第四章 目的基因的制备、连接、导入与基因文库的构建(ye)
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基因组文库构建的基本过程构建基因组文库,听起来是不是有点高大上?其实啊,这个过程就像是做一碗丰富的杂烩,里面有各种各样的成分,味道可好了。
今天就让我们轻松愉快地聊聊这个过程,从头到尾都不复杂,保证让你听完后恍若领悟了宇宙的奥秘!1. 基因组的准备首先,咱们得有“食材”,也就是目标基因组。
想象一下,像个侦探一样,你得先找到你要研究的生物,这可能是一只可爱的青蛙,或者一株神秘的植物。
然后,从这些生物体中提取DNA,这一步就像是把青蛙放在水里,慢慢观察它的变化。
提取DNA的过程其实也没那么神秘,简单来说,就是用一些化学试剂把细胞里的DNA分离出来。
就像剥蒜一样,简单又有效。
接下来,得把提取的DNA切割成小片段。
这就好比在厨房里把食材切成小块,方便后面的烹饪。
这个切割的过程,通常用一些特殊的酶,听上去高端,但实际上就是让DNA变得易于处理。
你可能会想,这么多小块到底怎么存起来呢?别急,接下来就要介绍基因组文库的“容器”了。
2. 构建文库2.1 载体的选择在我们的基因组文库中,载体就像是一个个小小的运输箱,专门用来存放那些切割好的DNA片段。
这里面有各种各样的选择,最常见的就是质粒,这种小圆圈状的DNA 能在细胞中独立复制,真是个省心的好伙伴!当然,也有其他的载体选择,比如病毒载体,听起来就有点神秘,实际上它们也只是利用病毒的特性来运送我们的DNA而已。
2.2 转化过程有了载体后,咱们就可以把这些小DNA片段装进去,进行转化了。
转化就像是给每个小箱子上锁,把它们装上货车,准备运输到指定地点。
通常我们会把这些装有DNA的载体放入细胞中,等待它们“安家落户”。
这一步可有讲究了,要控制好温度和环境,让细胞在“舒适”的状态下接纳这些新朋友。
3. 筛选与鉴定3.1 筛选一旦我们的载体和DNA片段都进了细胞,接下来就是筛选这些“小箱子”了。
这一步可以想象成是在参加一个聚会,大家都是陌生人,但你只想和那些有趣的、能引起你兴趣的人交朋友。
第四章目的基因的制取内容提要•目的基因的制取策略•鸟枪法制取目的基因•物理化学法分离目的基因•化学合成基因•反转录合成DNA第一节目的基因制取的策略一、外源基因与目的基因基因工程主要是通过人工方法分离、改造、扩增并表达生物的特定基因,从而进行遗传研究或是获得表达产物。
通常我们把插入载体的DNA片段称为“外源基因”;将那些已被或准备要被分离、改造、扩增或表达的DNA片段称为“目的基因”。
原核细胞含有上千个基因,真核细胞基因组内的基因数目更是庞大。
目的基因一般都很小,都仅由几千或几百甚至更少的碱基对组成(人生长激素释放抑制因子的基因仅有42bp)。
要想获得某个特定的目的基因,必须对其性质、结构有所了解,根据其特点来制定分离方案。
二、目的基因制取的策略目的基因制取的策略可分为直接制取和间接制取。
一般来说,大部分低等生物基因组的碱基序列已测定,可以直接制取目的基因(确切定位)。
对于高等哺乳动物来说,目的基因在DNA上无法定位,只能间接制取。
获取目的基因的方法:1、直接制取法:以机械的方法或是限制性内切酶对总DNA进行切割,再直接分离特点位点的DNA分子。
2、逆转录法(互补cDNA法):以RNA为模板,逆转录合成cDNA。
缺点是cDNA中不含天然基因的内含子。
3、PCR扩增法:对于含极微量mRNA的细胞大多采用PCR扩增,再进行目的基因的制取。
4、鸟枪法(散弹法):可快速和高纯度地从单拷贝或多拷贝基因中筛选获得天然的目的基因。
5、人工化学合成法。
6、其它方法:mRNA差异显示法、限制性片段长度多态性探针技术等。
目前,真核基因,利用DNA合成仪合成目的基因的成本较高;利用cDNA文库获得目的基因需大量前期工作;直接以生物细胞染色体DNA为模板可获得目的基因,但模板的扩增会产生非特异性产物;一般通过构建完整的基因文库,再从文库中“钓取”出目的基因。
第二节鸟枪法制取目的基因一、“鸟枪法”的概念“鸟枪法”是指将基因组按染色体分开后,将它全部打乱,切成碎片,进行随机测序,测序后再将它们拼接起来的方法。
基因工程复习资料第一章核酸的制备1.主要步骤:分、切、接、转、筛、表2.基因工程的概念:基因工程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。
第二章基因工程工具酶1.生物催化剂:核酶、抗体酶、模拟酶。
2.限制性内切核酸酶:定义:限制性内切核酸酶是一类能识别双链DNA中特殊核苷酸序列(识别序列),并在识别序列上使每条链的一个磷酸二酯键断开的内脱氧核糖核酸酶。
命名:限制性内切核酸酶一般是以第一次提取到这类酶的生物的属名的第一个字母和种名的第一、第二个字母命名的,有的在后面还加菌株(型)代号中的一个字母。
如果从同一种生物中先后提取到多种限制性内切核酸酶,则依次用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示。
并且名称的前三个字母须用斜体,第一个字母用大写。
3.DNA连接酶:定义:DNA连接酶也称DNA黏合酶,在分子生物学中扮演一个既特殊又关键的角色,那就是连接DNA链3‘-OH末端和,另一DNA链的5’-P末端,使二者生成磷酸二酯键,从而把两段相邻的DNA链连成完整的链的一种酶。
种类:大肠杆菌DNA连接酶、T4DNA连接酶、TscDNA连接酶、真核生物细胞发现的连接酶,如酶Ⅰ、酶Ⅱ、酶Ⅲ等多种类型。
4.DNA片段的连接方法:①具互补黏性末端DNA片段之间的连接:可用E?coli DNA连接酶,也可用T4 DNA连接酶。
②具平末端DNA片段之间的连接:只能用T4 DNA连接酶,并且必须增加酶的用量。
③DNA片段末端修饰后进行连接:DNA片段末端同聚物加尾后进行连接,可按互补粘性末端片段之间的连接方法进行连接;粘性末端修饰成平末端后进行连接;DNA片段5′端脱磷酸化后进行连接;DNA片段加连杆或衔接头后连接。
5.DNA聚合酶:①定义:DNA聚合酶是指以DNA单链为模板,以4种脱氧核苷酸为底物,催化合成一条与模板链序列互补的DNA新链的酶。
[转载]基因⽂库构建的过程、原理及⽅法原⽂地址:基因⽂库构建的过程、原理及⽅法作者:蓝茶基因⽂库构建的过程、原理及⽅法1 cDNA ⽂库的构建1.1 cDNA ⽂库构建的基本原理与⽅法cDNA ⽂库是指某⽣物某发育时期所转录的全部 mRNA 经反转录形成的 cDNA ⽚段与某种载体连接⽽形成的克隆的集合。
经典 cDNA ⽂库构建的基本原理是⽤ Oligo(dT) 作逆转录引物,或者⽤随机引物,给所合成的 cDNA 加上适当的连接接头,连接到适当的载体中获得⽂库。
其基本步骤包括:RNA 的提取(例如异硫氰酸胍法,盐酸胍—有机溶剂法,热酚法等等,提取⽅法的选择主要根据不同的样品⽽定),要构建⼀个⾼质量的 cDNA ⽂库,获得⾼质量的 mRNA 是⾄关重要的,所以处理 mRNA 样品时必须仔细⼩⼼。
由于 RNA 酶存在所有的⽣物中,并且能抵抗诸如煮沸这样的物理环境,因此建⽴⼀个⽆ RNA 酶的环境对于制备优质 RNA 很重要。
在获得⾼质量的 mRNA 后,⽤反转录酶 Oligo(dT) 引导下合成 cDNA 第1链, cDNA 第2链的合成(⽤RNA 酶 H 和⼤肠杆菌 DNA 聚合酶 I,同时包括使⽤ T4 噬菌体多核苷酸酶和⼤肠杆菌 DNA 连接酶进⾏的修复反应),合成接头的加⼊、将双链 DNA 克隆到载体中去、分析 cDNA 插⼊⽚断,扩增 cDNA ⽂库、对建⽴的 cDNA ⽂库进⾏鉴定。
这⾥强调的是对载体的选择,常规⽤的是λ噬菌体,这是因为λ DNA 两端具有由12个核苷酸的粘性末端,可⽤来构建柯斯质粒,这种质粒能容纳⼤⽚段的外源 DNA。
1.2 cDNA 全长⽂库经典 cDNA ⽂库的构建虽然⾼效、简便,但⽂库克隆的⽚段⼀般较⼩,单个克隆上的 DNA⽚段太短,所能提供的基因信息很少,⼤多需要⼏个克隆才能覆盖⼀个完整的全基因的 cDNA。
为了克隆到真正的 cDNA 全长,建⽴富含全长的 cDNA⽂库具有重要意义。
《基因工程》课程教学大纲课程名称:基因工程课程类别:专业主干课适用专业:生物技术考核方式:考试总学时、学分:32 学时 2 学分其中实验学时:0 学时一、课程教学目的通过对本门课程的学习,使学生掌握基因工程技术的基本原理、常用技术和工作思路,了解基因工程技术的应用及发展趋势,为进一步学习有关专业课及参加相关领域的生产和科研工作奠定基础。
二、课程教学要求本门课是以遗传学、生物化学、微生物学、细胞生物学、分子生物学等学科为基础的学科,要求学生有扎实的上述课程基础。
本课程的主要内容包括: 基因工程载体、基因工程的酶学基础、目的基因的克隆、DNA连接和转化、转化子的筛选与重组子的鉴定、大肠杆菌基因工程、酵母菌基因工程、高等动物基因工程、高等植物基因工程等。
要求学生掌握基因工程的基本原理和常用方法与技术,了解该领域的研究动态与发展方向。
课程的基本内容随着本学科的发展而调整并限定其广度和深度,在保证达到一定培养规格的前提下,考虑学生的接受能力和学习负担,同时注意本课程和其它相关课程的相互联系与衔接,防止疏漏和不必要的重复。
三、先修课程生物化学、微生物学、遗传学、细胞生物学、分子生物学。
四、课程教学重、难点教学重点:基因工程载体、基因工程的酶学基础、目的基因的克隆、DNA连接和转化、转化子的筛选与重组子的鉴定。
教学难点:目的基因的克隆、DNA连接和转化、转化子的筛选与重组子的鉴定。
五、课程教学方法与教学手段以教师讲授为主,要求教师认真备课,熟悉本课程的基本内容以及该学科的最新发展趋势,以合适的形式进行教学,提倡采用多媒体作为辅助教学手段;学生可以通过阅读相关的英文资料了解本学科的研究状况与发展方向,也可以阅读一些感兴趣的参考资料,训练其针对所感兴趣的问题进行深入探讨的能力。
六、课程教学内容第一章概述(1学时)1.教学内容(1)基因工程的概念;(2)基因工程的发展和历史;(3)基因工程的研究意义。
2.重、难点提示(1)重点:基因工程的概念;(2)难点:基因工程的基因原理及在生物工程中的地位。