RACE原理及应用
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race实验原理
race实验原理是一种常用的实验方法,用于研究物质的分布在不同介质中的速
度差异。
其原理基于物质在不同介质中传播速度不同的特性。
在race实验中,通常采用两种或多种不同介质,例如液体和气体、固体和液体等。
实验过程中,将待研究的物质同时引入不同的介质中,并观察物质在不同介质中的行为变化。
物质在不同介质中的速度差异主要由两个因素决定:介质的性质和物质与介质
之间的相互作用力。
首先,介质的性质对物质的传播速度有重要影响。
不同介质具有不同的密度、
黏度、温度等特性,这些特性会影响物质的传播速度。
例如,在液体中传播的物质通常受到介质的黏性阻力,传播速度较慢;而在气体中传播的物质受到的阻力较小,传播速度相对较快。
其次,物质与介质之间的相互作用力也会影响物质的传播速度。
不同物质与不
同介质之间的相互作用力具有差异,这会导致传播速度的不同。
例如,水分子在水中会受到水分子之间的相互作用力的影响,传播速度较慢;而在空气中,水分子之间的相互作用力较小,传播速度较快。
通过观察物质在不同介质中的行为变化,可以定量或定性地研究物质在不同介
质中的传播速度差异。
这对于理解物质的传播特性、研究物质在不同介质中的性质变化等有着重要意义。
总之,race实验原理是一种通过观察物质在不同介质中的传播速度差异来研究
物质特性的实验方法。
其原理基于介质的性质和物质与介质之间的相互作用力所导致的传播速度的差异。
通过该实验方法,可以深入了解物质在不同介质中的行为,为进一步的应用和研究提供基础。
说明Race技术的基本原理及其应用1. Race技术的背景和概述Race技术(Realtime Analysis and Characterization of Emissions)是一种用于实时分析和表征排放物的技术。
它通过采集和分析废气样品中的成分,并结合相关的数据处理和模型算法,用于评估和监测大气污染物的来源和趋势,从而为环境监测和管理部门提供决策支持和控制指导。
2. Race技术的基本原理Race技术的基本原理包括以下几个方面:2.1 排放源采样Race技术通过设计和布置采样点,采集排放源中的废气样品。
采样点的选择需要考虑排放物的类型和分布,并确保样品的代表性。
2.2 废气样品采集与处理采集到的废气样品需要进行预处理,如去除杂质和湿气。
这样可以保证后续的分析和测量结果的准确性和可靠性。
2.3 成分分析与测量Race技术通过使用高精度仪器,对废气样品中的成分进行测量和分析。
常用的测量技术包括质谱仪、红外光谱仪和气相色谱等。
这些仪器可以准确地测量废气中不同成分的含量和浓度。
2.4 数据处理和模型算法通过对采集到的废气样品数据进行分析和处理,Race技术可以对排放源的特征和趋势进行评估和建模。
这些模型和算法可以帮助环境监测和管理部门进行大气污染物的来源识别和趋势预测,从而制定相应的管控措施。
3. Race技术的应用Race技术在环境监测和管理中具有广泛的应用,主要包括以下几个方面:3.1 大气污染源识别和追踪通过对排放源的采样和分析,Race技术可以帮助环境监测和管理部门准确定位大气污染物的来源,包括工业排放、交通尾气和生活废弃物等。
这对于追踪和监测污染源,制定相应的污染治理措施非常重要。
3.2 污染物排放趋势和变化评估Race技术可以对废气样品中的污染物进行连续测量和分析,从而评估排放源的污染物排放趋势和变化情况。
这对于判断排放源的环境影响和制定长期的大气污染治理策略非常有价值。
3.3 环境影响评估和管理通过Race技术对废气样品的分析和模型算法的应用,可以对大气污染物的环境影响进行评估。
race技术简介Race技术是一种用于并发编程中的竞态条件检测技术。
竞态条件是指多个线程或进程同时访问共享资源时可能引发的不确定行为。
Race技术旨在通过检测和定位竞态条件,帮助开发人员找出并发程序中的潜在问题并进行修复,提高程序的并发性能和可靠性。
背景在多线程或多进程编程中,线程或进程之间共享资源是非常常见的情况。
然而,当多个线程或进程同时访问并修改同一共享资源时,会引发竞态条件。
竞态条件可能导致程序的行为变得无法预测,从而引发错误和异常。
传统的调试工具无法准确地捕捉并发程序中的竞态条件。
因此,开发人员需要借助专门的竞态检测工具来分析和检测并发程序中的竞态条件。
Race技术的原理Race技术的实现原理通常基于两种方法:静态分析和动态检测。
静态分析静态分析是指在编译阶段分析程序的源代码,通过静态分析工具检测潜在的竞态条件。
静态分析可以查找代码中的潜在问题,如未同步的共享资源访问、没有正确加锁或解锁等。
静态分析可以在编码前发现潜在的竞态条件,减少运行时出错的可能性。
然而,由于静态分析无法获得程序的动态执行信息,它可能会导致一定的误报和漏报。
动态检测动态检测是指在程序运行时通过监控共享资源的访问和修改,来检测并发程序中的竞态条件。
动态检测可以提供更准确的竞态条件信息,并帮助开发人员定位问题所在。
动态检测通常使用基于日志或采样的方法。
基于日志的方法会记录并发程序中的共享资源访问和修改序列,并通过分析记录的日志来检测竞态条件。
这种方法对程序的性能有一定的影响,因为需要记录大量的日志。
采样方法是指定期间隔对并发程序进行采样,记录共享资源的访问和修改情况。
通过对采样数据进行分析,可以检测到竞态条件。
采样方法对程序的性能影响较小,但可能会遗漏一些竞态条件。
Race技术的应用Race技术可以应用于各种类型的并发程序,包括多线程程序、多进程程序和分布式系统。
在以下情况下,Race技术尤为重要:•并发性能调优:通过检测并发程序中的竞态条件,可以定位和解决性能瓶颈,提高并发程序的性能和响应速度。
race技术篇一:Race技术介绍及应用领域Race技术是指“随机抢先的并发执行”(Randomly Accessed Critical Execution)技术,它可以在多处理器系统中实现高性能。
Race技术主要用于多线程和多进程环境下解决数据竞争问题,防止数据竞争,提高并发程序的执行效率。
Race技术的应用领域很广泛,例如网络服务器、数据库服务器等需要高并发的应用都可以使用Race技术来优化程序性能。
Race技术的主要特点是随机性和系数。
在Race技术的实现中,线程会随机选择一个实例进行执行,并且每个可执行线程执行的时间是不同的。
这种随机性能够在多线程环境下充分利用CPU资源,减少线程之间的竞争,从而提高了并发程序的运行效率。
在实际应用中,Race技术的效果取决于程序的性质和环境。
如果程序的竞争因素比较少,Race技术的优化效果会比较小。
但是对于大型的并发程序来说,Race技术可以在运行速度和负载均衡方面提供很好的支持。
需要注意的是,Race技术并不是一种万能的解决方案。
如果开发人员没有充分理解Race技术的实现方法和机制,可能会增加系统的稳定性、可靠性和安全性问题。
在实际开发中,为了保证程序的正确性和可靠性,需要尽可能避免过度使用Race技术,同时合理利用Race技术来提高程序的运行效率和性能。
篇二:Race技术的优势和劣势Race技术具有以下几个方面的优势:1. 提高处理器利用率。
Race技术能够充分利用多核处理器和多线程,从而提高系统的处理器利用率,提高程序效率。
2. 优化负载均衡。
Race技术可以自动平衡系统中不同线程的负载,使得各个线程的执行时间相对平衡,从而避免线程的空闲或饱和状态,最大限度地提高程序效率。
3. 增强系统干扰能力。
Race技术能够在系统中增强对外界的干扰能力,防止外界威胁对系统的影响,提高系统的安全性和可靠性。
但是Race技术也具有一些比较明显的劣势:1. 程序稳定性可能会受到影响。
race实验原理摘要:一、实验背景及目的二、实验原理简介1.种族内竞争与合作2.种族间竞争与合作3.实验设计及方法三、实验结果与分析1.实验数据概述2.种族内竞争与合作对实验结果的影响3.种族间竞争与合作对实验结果的影响四、实验启示与应用1.人类社会中的竞争与合作现象2.企业竞争与合作案例分析3.对现实生活的启示正文:一、实验背景及目的在人类社会中,竞争与合作无处不在。
为了更好地理解这一现象,科学家们设计了race实验。
该实验旨在探讨种族内和种族间竞争与合作对实验结果的影响。
通过这个实验,我们可以了解到竞争与合作在人类社会中的重要作用。
二、实验原理简介1.种族内竞争与合作:在种族内,个体之间既存在竞争关系,也存在合作关系。
竞争关系主要体现在资源争夺上,而合作关系则体现在共同解决问题、分享利益等方面。
2.种族间竞争与合作:不同种族之间的个体同样存在竞争与合作关系。
种族间竞争可能导致资源分配不均,合作则有助于实现共赢。
3.实验设计及方法:实验采用随机分组的方法,将参与者分为不同种族。
在每个种族内,参与者需要完成一系列竞争与合作任务。
任务包括个人利益最大化、团队利益最大化以及混合利益最大化等。
通过观察实验过程中各种现象,研究者分析竞争与合作对实验结果的影响。
三、实验结果与分析1.实验数据概述:实验结果显示,在种族内,竞争与合作并存。
在种族间,竞争与合作现象更加明显。
同时,合作对实验结果具有积极意义,能够提高整体收益。
2.种族内竞争与合作对实验结果的影响:在种族内,竞争与合作的平衡有助于实现个体和团队的利益最大化。
适当的竞争可以激发个体的潜能,提高整体竞争力;合作则有助于资源共享、风险共担,提高团队凝聚力。
3.种族间竞争与合作对实验结果的影响:在种族间,竞争与合作共同影响资源分配。
合理的合作可以使各种族实现共赢,降低资源争夺导致的冲突。
同时,适度竞争有助于激发各种族的潜力,提高整体竞争力。
四、实验启示与应用1.人类社会中的竞争与合作现象:race实验反映了人类社会中的竞争与合作现象。
第41卷 第6期2002年12月复 旦 学 报(自然科学版)Journal of Fudan University(Natural Science)V ol.41N o.6Dec.2002 文章编号:042727104(2002)0620704206综 述RACE的研究及其在植物基因克隆上的应用唐克轩1,开国银1,3,张 磊1,2,潘 征2,赵凌侠1,孙小芬1,郑金贵3(1.复旦大学生命科学学院遗传工程国家重点实验室,上海 200433;2.第二军医大学药学院,上海 200433;3.福建农林大学生物技术中心,福州 350002)摘 要:cDNA的末端快速扩增(RACE)是获得全长cDNA的有效手段之一.综述了RACE技术的原理、局限性、方法改进和新型RACE技术以及RACE在植物基因克隆上的相对优势、应用现状和未来的发展前景.关键词:RACE;基因克隆;R LM2RACE;cRACE;RRACE;中图分类号:Q789 文献标识码:A近年来随着生物技术的发展,出现了许多克隆新基因的方法和手段,如图谱克隆技术、转座子标签技术、mRNA差异显示技术、基因组减法技术以及cDNA文库筛选技术等[1].但上述方法大多具有实验周期长、技术步骤烦琐且工作量大等特点.cDNA末端快速扩增技术(rapid am plification of cDNA ends,RACE)[2]以其简单、快速、廉价等优势而受到越来越多的重视,是一种从低丰度的转录本中快速扩增cDNA的5′和3′末端的简单有效的方法.近年来,RACE的研究进展非常迅速.本文主要从RACE的原理、局限性、方法改进及其在植物基因克隆上的技术优势、应用现状和发展前景等方面做一个概述.1 RACE原理RACE是1988年由Frohman et al发明的一项新技术,主要通过PCR技术由已知的部分cDNA序列来得到完整的c DNA的5′和3′端,又被称为单边PCR(one2sided PCR)和锚定PCR(anchored PCR).3′2RACE(图1)的原理是:利用mRNA的3′末端天然的poly(A)尾巴作为一个引物结合位点进行PCR.以Olig o(dT)和一个接头组成的接头引物(adaptor primer,AP)来反转录总RNA得到加接头的第一链cDNA,然后用一个基因特异引物G SP1(gene specific primer,G SP)和一个含有部分接头序列的引物(universal am pli2 fication primer,UAP;or abridged universal am plification primer,AUAP),分别与已知序列区和poly(A)尾区退火从而经PCR扩增捕获位于已知信息区和poly(A)尾之间的未知3′mRNA序列.若为防止非特异带的产生,可以进行第二轮扩增(巢式PCR),即采用巢式引物(nested primer)和G SP2.5′2RACE(图2)技术是根据同样原理设计的.用一个反向的G SP在反转录酶(reverse transcriptase,RT)作用下反转录总RNA得到第一链cDNA,再用脱氧核糖核苷酸末端转移酶(TdT)给cDNA的5′末端进行同聚物加尾反应,从而在未知的cDNA的5′端加上一个接头,然后再用G SP和接头引物经PCR扩增出未知mR2 NA的5′端.扩增得到的双链cDNA用限制性内切酶酶切和S outhern blot分析并克隆.最终,从2个有相互重叠序列的3′和5′RACE产物中获得全长cDNA,或者通过分析RACE产物的3′和5′端序列,合成相应引物扩增出全长cDNA.收稿日期:2001208215基金项目:国家转基因植物研究和产业化专项计划资助项目(J992A2007)作者简介:唐克轩(1963—),男,教授,博士生导师;开国银(1977—),男,硕士研究生.图1 3′2RACE 的技术流程示意图Fig.1 Summary of 3′2RACE procedure图2 5′2RACE 的技术流程示意图Fig.2 Summary of 5′2RACE procedure2 RACE 技术的局限性尽管RACE 的应用取得了很大的成功,但实际操作中仍有不少困难,失败的原因主要有2个方面[3]:第一,在5′RACE 中有3个连续的酶反应(反转录,TdT 加尾和PCR 扩增),每一步都可能导致失败;第二,即使酶反应顺利,也常产生大量的非特异或截短的产物背景.因此,在此情况下,先后出现了许多RACE 技术的改良法.3 RACE 技术的改进与优化3.1 简并引物的使用RACE 一般采用的是基因特异引物,这对用同一mRNA 样品分离不同的cDNA 的5′端[4](如编码多基因家族不同成员的5′cDNA 末端)时显得较困难,而用简并引物可解决这一问题.Bors on [5]等采用锁定寡聚脱氧胸腺嘧啶核苷酸(lock 2docking olig o dT )引物法,在3′末端采用2个简并核苷酸M 和N ,“锁定”基因特异引物的3′末端与poly (A )尾的连接处进行第一链cDNA 的合成,使得引物定位在poly (A )尾的起始点,从而消除了在合成第一链cDNA 时olig o (dT )与poly (A )尾任何部位结合而带来的影响.3.2 反转录效率的提高RACE 技术中最关键的步骤是由mRNA 反转录成第一链cDNA ,特别是对于全长5′端的获取.这是因为越靠近mRNA 的5′端G C 比含量往往越高[6],这可能形成二级结构从而导致在反转录时常常会产生截短的cDNA 片段,它们不但可与完整的cDNA 片段进行同样的加尾反应,而且在后续的PCR 中还会被优先扩增[3,7],从而产生大量的非特异产物.因此,破除mRNA 二级结构的一种有效途径是提高反转录的温度,507第6期 唐克轩等:RACE 的研究及其在植物基因克隆上的应用607复旦学报(自然科学版) 第41卷一些能耐高温(60~70℃)的DNA聚合酶如rT th(perkin2elmer)和T etZ等应运而生.另外,高质量RNA的获取及高保真性的聚合酶如pfu酶的使用等对提高扩增反应的精确性也很有必要.3.3 加尾反应应用TdT进行同聚物加尾反应也存在一些问题[3,8].1)脱氧核苷酸的掺入速率受到所加碱基种类的强烈影响;2)碱基的整合还受到DNA引物的3′末端性质的影响;3)同聚物加尾反应往往难以控制,因为TdT加尾时并不区分cDNA是否是全长,一旦那些不完整或截短的cDNA被加尾后,在后续的扩增中会和完整cDNA形成竞争并会得到优先扩增,从而经常导致目的DNA片段无法有效地克隆或在扩增中产生大量非特异产物背景;4)即使在最优化的条件下,一定可控数量的一种或数种核苷酸掺入率仍然是缓和的;5)若目的cDNA中含有与锚定引物的同聚尾互补的几个核苷酸同聚区,则第二链cDNA链的合成会从内部序列开始,取代了原本应从末端的同聚尾区的延伸,导致产生截短的第二链cDNA[3].有一些方案可以解决内部延伸的问题,如选用加同聚A和T,因其氢键结合力要比G∶C弱(但有一些物种存在A和T丰富区);另外,注意不要使用过多的引物或太低的退火温度.为了克服RACE中存在的一些不足,不少研究人员先后发明了一些新型RACE技术.3.4 新型的RACE3.4.1 锚连接RACE(Anchored RACE)单链锚连接到单链的cDNA PCR[3,9](single strand ligation to ss2cDNA PCR,S LIC2PCR)也称连接锚的PCR(ligation∃anchored PCR,LA2PCR).这种连接反应是通过T4RNA连接酶催化作用下将单链的寡聚脱氧核苷酸锚连到第一链cDNA,加锚的cDNA就可用G SP和锚引物进行PCR.寡聚锚在连接前须做2个修饰:1)5′端必须是磷酸基,以便成为T4RNA连接酶的底物;2)3′端则需用双脱氧核苷酸等封闭住,以防止寡线性体的形成.另外,单链合成引物的5′端必须是羟基以防止其成为连接的底物.3.4.2 RNA连接酶介导的RACE[10,11](RNA ligase mediated RACE,R LM2RACE)R LM2RACE与经典RACE的不同之处在于:锚定引物在反转录前就连接到mRNA的5′端,即先用烟草酸性焦磷酸酶(tabacco acid pyrophosphatase,T AP)处理全长mRNA,使之脱帽,使RNA带有活性的磷酸化的5′末端,在T4RNA连接酶作用下,将锚引物接在mRNA5′端,再在基因特异引物作用下进行逆转录.锚定序列被整合进第一链cDNA,使得只含锚引物结构的cDNA片段被扩增.该法也可用于3’RACE,即直接把序列已知的接头加到RNA的尾上,再进行PCR扩增.3.4.3 寡聚帽(Olig o2capping)法[12,13]由于R LM2RACE在起始阶段并未区分有无帽结构的mRNA,锚引物也会加到许多非全长的mRNA的5′端,而olig o2capping法却解决了这一难题.该法在开始新RACE之前,mRNA要先用细菌碱性磷酸酯酶(bacterial alkaline phosphatase,BAP)或牛小肠碱性磷酸酶(calf intestinal alkaline phosphatase,CIP)进行脱磷酸化反应,这一过程对全长mRNA实际上没有影响,因全长mRNA在其末端有甲基化G2帽,但可使末端脱帽的、降解的mRNA脱磷酸化,由于连接反应需要磷酸基团驱动,而降解的mRNA无5′2P,故其在连接酶介导的连接反应中显示生物惰性,不能成为连接酶底物与锚引物结合,从而消除了产生非全长5′端的可能性.3.4.4 环化的第一链cDNA介导的RACE(circular or concatemeric first2strand cDNA2mediated RACE,cRACE)[14]要把修饰的寡聚锚连接到mRNA上常常需要很多步的化学和酶反应步骤,以去除5′端的帽子结构.为了简化cDNA和mRNA的多步骤处理过程,cRACE法采用了一种新的策略:即将合成的第一链cDNA通过T4RNA连接酶的作用而环化.这种环化过的cDNA再作为模板用于后续的扩增.由于cRACE法无须去帽或加锚等烦琐步骤,且全部使用特异引物,因而几乎不存在产生非特异产物的可能,这些优点使得cRACE成为获取5′端全长的又一有效手段.3.4.5 随机RACE 法(random rapid am plification of cDNA ends ,RRACE )[15]RRACE 法首先用一个带单一接头的102nt 随机引物,进行反转录,然后再用接头引物和三核苷酸重复的寡聚引物进行扩增,产物纯化后进行UDG 亚克隆.这种方法特别适用于含三核苷酸重复如(C AG )n 的基因的克隆,对于部分序列已知的基因的分离也同样有效,即只须针对已知序列区设计一个寡聚引物,另一引物为随机引物.另外,还有不少研究人员利用其他一些方法的优点,并将之结合到RACE 技术中,而产生了许多行之有效的方法[8,16,17].4 RACE 在植物基因克隆上的技术优势、应用现状及其发展前景4.1 RACE 在植物基因克隆上的技术优势植物基因克隆的几种常见方法的局限性[1]:1)图谱克隆技术是建立在遗传分析和基因定位的基础上的,然而这一技术毕竟耗工耗时,特别是许多植物基因组长度大到成千上万个Mb ,更增添了克隆的难度;2)转座子标签法利用转座子插入突变使某一基因失活,进而用转座子特异基因片段做探针,通过杂交分离出由转座子导致突变的目的基因.但该法首先要有一个已克隆好了的功能转座子,然后进行植物杂交并筛选突变体,还要鉴定突变体是否由转座子插入而产生的,实际操作烦琐;3)基因组减法技术主要是利用许多缺失突变体与其未缺失同源亲本只有1~2个DNA 片段的差异,进行杂交相减从而获得目的基因,然而生物体中总存在一些特殊DNA 序列不易有效地变性或复性,仅靠数次相减很难以使之完全与我们所感兴趣的缺失DNA 片段分开,所克隆到的DNA 仍是一个小型文库,除非2个材料的核DNA 存在重大差异,否则难以成功;4)mRNA 差异显示技术则存在假阳性率高和有些差异表达带扩增不到等问题;5)cDNA 文库筛选技术是一种经典的克隆基因的方法,但常出现扩增效率低和特异性差的问题,不易得到完整的全长基因,特别是基因的5′端.上述方法大多具有实验周期长、技术步骤烦琐且工作量大等不足.RACE 技术则显示出其独特的优势,具体表现在以下几方面:1)RACE 法的费用相对较廉价,实验周期短,操作步骤也比较简便快速和有效;2)只需要少量的起始物,可从低丰度的转录本中快速扩增cDNA 的5′和3′端;3)RACE 能产生大量的独立克隆,并有可能获得特殊的转录物如选择性剪接物等.4.2 RACE 在植物基因克隆上的应用现状近年来,RACE 已被成功地应用于植物基因克隆中,其主要用途具体表现在以下几方面:1)获取全长cDNA [18~21],例如,姚剑虹等(2001)利用RACE 2PCR 技术从半夏花序中克隆出半夏凝集素的全长cDNA [22];2)制备筛选cDNA 文库的探针[23];3)克隆已知片段的旁侧序列[16];4)分离调控元件或被选择性剪接等特殊转录物[24].4.3 RACE 在植物基因克隆上的发展前景自1983年获得第一株转基因植株以来[1],植物基因工程的发展日新月异,先后已有上百种转基因植物问世,其中部分转基因产品已进入商品化阶段.目的基因的分离与克隆是植物基因工程的第一步,但现有的具有市场前景的有用基因的种类和数量还不够多,并已日益成为限制植物基因工程研究和应用的“瓶颈”;同时,分离基因也是研究基因结构、功能和表达的基础.因此,新基因的分离与克隆已成为当前分子生物学和基因工程研究中亟待解决的难题.近年来,RACE 成功地应用于许多基因的分离[17~22],充分显示了其巨大的应用潜力.随着RACE 的不断改进和完善,优化条件下PCR 扩增效率和忠实性的提高及PCR 产物克隆技术的迅速发展,相信RACE 必将在植物基因克隆及基因表达[25~28]研究中发挥越来越大的作用!参考文献:[1] 王关林,方宏筠.植物基因工程原理与技术[M].北京:科学出版社,1998.707第6期 唐克轩等:RACE 的研究及其在植物基因克隆上的应用807复旦学报(自然科学版) 第41卷[2] Frohman M A,Dush M K,Martin G R.Rapid production of full2length cDNAs from rare transcripts:Am plification us2ing a single gene2specific olig onucleotide primer[J].Proc Natl Acad Sci USA,1988,85:899829002.[3] Schaefer B C.Rev olutions in rapid am plification of cDNA ends:New strategies for polymerase chain reaction cloning offull2length cDNA ends[J].Anal Biochem,1995,227:2552273.[4] Harvey R J,Darlis on M G.Radom2primed cDNA synthesis facilitates the is olation of multiple5′2cDNA ends by RACE[J].Nucleic Acids Res,1991,19(14):4002.[5] Bors on N D,Salo W L,Drewes R L.A lock2docking olig o(dT)primer for5′and3′RACE PCR[J].PCR Methods Ap2pl,1992,2:1442148.[6] 刑桂春,张成岗,魏汉东,等.采用RACE技术获得全长人新基因M AGE2D1[J].中国生物化学与分子生物学报,2001,17(2):2032208.[7] Rychlikm W.In methods in m olecular biology[M].T otowa,N J:Humana Press,1993.15:31240.[8] Schmidt W M,Muller M W.C ontrolled ribonucleotide tailing of cDNA ends(CRT C)by terminal deoxynucleiotidyltrasn ferase:A new approach in PCR2mediated analysis of mRNA sequences[J].Nucleic Acids Res,1996,24(9):17892 1791.[9] E wards J B D M,Delort J,Mallet J.Olig odeoxyribonucleotide ligation to single2stranded cDNAs:A new tool forcloning5′ends of mRNAs and for constructing cDNA libraries by in vitro am plification[J].Nucleic Acids Res,1991, 19(19):522725232.[10] Liu X W,G orovsky M A.Mapping the5′and3′ends of T etrahymena therm ophila mRNA using RNA ligase mediatedam plification of cDNA ends(R LM2RACE)[J].Nucleic Acids Res,1993,21(21):495424960.[11] Racine M F,Bertrand E,Pictet R,et al.A highly sensitive method for mapping the5′terminal of mRNAs[J].NecleicAcids Res,1993,21(7):168321684.[12] Maruyama K,Sugano S.Olig o2Capping—A sim ple method to replace the C AP structure of Eukary otic messeger2RNAswith olig oribonucleotides[J].G ene,1994,138:1712174.[13] 迪芬巴赫C W,德维克斯勒G S.PCR技术实验指南[M].北京:科学出版社,1998.2682286.[14] Murayuma I N,Rakow T L,Muruyama H I.cRACE:A sim ple method for identification of the5′ends of mRNAs[J].Nucleic Acids Res,1995,23(18):379623797.[15] Carney J P,K night C M,Vanepps S,et al.Ramdom rapid am plification of cDNA ends(RRACE)allows for cloning ofmultiple novel human cDNA fragments containing(C AG)n repeats[J].G ene,1995,155:2892292.[16] 陈渝萍,薛社普.应用改进的SSP2抑制PCR技术扩增cDNA片段旁侧序列[J].基础医学与临床,1999,19(4):125.[17] Chenchik A,Diachenko L,M oqadam F,et al.Full2length cDNA cloning and determination of mRNA5′and3′ends byam plification of adaptor2ligated Cdna[J].Biotechniques,1996,21(3):5262534.[18] De M,Linda E,Whiteman P H,et al.Is olation and characterisation of a cDNA clone encoding cinnamyl alcohol de2hydrogenase in Eucalyptus globulus Labill[J].Plant Science,1999,143(2):1732182.[19] Reddy M K,Nair S,S ingh B N,et al.Cloning and expression of a nuclear encoded plastid specific33kDa ribonucle2oprotein gene(33RNP)from pea that is light stimulated[J].G ene,2001,263(1):1792187.[20] E tienne P,Petitot A S,H ou ot V,et al.Induction of tcI7,a gene encoding aβ2subunit of proteas ome,in tobacco plantstreated with elicitins,salicylic acid or hydrogen peroxide[J].FE BS Letter s,2000,466(223):2132218.[21] Lingle S E,Dyear J M.Cloning and expression of sucrose synthase21cDNA from sugarcne[J].Journal o f Plant phys2iology,2001,158(1):1292131.[22] 姚剑虹,孙小芬,唐克轩.半夏凝集素基因的克隆[J].复旦学报(自然科学版),2001,40(4):4612464.[23] Chen H,Vierling R.A M olecular cloning and characterization of s oybean peroxidase gene families[J].Plant Science,2000,150(2):1292137.[24] K lein M,Pieri I,Uhlmann F,et al.Cloning and characterization of prom oter and52UTR of the NM DA receptor sub2unit2:Evidence for alternative splicing of5′2non2coding ex on[J].G ene,1998,208(2):2592269.[25] Basu D,Das S,Nayak P,et al.M onitoring functionaol property of the transgene through rapid am plification of cDNAends in indica rice trans formants[J].Curr Sci India,1995,68(11):114021144.[26] K uhn J,T engler U,Binder S.T ranscript lifetime is balanced between stabilizing stem2loop structures and degradation2prom oting polyadenylation in plant mitochondria[J].Mol Cell Biol,2001,21(3):7312742.[27] G evaudant F,Petel G,G uilliot A.Differential expression of four members of the H+2ATPase gene family during dor2mancy of vegetative buds of peach trees[J].Planta,2001,212(4):6192626.[28] G arlisi C G,Uss A S,X iao H,et al.A unique mRNA initiated within a middle intron of WHSC1/M MSET encodes aDNA binding protein that suppresses human I L25transcription[J].Am J Resp Cell Mol,2001,24(1):90298.Advances in RACE and Its Applicationin Plant G ene CloningT AN G K e2xuan1,K AI Guo2yin1,3,ZH AN G Lei1,2,PAN Zhen2,ZH AO Ling2xia1,SUN X iao2fen1,ZHEN G Jin2gui3(1.State K ey Laboratory o f G enetic Engineering,School o f Life Sciences,Fudan Univer sity,Shanghai200433,China;2.School o f Pharmacy,Second Military Medical Univer sity,Shanghai200433,China;3.Biotechnology Center,Fujian Agricultural and Forest Univer sity,Fuzhou350002,China)Abstract:RACE(rapid am plification of cDNA ends)is one of efficient methods for full2length cDNA cloning.Principle, shortcomings,im provements and newly2developed techniques of RACE are summarized.The advantages,application and per2 spective of RACE for the is olation of plant genes are als o reviewed.K eyw ords:RACE;gene cloning;R LM2RACE;cRACE;RRACE3 3 3 3 3《生物多样性信息管理概论》简介保护生物多样性需要各种各样的信息,包括人类利用、基础分类、种群分布、现状和发展趋势等.长期以来,在生物多样性的信息管理上,一直采用的办法是移植成功的商业管理信息系统,忽视了科学信息系统本身的特殊性.本书将生物多样性信息管理看作一门专门的学问进行研究,是国内第一本在生物多样性领域从信息管理的角度进行系统论述的专著,本书由赵斌博士编著,2002年7月由四川教育出版社出版发行.本书38万字,共分8章.具体内容为:生物多样性信息系统的基本概念和发展现状;生物多样性信息系统的数据规范,保护生物多样性所需的信息来源及管理工具;生物多样性信息系统的技术支撑;生物多样性信息系统的规划、采集、评估与管理;国际流行的技术和解决方案;中国生物多样性数据资源现状、数据管理能力建设及中国生物多样性信息系统的结构设计;全球生物多样性信息资源及相关的网络介绍.本书可作为构架生物多样性信息系统的技术参考书,也可作为综合性大学、农林院校生态学专业硕士研究生的教学参考书.生物多样性科学研究所907第6期 唐克轩等:RACE的研究及其在植物基因克隆上的应用。
race实验原理摘要:一、实验背景1.实验目的2.实验意义二、实验原理1.实验基本流程2.实验核心方法3.实验关键参数三、实验应用1.实验领域2.实验实例3.实验成果四、实验展望1.实验局限性2.实验改进方向3.实验未来前景正文:一、实验背景随着科技的快速发展,人工智能、大数据等领域的研究日益深入。
在这些领域中,有一种名为“race”的实验,它旨在通过模拟人类认知过程,探究人类思维的奥秘。
本文将为您详细介绍race 实验的原理。
二、实验原理1.实验基本流程race 实验是一种基于认知神经科学、计算机科学等多个学科的实验方法。
实验过程中,参与者需要完成一系列与认知能力相关的任务,如记忆、决策等。
通过记录参与者在实验中的脑电波、眼动等生理信号,研究者可以分析人类认知过程的神经机制。
2.实验核心方法实验核心方法为脑电波信号的分析。
脑电波信号可以反映大脑神经活动的实时状态,通过分析这些信号,研究者可以了解参与者在进行不同认知任务时的神经活动特点。
此外,眼动信号的分析也是实验的重要部分,它可以反映参与者的注意力和视觉搜索策略。
3.实验关键参数实验关键参数包括实验任务的设计、实验环境的设置以及实验数据的分析方法。
任务设计需要充分考虑人类认知过程的特点,以保证实验的有效性;实验环境的设置要尽量模拟现实场景,以减少外部因素对实验结果的影响;数据分析方法需要结合实验目的,选择合适的统计和建模技术。
三、实验应用1.实验领域race 实验广泛应用于心理学、神经科学、人工智能等领域,为研究人类认知过程提供了有力的工具。
2.实验实例以心理学为例,研究者可以通过race 实验探究人类记忆、决策等认知过程的神经机制。
在神经科学领域,实验可以帮助研究者了解大脑不同区域的功能和相互联系。
在人工智能领域,实验可以为机器学习、自然语言处理等领域的研究提供启示。
3.实验成果通过race 实验,研究者们取得了一系列重要成果,如揭示了人类认知过程的神经机制、提出了新的学习算法等。
race的用法和搭配一、race的基本含义和用法Race这个词可以作为名词、动词和形容词出现,根据不同语境有不同的含义和用法。
作为名词时,race通常指种族、人种或者族群之间的差异。
比如,我们经常听到的"human race"意味着人类种族;"racial discrimination"表示种族歧视。
作为动词时,race意为比赛、竞争或迅速行进。
而作为形容词,则表示与赛车或快速运动相关。
二、race作为名次的搭配用法1. Race relations 种族关系"Race relations have improved in recent years."(近年来,种族关系有所改善。
)2. Mixed race 混血儿"She has a mixed race background."(她有混血背景。
)3. Race equality 种族平等"The government is committed to achieving race equality."(政府致力于实现种族平等。
)4. Race discrimination 种族歧视"He faced race discrimination when he applied for the job."(他在申请工作时遭受了种族歧视。
)5. Race identity 种族认同"Many individuals struggle with their racial identity."(许多人对他们的种族认同感到困惑。
)三、race作为动词的搭配用法1. Race against time 争分夺秒"We are racing against time to complete this project."(我们正在争分夺秒地完成这个项目。
5’-race是一种用于鉴定RNA转录起始位点的实验技术,它可以帮助研究者确定基因的启动子区域和转录调控元件,对于理解基因表达调控机制具有重要意义。
本文将介绍5’-race的原理及其在实验中的应用。
一、什么是5’-race?5’-race是Rapid Amplification of cDNA Ends的缩写,翻译为cDNA末端快速扩增。
该技术最早由Frohman等人于1988年提出,并在随后的研究中不断完善和应用。
5’-race主要用于鉴定mRNA的5’端序列,揭示RNA的转录起始位置,并发现新的调控元件。
二、5’-race的原理1. 引物连接:5’-race首先通过连接一个短寡核苷酸引物到RNA的5’端,同时进行逆转录反应以合成cDNA。
这个引物称为内引物。
2. 增大cDNA:在反转录后,通过PCR技术进行cDNA的快速扩增,采用一个外引物和内引物的连接引物结合进行扩增。
3. 清除非特异产物:将PCR产物纯化后,对于其中非特异扩增的产物进行去除,留下特异的5’端cDNA。
4. 提取cDNA:将特异5’端cDNA变性后进行连接进行克隆。
5. 测序:对克隆产物测序,最终得到RNA的转录起始位点。
三、5’-race的应用1. 确定基因启动子区域:通过5’-race技术可以鉴定基因的转录起始位点,从而确定基因的启动子区域,帮助研究者进一步分析基因的转录调控机制。
2. 发现新的转录起始位点:对于未知基因或未知转录本,5’-race可以帮助研究者发现新的转录起始位点,进一步研究其功能及调控机制。
3. 肿瘤基因的研究:在肿瘤基因研究中,通过5’-race技术可以鉴定肿瘤相关基因的启动子区域和转录调控元件,对于肿瘤的发生和发展具有重要意义。
四、5’-race的优势与局限1. 优势:5’-race技术可以在较短的时间内鉴定RNA的转录起始位点,帮助研究者快速了解基因的转录调控机制。
2. 局限:5’-race技术对于RNA的质量和纯度要求较高,同时在设计引物和PCR条件优化上也需要一定的技术经验。
RACE的简介
目前,全长基因的获得是生物工程及分子生物学研究的一个重点。
尽管已经有多种方法可以获得基因的全长序列,但在很多生物研究中,由于所研究的目的基因丰度较低,从而使得由低丰度mRNA通过转录获得全长cDNA很困难。
近年来发展成熟的cDNA末端快速扩增(RACE)技术为从低丰度转录快速获得全长 cDNA 提供了一个便捷的途径。
cDNA 末端快速扩增 (rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术是一种基于mRNA反转录和 PCR技术建立起来的、以部分的已知区域序列为起点,扩增基因转录本的未知区域,从而获得mRNA(cDNA)完整序列的方法。
简单的说就是一种从低丰度转录本中快速增长cDNA5’和cDNA3’末端,进而获得获得全长cDNA简单而有效的方法,该方法具有快捷、方便、高效等优点,可同时获得多个转录本。
因此近年来RACE技术已逐渐取代了经典的cDNA文库筛选技术,成为克隆全长cDNA序列的常用手段。
第二 RACE的原理
RACE 是采用PCR 技术由已知的部分cDNA 顺序来扩增出完整cDNA5’和3’末端,是一种简便而有效的方法, 又被称为锚定 PCR (anchoredPCR)和单边PCR(one2side PCR)。
3’RACE的原理
一)加入oligo(dT)17和反转录酶对mRNA进行反转录得到(-)cDNA;
二)以oligo(dT)l7和一个35bp的接头(dT17-adaptor)为引物,其中在引物的接头中有一在基因组DNA中罕见的限制酶的酶切位点。
这样就在未知cDNA末端接上了一段特殊的接头序列。
再用一个基因特异性引物(3 amp)与少量第一链(-)cDNA退火并延伸,产生互补的第二链(+)cDNA。
三)利用3amp和接头引物进行PCR循环即可扩增得到cDNA双链。
扩增的特异性取决于3amp的碱基只与目的cDNA分子互补.而用接头引物来取代dT17一adaptor则可阻止长(dT)碱基引起的错配。
5’RACE的原理
5’RACE与3’ RACE略有不同。
首先,引物多设计了一个用于逆转录的基因特异引物GSP-RT;其次,在酶促反应中增加了逆转录和加尾步骤,即先用GSP-RT逆转录 mRNA获得第一链(-)cDNA后,用脱氧核糖核酸末端转移酶和dATP 在cDNA5’ 端加poly(A)尾,再用锚定引物合成第二链(+)cDNA,接下来与3’ RACE过程相同。
用接头引物和位于延伸引物上游的基因特异性引物(5amp)进行PCR扩增。
全长cDNA的获得
通过RACE方法获得的双链cDNA可用限制性内切酶酶切和southem 印迹分析并克隆。
通常的克隆方法是同时使用一个切点位于接头序列上的限制性内切酶和一个切点位于扩增区域内的内切酶。
由于大多数非特异性扩增的cDNA产物不能被后一个限制性内切酶酶切,因而也就不会被克隆.从而增加了克隆的选择效率。
还可以用在基因特异性引物的5’端掺人一个限制性内切酶的酶切位点的方法来克隆。
最后,从两个有相互重叠序列的3’和5’RACE产物中获得全长cDNA。
或者通过分析RACE产物的3’和5’端序列,合成相应引物来扩增mRNA的反转录产物,从而获得全长cDNA。
第三 RACE的应用
RACE技术主要是应用于对全长cDNA序列的获得,但对该技术进行一定的修改后,也可在其它方面显示出极高的应用价值。
首先,RACE技术可用于cDNA文库的构建及筛选。
Belyavaasky等(1989)用10个骨髓瘤细胞分离的总RNA,通过TdT加同聚尾、(dT)16引物反转录,接着用(dC)13和锚定引物扩增的方法建立了一个106克隆的cDNA 文库。
同时,用该
方法构建文库的优点是它们都只需要很少量的实验材料。
建喜等(2001)利用RACE技术从已经构建的cDNA 文库中成功克隆了家兔精子膜蛋白基因。
其次,应用RACE克隆已知片段的旁侧内部序列(neighboring internal sequence)。
Fritz等(1991)以及Struck等(1994)分别用该法获得了3’端和5’端的旁侧序列。
Zhang (1996)应用LA-PCR方法获得了特异基因的5’末端非编码和编码序列,省去了构建及筛选基因组文库的麻烦。
王东等(2003)利用RT-PCR 和 RACE技术从玉米中获得一个长度为2469bp F2KP蛋白基因的cDNA克隆。
此外,RACE技术还可用于克隆同源基因的同源片断,为寻找同基因提供了一种方法。
除此之外,Whitcomb等设计的随机引物/锚定PCR能对克隆质粒载体上的靶序列进行定点删除,采用(N)10锚随机引物和变性的质粒DNA进行杂交,然后通过T7聚合酶来延伸,这样单链DNA就可被一随机引物和一基因特异性引物扩增,一端可达到缺失删除,缺失的片段可达2Kb。
Balavoine应用连接介导PCR从一种扁虫中克隆得到8个分别属于Hox,msh,NK-1和NK-2的含同源盒的片段,说明RACE可用于克隆同源基因的同源片段,为寻找同源基因提供了一种手段。
RACE技术与生物信息学,例如EST库相结合,具有快速,高效克隆新基因的特点,为快速钓取基因家族候选新成员提供新思路,如果一个基因是多基因家族的一个成员,用基因特异引物(GSP)可能同时扩增几个高度同源的Cdna.李红等利用一条cDNA作为探针,通过BLASTN从GenBank中整合出了7条更长的EST,通过设计引物,利用RACE扩增,得到了7条新基因.相比单纯寻找新基因的全长,此种方法的结合充分利用了信息巨大的基因资源库,得到了更多的信息,获得新基因速度更快*效果更高,属一种颇具规模化的方法,很有应用前景。
总之,随着RACE技术的不断改进和完善,优化PCR扩增的条件以提高扩增的效率和忠实性,RACE技术必将在基因克隆以及基因家族和基因表达变化等研究中发挥极大的作用。
第四 RACE的优点与局限性
RACE技术相对于其他方法克隆全长cDNA来说具有价廉、简单和快速等特点。
用RACE获得cDNA克隆只需几天的时间,而且对丰度很低的起始反应物质,照样能迅速反馈是否有目的产物生成。
因此,可根据不同的RNA制备来修订反转录条件,以满足全长cDNA的获得。
同时,通过RACE技术获得5’端调控序列和多聚腺苷化信号序列的信息,有助于选择引物以用于转录模型非常复杂的基因中扩增cDNA的亚群。
另外,RACE技术能产生大量独立克隆,这些克隆可用来证实核苷酸序列,并使得被选择性剪接或开始用于很少使用的启动子的特殊转录物的分离成为可能。
RACE技术从理论上来说是很简单的,但是实际操作中会面临许多技术上的难题。
许多研究人员发现,利用RACE来获得全长基因并非如想像中那般成功,甚至经常会发生错误的扩增和克隆结果, 多数情况下,5’端的编码区经常会由于反转录过程的不彻底而丢掉,特别是由于有大的转录物或者存在复杂的二级结构的时候,而且连接反应通常是特异性差效率很低,这样PCR成功进行就不能保证.尤其在长片段扩增时,PCR就显得不那么有效.例如几个Kb片段的产物就需要优化改变扩增条件,而且扩增结果经常出现非特异性扩增条带,使得选择目的条带变得十分困难,而对于丰度较低,长度较长的基因RACE方法困难更大,这是困扰研究人员的一大难题。
由于RACE扩增中经常出现由于引物的不匹配而导致的非特异性扩增,有时需要进行几轮巢式扩增来达到获得特异性扩增的目的,然而多轮扩增又容易提高PCR反应的错误发生率,由于这些原因,利用RACE技术通常不易获得所希望的结果。
尽管RACE技术在应用中取得了很大的成功.但在实际操作过程仍有不少局限性。
一般来说导致失败的原因主要有二:第一,在逆转录、TdT加尾、PCR扩增这三个连接的酶促反应过程中,任何一步的失败都会导致前功尽弃;第二,即便是上述反应平稳顺利.但结果也通常会出现一些非特异性产物或非全长的产物。
因此,要保证RACE技术的顺利进行,还需从不同方面进行改良优化。