗、植物育种等领域有着巨大的潜力。
5. RNA干扰技术:RNA干扰是一种通过RNA介导的基因沉默机制,可使目标基因的mRNA水平下降,从而抑制基因表达。
RNA干扰技术在基因功能研究、疾病治疗等方面具有重要应用价值。
6. 蛋白质亲和纯化技术:蛋白质亲和纯化技术利用蛋白质与其结合物质之间的特异性相互作用,实现对目标蛋白质的选择性富集和纯化。
该技术在药物筛选、蛋白质相互作用研究等领域有着广泛应用。
7. 基因芯片技术:基因芯片是一种高通量的生物芯片技术,可同时检测上千个基因的表达水平。
基因芯片技术广泛应用于基因表达谱分析、疾病诊断、药物研发等领域。
8. 蛋白质组学技术:蛋白质组学技术主要包括蛋白质质谱分析、蛋白质组芯片等,用于研究蛋白质在生物体内的表达水平、翻译后修饰等。
蛋白质组学技术在疾病诊断、药物靶点鉴定等方面有着重要应用。
以上是常用的分子生物学技术及其原理和应用。
分子生物学的方法和技术随着科技的不断进步,人们对于分子生物学的研究也越来越深入。
分子生物学是研究生物分子结构、功能及其相互作用的一门学科。
它在疾病诊断、基因工程、药物研究开发等领域都有着广泛的应用。
在分子生物学研究中,有很多的方法和技术可以用来解决问题,下面我们就一起来了解一下。
1. PCR技术PCR,即聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction),是一种能够在试管中扩增DNA的技术。
它是创造性的方法,也是分子生物学领域中最重要的技术之一。
PCR技术在DNA的克隆、基因突变分析、DNA测序和基因表达分析等方面都有着广泛的应用。
PCR技术不仅能够扩增某一个基因的DNA序列,还可以同时扩增多个基因。
2. DNA芯片技术DNA芯片(DNA microarray)技术是一种高通量的基因表达分析技术。
它采用了DNA探针上的互补逆序列来检测样品中的RNA的含量。
DNA芯片技术可以同时检测大量基因的表达水平,从而了解集体基因表达模式的变化。
这种技术在肿瘤、遗传病、心脑血管疾病等方面的研究中都有着广泛的应用。
3. 蛋白质质谱技术蛋白质质谱技术是一种用来分析蛋白质结构和功能的技术。
这种技术通过分析样品中的蛋白质,可以了解蛋白质的分子量、结构、功能等信息。
它是基于分子重量差异和氨基酸序列的分析方法。
蛋白质质谱技术在药物研发、代谢组学、蛋白质组学等方面的应用日益广泛。
4. 基因敲除技术基因敲除技术是一种用来破坏特定基因并研究这些基因功能的技术。
该技术通过利用针对该基因的RNA,以及CRISPR/Cas9蛋白质等工具,来破坏特定的基因。
基因敲除技术在遗传学、肿瘤学、药物研发等领域都有着广泛的应用。
5. 单细胞测序技术单细胞测序技术是一种可以针对单个细胞的基因组或转录组DNA测序技术。
这种技术可以检测一个基因在一个单独的细胞中的表达,从而了解细胞的类型和功能。
它在免疫学、发育学、神经科学等领域的研究中都有着广泛的应用。
细胞分子生物学研究中常用的技术和方法细胞分子生物学是指研究细胞内发生的生物分子互作及其调控的学科。
随着生命科学技术的不断发展和完善,许多技术和方法得以应用于细胞分子生物学的研究中。
本文将从多个方面介绍细胞分子生物学研究中常用的技术和方法。
一、基因克隆技术基因克隆技术是一种常用的细胞分子生物学研究方法。
它可以通过将感兴趣的DNA序列插入载体DNA上,构建含有特定目的基因的重组DNA,最终将重组DNA引入宿主细胞中来研究某一基因的生物学功能。
基因克隆技术的核心是重组DNA技术,其中最常用的重组DNA方法包括限制性内切酶切割、DNA连接、转化及放大等步骤。
特别是在近年来的分子克隆技术中,基因编辑技术的应用使得基因克隆技术更加得到精细化和精确化。
二、蛋白质结构分析技术蛋白质是生物体中极其重要的分子之一,其结构对蛋白质的生物学功能有着至关重要的作用。
蛋白质的功能在很大程度上取决于其三维结构,因此蛋白质结构的研究是细胞分子生物学的重要研究领域。
蛋白质结构分析技术包括X射线晶体学、核磁共振、电子显微镜等。
其中,X射线晶体学是目前分析蛋白质最为常用的方法之一,其原理是利用X射线的衍射来确认蛋白质的三维结构。
三、荧光素酶标记技术酶标记技术是研究酶在细胞中的分布和功能的重要方法,其中荧光素酶标记技术则成为近年来应用最广泛的方法之一。
荧光素酶由日本学者O. Shimomura于1962年首次发现,可以发出明亮的荧光,被广泛应用于生物学研究中。
目前,荧光素酶标记技术被用来研究蛋白质的定位和运动等生物学过程,其原理是将荧光素酶标记的免疫球蛋白等物质与荧光素底物结合,从而通过荧光显微镜来研究生物分子的动态变化。
四、蛋白质互作筛选技术蛋白质在细胞中的互作是细胞分子生物学研究的重要问题之一。
蛋白质互作筛选技术则可以用来鉴定蛋白质之间的相互作用关系。
目前常见的蛋白质互作筛选技术包括酵母双杂交法、共免疫共沉淀、荧光共聚焦显微镜等。
分子生物学实验技术分类分子生物学实验技术是现代生物学研究中不可或缺的一部分,它涉及到对生物体内分子结构、功能和相互作用的研究。
这些实验技术在基础科学研究、医学诊断和药物研发等领域发挥着重要作用。
在分子生物学实验技术中,根据其应用和原理可以进行分类,主要包括以下几类:1. 基因克隆技术,基因克隆技术是分子生物学研究中常用的技术之一,它包括DNA片段的定向克隆、质粒构建、DNA序列分析等。
通过基因克隆技术,研究人员可以将感兴趣的基因或DNA片段放入适当的载体中,进行进一步的研究和应用。
2. 蛋白质分离和纯化技术,蛋白质是生物体内重要的功能分子,其结构和功能的研究对于理解生物学过程至关重要。
蛋白质分离和纯化技术包括凝胶电泳、亲和层析、离子交换层析等方法,可以将混合的蛋白质样品分离并得到纯净的蛋白质。
3. 核酸分离和检测技术,核酸是生物体内的遗传物质,包括DNA和RNA。
核酸分离和检测技术包括DNA/RNA提取、聚合酶链式反应(PCR)、原位杂交等方法,可以用于检测和分析生物体内的核酸序列。
4. 基因组学和转录组学技术,基因组学和转录组学技术是对生物体内所有基因组和转录组的研究,包括全基因组测序、RNA测序、ChIP-seq等方法,可以帮助研究人员全面了解生物体内基因的组成和表达模式。
5. 蛋白质-核酸相互作用技术,蛋白质和核酸之间的相互作用对于细胞内的生物学过程至关重要。
蛋白质-核酸相互作用技术包括免疫共沉淀、荧光共聚焦、电泳迁移变性等方法,可以帮助研究人员研究蛋白质和核酸之间的相互作用。
以上是分子生物学实验技术的一些分类,这些技术的不断发展和创新为生物学研究提供了强大的工具,也推动了生物医学领域的进步。
在未来,随着技术的不断进步,分子生物学实验技术将继续发挥重要作用,为人类健康和生命科学研究带来更多的突破和进展。
分子生物学实验技术
第一篇:PCR技术
PCR(聚合酶链反应)是一种基于体外体内 DNA 复制的技术。
PCR 技术广泛应用于分子生物学、生物医学研究、医学诊断、生物技术等领域。
在 PCR 中,核酸模板、引物、聚合酶和反应缓冲液是必不可少的组成部分。
PCR 引物是在特定位置的 DNA 片段,用于诱导聚合酶模板 DNA 的扩增。
聚合酶通过催化模板 DNA 在 DNA 引物的引导下合成相应的 DNA 片段,产生大量的重复 DNA 片段。
PCR 是一种快速、高效、灵敏的 DNA 分析技术,可以对非常小的样本进行扩增。
PCR 的操作流程如下:
1.取得合适的 DNA 样品。
2.准备 PCR 反应体系,包括 PCR 反应缓冲液、聚合酶、DNA 模板和引物。
3.用 PCR 机进行程序设定和反应。
4.检查 PCR 反应产物,包括 PCR 产物的带型和验证PCR 产物的特异性和纯度等。
PCR 的应用
1.DNA 序列鉴定以及 DNA 序列变异检测。
2.基因表达分析、基因定量、等位基因分析等基因功能研究操作。
3.分子诊断,可以根据染色体、基因、蛋白质等材料进行分析。
4.农业和畜牧业生物工程的研究。
优点:
PCR 反应时间逐渐缩短,灵敏度高,重现性好,稳定性强。
PCR 技术可以在非常小范围内进行 DNA 分析,并可以处理复杂的实验体系。
缺点:
PCR 技术还有一些局限性,比如需要合理设计引物,需要准确的温度控制,需要恰当的试剂,且对样品的纯度和净化度有严格的要求。
分子生物学技术的研究及应用生命科学已经成为了当今人们关注的焦点之一。
在这个领域里,分子生物学技术成为了研究和解析生命功能的关键工具之一。
分子生物学技术是指一系列可以利用DNA,RNA和蛋白质等分子的特性和相互作用,对这些分子进行分析、决解和操作的技术手段。
本文将对分子生物学技术的主要研究方向和应用进行探讨,并且介绍其在生命科学和医学领域的重大贡献。
分子生物学技术的主要研究方向1. 基因组分析:基因组分析是根据高通量技术(例如基因芯片和下一代测序)对DNA序列进行完整的测序、解读和诠释。
这项技术目前已经成为了生命科学和医学领域中的一项基础性技术,可以帮助科学家深入了解基因组的复杂性和生命过程的本质。
2. 转录组分析:转录组分析是对RNA样品的高通量分析,以评估不同组织和生物中的各种基因的表达水平。
这项技术可以标识和描述基因的可变性,以及RNA样品中的异质性。
这项技术不仅可以用于研究代谢通路和基因表达,还可以用于找到新的生物标记物,以诊断和治疗不同疾病。
3. 蛋白质组分析:蛋白质组分析是指对由细胞表达的所有蛋白质的数量和性质进行全面测定和分析的技术。
该技术可以帮助研究人员了解蛋白质互作的性质,发掘许多当前尚未被发现的新的生物标记物或是潜在的医疗靶点。
这项技术在癌症等疾病的预测、诊断和治疗等方面具有广泛的应用。
4. 单细胞分析:单细胞分析是用于在单个细胞水平上进行深入分析的技术,旨在了解全部种群的异质性和细胞之间/内部的功能差异。
这项技术对研究器官发育、神经转化、癌症进展等的各个方面都有重要影响。
分子生物学技术的主要应用1. 临床诊断:分子生物学技术在临床诊断和药物治疗方面已经带了很大的变革。
例如,基于PCR法技术能够获得微量的DNA物质,并且在相当小的标本中检测病原体的存在,而且它高度准确、灵敏、耗时短等特点。
RNAi技术和基因治疗技术也已经成为了多种疾病的治疗新方法,如肿瘤、自身免疫病等。
2. 新药发现:分子生物学技术的进步也正在改变我们发现新药物的方式。
分子生物学的研究方法分子生物学是生命科学领域中的重要分支,研究生物大分子(如DNA、RNA、蛋白质等)的结构、功能及其在生物体内的相互作用关系。
分子生物学的研究方法随着技术的不断进步,越来越高效、精准。
本文将介绍几种常见的分子生物学研究方法。
1. PCR技术PCR技术是分子生物学中最常用的研究方法之一。
PCR技术简单来说就是以DNA为模板,通过循环加热和降温的方式使DNA 分离成两条单链,并利用DNA聚合酶合成新的DNA分子。
通过PCR技术可以扩增目标DNA片段,为其他分子生物学研究提供了重要的基础。
PCR技术的具体操作是:首先选择适当的引物,引物是一段长度为15~30个核苷酸的单链DNA,与目标DNA上的两端互补,可用来定向扩增DNA。
然后将待扩增的DNA样品与引物混合,加入适当浓度的DNA聚合酶和反应缓冲液,反复加热降温,反应若干个周期后,就可以得到扩增的DNA产物。
近年来,PCR技术不断发展,出现了许多高级变体,如RT-PCR技术和qPCR技术等。
这些技术在分子生物学、医学以及疾病诊断等领域得到了越来越广泛的应用。
2. 质谱技术质谱技术是一种分析化学技术,用于测定化合物的分子量、化学式以及数量等信息。
在分子生物学中,质谱技术主要用于分析蛋白质和核酸的结构和功能。
质谱技术的基本原理是将待测样品中的分析物(如蛋白质、核酸等)转化成气态或溶液状态下的离子,并利用质谱仪测定离子的质荷比。
通过离子的质谷比可以确定分析物的分子量、化学式以及数量等信息。
质谱技术的应用范围非常广泛,包括蛋白质组学、代谢组学以及疾病诊断等领域。
随着技术的不断进步,质谱技术也变得更加高效、精准,未来将有更多的应用。
3. 基因编辑技术基因编辑技术近年来获得了长足发展,它可以通过将基因序列中的单个碱基替换、插入或删除,来打造定制化的基因组序列。
这种技术有巨大的应用潜力,可以用于人类基因疾病的治疗以及植物、动物品种改良等领域。
基因编辑技术最常用的手段是CRISPR-Cas9系统,它是一种通过结合RNAs和酶分子来定向剪切DNA的系统。
分子生物学的实验技术【分子生物学的实验技术】分子生物学作为现代生物科学领域的重要组成部分,以其独特的实验技术为研究人员提供了许多强有力的工具。
本文将对分子生物学中常见的实验技术进行介绍,包括DNA提取、PCR扩增、凝胶电泳、克隆和测序等。
一、DNA提取DNA提取是分子生物学研究的第一步,也是最基本的实验技术之一。
DNA提取的目的是从生物样本中分离出DNA,并纯化得到高质量的DNA溶液,以便后续实验使用。
常用的DNA提取方法有酚/氯仿法、离心柱法和磁珠法等。
酚/氯仿法是一种传统的DNA提取方法,它利用酚和氯仿的不同密度分离DNA。
首先,将生物样本与裂解缓冲液混合并加入酚/氯仿混合液,通过离心分离出DNA在上层的细胞碎片,然后进行酚/氯仿再萃取和乙醇沉淀,最后得到纯化的DNA。
离心柱法是一种高效的DNA提取方法,它利用离心柱上的纤维素膜或硅胶膜对DNA进行捕获和纯化。
在这种方法中,生物样本与裂解缓冲液混合后,加入离心柱进行离心,DNA能够通过纤维素膜或硅胶膜的作用被固定,而其他杂质则被洗脱掉,最后用纯化缓冲液洗脱得到高质量的DNA。
磁珠法是一种快速、高通量的DNA提取方法,它利用表面修饰的磁珠对DNA进行特异性捕获。
在这种方法中,生物样本与裂解缓冲液混合后,加入磁珠混悬液,并利用磁力使磁珠与DNA结合,然后用磁力将磁珠与DNA一起沉淀到管壁上,洗脱杂质后得到纯化的DNA。
二、PCR扩增PCR(聚合酶链式反应)是一种用于体外扩增DNA的技术,通过反复的循环性温度变化,可以扩增特定的DNA片段。
PCR由于其高度敏感和高效性,被广泛应用于基因分型、基因定量、基因突变分析等领域。
PCR反应的基本组成包括DNA模板、引物、聚合酶、四种脱氧核苷酸和缓冲液。
首先,将DNA模板与引物、脱氧核苷酸和缓冲液混合,并添加聚合酶,然后进行多次温度循环,包括变性、退火和延伸等步骤,从而使DNA模板经过反复扩增,最后得到目标DNA片段的数量大幅增加。
分子生物学常用技术分子生物学是现代生物学研究的一个重要领域,通过对细胞分子结构和功能的研究,为生命科学的进一步发展提供了重要的思路和手段。
分子生物学常用技术是在研究这一领域中必不可少的工具,下面我将从不同角度介绍这些技术。
一、DNA 提取技术DNA 提取是分子生物学中的基本技术之一,通常用于从生物样品中提取纯净的 DNA。
提取后的 DNA 可以用于 PCR 扩增、基因测序、构建谱系树和基因克隆等研究。
常用的 DNA 提取方法包括:SDS 法、酚-氯仿法、纯物直提法、磁珠提取法等。
二、PCR 扩增技术PCR 扩增技术是一种高效、快速、精确的 DNA 复制技术,它可以将少量模板 DNA 扩增到数百万份,是分子生物学领域中最常用的技术之一。
PCR 扩增实验包括:反应体系的准备、扩增程序的设置、扩增产物的分离、测序和定量分析等步骤。
三、蛋白质电泳技术蛋白质电泳技术是一种将蛋白质分离、纯化、鉴定和定量的常用技术。
常见的蛋白质电泳实验包括:SDS-PAGE,氨基酸序列鉴定,二维凝胶电泳(2-DE)等。
蛋白质电泳技术可用于研究生物体内蛋白质的分布、结构、功能和相互作用关系。
四、基因编辑技术基因编辑技术是一种新兴的分子生物学技术,可用于修改细胞或生物体的基因组序列。
最常用的基因编辑技术是 CRISPR-Cas9 技术,它基于靶向特定 DNA 序列的小RNA和 Cas9 蛋白的结合,从而在特定的位置切割 DNA 分子,实现基因组修饰。
基因编辑技术在农业、医药、生物研究等领域具有广泛的应用前景。
五、RNAi 技术RNAi 技术是一种利用 RNA 干扰(RNA interference)机制抑制基因表达的技术。
RNAi 技术可以通过向细胞中导入或合成RNA 分子,干扰靶向基因的 mRNA 转录和翻译,从而抑制靶向基因的表达。
使用 RNAi 技术可研究基因功能、探索新型药物和开发生物技术等领域。
六、基因测序技术基因测序技术是一种将 DNA 或 RNA 分子序列确定下来的技术。
分子生物学研究技术Modul e 1:分子生物学研究技术cDNA文库cDNA文库,代表了生物体某一器官或组织mRNA中所有的或绝大部分的遗传信息。
其构建过程总共有5个步骤(5项技术):1、总RNA 的提取;2、mRNA的纯化;3、cDNA的合成;4、cDNA文库构建;5、基因文库筛选。
详细:1、总RNA的提取:目前常用的提取方法是异硫氰酸胍-苯酚提取法(Trizol提取法),提取步骤:(1)首先用液氮研磨材料成匀浆,加入Trizol试剂,进一步破碎并溶解细胞;(2)加入氯仿抽提,离心,收集含有RNA的水相;(3)用异丙醇沉淀,初步纯化RNA,获得样品用于下一步mRNA的纯化;(PS:实验中还常将含有RNA的细胞破碎物液通过硅胶膜纯化柱后,再通过低盐浓度下从硅胶膜上直接洗脱RNA,获得纯度较高的总RNA);总RNA的浓度、纯度测定:通过分光光度计测其OD260和OD280值,OD260为1时相当于RNA总量为40μg/ml;而OD260/OD280的比值如果在1.8~2.0之间,则表示所提取的RNA纯度较好。
2、mRNA的纯化:纯化原理,将真核细胞的mRNA分子具有5‘端帽子(m7G)和3’端poly (A)尾巴的特征结构,作为提取时的选择性标记。
纯化提取方法:常用寡-纤维素柱层析法获,该方法利用mRNA3‘末端的poly(A)尾巴的特点,当RNA流经寡-纤维柱时,在高盐缓冲液的作用下,mRNA或特异性结合到柱子上,之后再用低盐溶液洗脱mRNA,经过两次层析后可获得较高纯度的mRNA。
3、cDNA的合成:利用RT-PCR技术,常以oligo(dT)为引物,甲基化的dCTP(保证新合成的cDNA链被甲基化,防止构架克隆时被限制性内切酶切割)。
合成基本过程:以mRNA为模板链,在逆转录酶的催化下以甲基化dCTP为原料合成第一条cDNA链;之后再以第一条cDNA 链为模板,在DNA聚合酶催化下合成第二条cDNA(常用RNase H切割mRNA-cDNA杂链中的mRNA序列所产生的小片段为引物合成的第二条cDNA片段,再同过连接酶的作用连接成完整的DNA链。
(PS:最后,cDNA两端应加上不同内切酶所识别的接头序列,保证所获得的cDNA具有方向性)4、cDNA文库的构建:由于cDNA的长度一般为0.5~8Kb,所以常用质粒载体和噬菌体类的载体便能用于承载cDNA。
基本过程:将合成的cDNA连接到特定的载体上,然后将载体转入宿主细胞(一般为大肠杆菌),然后筛选阳性克隆,最终获得cDNA文库。
PS:一般而言,cDNA文库的载体选择要根据文库的用途来确定,例如Uni-zap XR载体是一种噬菌粒载体,具备噬菌体的高效性和质粒载体系统可利用蓝白斑筛选的便利,可容纳0~10kbDNA片段插入。
5、基因文库筛选:是指通过某种特殊方法从基因文库中鉴定出含有所需要的重组DNA分子的特定克隆的过程。
目前主要的筛选方法有:核酸杂交法、PCR筛选法和免疫筛选法。
核酸杂交法(最常用的筛选方法之一):(1)将圆形硝酸纤维素膜放在含有琼脂培养基的培养皿表面,将待筛选的菌落从其生长的平板上转移到硝酸纤维素膜上,后进行适当的温育(同时保留原菌板作为对照。
)(2)取出已长有菌落的硝酸纤维素膜,用碱液处理,裂解细菌并使DNA 变性;(3)接着用蛋白酶K处理硝酸纤维素膜上的蛋白质,形成菌落DNA印迹;(4)80℃烘烤滤膜,将DNA固定在膜上;(5)将滤膜与放射性同位素标记的DNA或RNA探针杂交,通过放射自显影显示杂交结果。
(X射线底片上显黑色斑点的就是试验中寻找的目的克隆)(6)通过比对显影的结果,可在对应的原菌板上获得相对应的克隆。
PCR筛选法:使用前提,已知足够的序列信息并获得基因特异性引物。
基本过程:(a)将整个文库(以质粒或菌落的形式均可)保存到多孔培养板上;(b)用设计好的目的基因探针对每个样孔进行PCR筛选,鉴定出阳性孔;(c)把每个阳性孔中的克隆在稀释到次级多孔板中进行PCR筛选。
重复以上程序,直到鉴定出于目的基因对应的单个克隆为止。
免疫筛选法:基本步骤与核酸杂交检测类似,主要过程:先将菌落或噬菌斑影印到硝酸纤维素膜上,再原位溶解菌落释放抗原蛋白,后用抗体与固定了抗原的膜杂交,抗原抗体结合后,再用标记好的二抗与之反应,最后通过对标记物的检测便可找到阳性克隆。
基因组DNA文库的构建基因组DNA文库:是指把某种生物的基因组DNA切成适当大小,分别与载体结合后导入微生物细胞,所形成的所有DNA序列的克隆汇总。
应用:1、分离特定的基因片段;2、分析特定的基因结构;3、研究基因表达调控;4、构建全基因组物理图谱和全基因组序列测定。
主要过程:1、提取样品DNA,将所提取的DNA制备成大小适合的随机DNA片段2、体外将这些DNA片段与适当的载体连接成重组子3、将重组子转化到大肠杆菌或其他受体细胞4、从转化克隆群中筛选出含有靶基因的阳性克隆。
基因组文库的基本要求:必须具有一定的代表性和随机性,以保证能从文库中筛选到某个特定基因。
提高基因组文库代表性的策略:1、用机械切割法或限制性内切核酸酶切割法随机断裂DNA,保证克隆的随机性;2、增加文库重组克隆的数目,以提高覆盖基因组的倍数。
实例:一般常用限制性内切酶部分消化法和ƛ噬菌体载体来构建基因文库,具体:①提取真核基因组DNA,用可识别4个核苷酸的限制性内切核酸酶Sau3A 部分消化基因组DNA,②消化的产物经过琼脂糖凝胶电泳或蔗糖梯度离心,收集15~20kb范围的片段;④同时用BamH I消化噬菌体载体(Sau3A和BamH I是同尾酶,前者产生的片段可插入后者切割的缺口);⑤用T4连接酶将载体与DNA片段相连接,形成重组子;⑥体外包装后用重组噬菌体侵染大肠杆菌受体细胞;产生噬菌斑,组成包含该真核生物基因组绝大部分序列的DNA文库。
酵母杂交系统1、酵母单杂交系统:原理:将已知的特定顺式作用元件构建到最基本启动子(minimal promoter,Pmin)的上游,把报告基因连接到Pmin下游;然后将编码待测转录因子cDNA与已知酵母转录激活域(AD)融合表达载体导入酵母细胞,该基因产物如果能够与顺式作用元件相结合,就能激活Pmin启动子使报告基因表达。
作用:(1)用于确定某个DNA分子与某个蛋白质分子之间是否存在相互作用;(2)用于分离编码结合于特定顺式调控元件或其他DNA位点的功能蛋白编码基因;(3)验证反式转录调控因子的DNA结合域;(4)准确定位参与特定蛋白质结合的核苷酸序列。
2、酵母双杂交系统:原理:利用酵母细胞转录调控因子具有组件式结构的特征,即该种蛋白由两种相互独立的结构域组成(DNA结合结构域-BD;转录激活结构域-AD),转录因子要发挥功能需要两种蛋白相连接。
实验基本过程:首先运用基因重组技术把编码已知蛋白的DNA序列连接到带有酵母转录调控因子BD编码区的表达载体上;然后,导入酵母细胞中使之表达带有DNA结合域的杂合蛋白,与报告基因上游的启动调控区域结合作为“诱饵”来捕获与已知蛋白相互作用的基因产物;再然后,将已知的编码AD的DNA分别与带筛选的cDNA文库中不同插入片段相连接,获得AD“猎物”载体去转化含有“诱饵”的酵母细胞;一旦,酵母细胞中表达的“猎物”蛋白与“诱饵”蛋白相互作用,不同转录调控因子的AD和BD就会被牵引靠拢,进而激活报告基因的表达。
蛋白质相互作用技术1、等离子表面共振技术(SPR)原理:该技术是将诱饵蛋白结合于葡聚糖表面,将葡聚糖层固定于纳米级厚度的金属膜表面,当有蛋白混合物进过时,如果有蛋白同诱饵蛋白发生相互作用,那么两者的结合将会使金属膜表面的折射率上升,从而导致共振角度改变;而共振角度改变与该处蛋白质浓度成正比关系,由此检测蛋白质之间的相互作用。
优点:不需要标记物和染料,安全、灵敏、快速还可做定量分析。
缺点:需要专门的等离子表面共振检测仪器。
2、免疫共沉淀技术(co-immuno precipitation,CoIP)基本原理:该技术核心是通过抗体来特异性识别候选蛋白。
基本过程:首先,将靶蛋白的抗体通过亲和反应连接到固体基质上,再将可能与靶蛋白发生相互作用的大筛选蛋白加入反应体系中,用低离心力沉淀或微膜过滤法在固定基质和抗体的共同作用下将蛋白复合物沉淀到试管底部或微膜上。
如果靶蛋白与带筛选蛋白发生了相互作用,则这个带筛选蛋白就会通过靶蛋白与抗体和固体基质相互作用而被分离出来。
3、GST及GAD融合蛋白沉降技术基本原理:该技术是利用GST对谷胱甘肽偶联的琼脂糖球珠的亲和性,从混合蛋白质样品中纯化得到相互作用的蛋白质。
应用:1、确定探针蛋白与未知蛋白间的相互作用;2、确定探针蛋白与某个已知蛋白之间的相互作用。
基本过程:将GST与探针蛋白相结合,然后与谷胱甘肽-琼脂糖球珠、待测蛋白混合物一起在4℃条件下反应;离心,收集沉淀物;之后用SDS-PAGE分析。
4、荧光共振能量转移法(FRET)—细胞内蛋白质相互作用研究方法常用探针:荧光蛋白、传统有机染料和镧系染料。
研究蛋白质间相互作用时,FRET一般与荧光成像技术联用,将蛋白标记上探针,当蛋白质之间不发生相互作用时,其相对距离较大,无荧光共振能量转移现象,而有蛋白质相互作用时,由于相对距离小,则会出现荧光共振能量转移现象,该过程可直接根据成像照片色彩变化观察并记录。
5、噬菌体展示技术噬菌体展示技术是将基因表达产物与亲和选择相结合的技术,其基本原理是将编码“诱饵”蛋白的DNA片段插入噬菌体基因组,并使之与噬菌体外壳蛋白编码基因相融合。
重组的噬菌体在侵染大肠杆菌后,复制形成大量带有杂合外壳蛋白的噬菌体颗粒,这样便可直接用于捕获靶蛋白库中与“诱饵”蛋白相互作用的蛋白质。
DNA-蛋白质相互作用研究技术染色质免疫共沉淀(chromatin immuno precipitation,ChIP)—研究活体细胞内染色质DNA与蛋白质相互作用主要实验流程:1、在活细胞状态下固定蛋白质-DNA复合物,并通过超声波或酶处理将其随机切断为一定长度的染色质小片段;2、然后通过抗原抗体的特异性识别反应,沉淀该复合物,从而富集与目的蛋白质相结合的DNA片段;3、最后通过对目的片段的纯化及PCR检测,获得该蛋白与DNA相互作用的信息(DNA序列特征、位置、结合时间、亲和程度以及基因表达的影响)凝胶滞缓实验(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)—体外分析DNA与蛋白质的相互作用基本原理:蛋白质与DNA结合后将大大增加相对分子质量,而凝胶电泳中DNA朝正电极移动的距离与其相对分子质量的对数成正比,因此,与蛋白质形成复合物的DNA会由于受阻滞而跑得慢。