基因工程:第四章2
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作者:吴乃虎出版社:高等教育出版社第一章基因工程概述第一节基因操作与基因工程一、基因操作与基因工程的关系二、基因工程的诞生与发展第二节基因工程是生物科学发展的必然产物一、基因是基因重组的物质基础二、DNA的结构和功能三、基因操作技术的发展促进基因工程的诞生和发展四、基因工程的内容第三节基因的结构——基因操作的理论基础一、基因的结构组成对基因操作的影响二、基因克隆的通用策略第一篇基因操作原理第二章分子克隆工具酶第一节限制性内切酶一、限制与修饰二、限制酶识别的序列三、限制酶产生的末端四、DNA末端长度对限制酶切割的影响五、位点偏爱六、酶切反应条件七、星星活性八、单链DNA的切割九、酶切位点的引入十、影响酶活性的因素十一、酶切位点在基因组中分布的不均一性第二节甲基化酶一、甲基化酶的种类二、依赖于甲基化的限制系统三、甲基化对限制酶切的影响第三节DNA聚合酶一、大肠杆菌DNA聚合酶二、KIenow DNA聚合酶三、T4噬菌体DNA聚合酶四、T7噬菌体DNA聚合酶五、耐热DNA聚合酶六、反转录酶七、末端转移酶第四节其他分子克隆工具酶一、依赖于DNA的RNA聚合酶二、连接酶三、T4多核苷酸激酶四、碱性磷酸酶五、核酸酶六、核酸酶抑制剂七、琼脂糖酶八、DNA结合蛋白九、其他酶第三章分子克隆载体第一节质粒载体一、质粒的基本特性二、标记基因三、质粒载体的种类第二节λ噬菌体载体一、λ噬菌体的分子生物学二、λ噬菌体载体的选择标记……第四章人工染色体载体第五章表达载体第六章基因操作中大分子的分离和分析第七章基因芯片技术第八章PCR技术及其应用第九章DNA序列分析第十章DNA诱变第十一章DNA文库的构建和目的基因的筛选第十二章基因组研究技术第二篇基因工程应用第十三章植物基因工程第十四章动物基因工程第十五章酵母基因工程第十六章细菌基因工程第十七章病毒基因工程第十八章医药基因工程第十九章基因工程产品的安全及其管理第一章基因工程概述第一节基因操作与基因工程一、基因操作与基因工程的关系基因操作(gene manipulation):指对基因进行分离、分析、改造、检测、表达、重组和转移等操作的总称。
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:基因工程又称基因堆叠技术和dna重组技术,就是以分子遗传学为理论基为础,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:限制性内乌核酸酶就是一类能够辨识双链dna中特定核苷酸序列(辨识序列),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:限制性内乌核酸酶通常就是以第一次抽取至这类酶的生物的种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、真核生物细胞辨认出的连接酶,例如酶ⅰ、酶ⅱ、酶ⅲ等多种类型。
4.dna片段的相连接方法:①具互补黏性末端dna片段之间的连接:可用e?colidna连接酶,也可用t4dna连接酶。
②尼奥罗末端dna片段之间的相连接:就可以用t4dna连接酶,并且必须减少酶的用量。
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聚合酶就是指用dna单链为模板,以4种脱氧核苷酸为底物,催化剂制备一条与模板链序列优势互补的dna新链的酶。
基因工程智慧树知到课后章节答案2023年下济宁学院济宁学院第一章测试1.基因工程操作的四个必要条件是()①供体② 受体③ 载体④ 抗体⑤ 配体⑥工具酶A:②③④⑤B:①②③⑥C:①③④⑥D:②④⑤⑥答案:①②③⑥2.采用原核细胞表达系统的优点之一是可以与下面什么过程直接相连()A:发酵工程B:转基因动物C:基因治疗D:转基因植物答案:发酵工程3.外源基因(或DNA片段)插入到某一基因内的位点后,这个基因不再有任何功能。
()A:对 B:错答案:错4.基因治疗的载体采用下列哪种载体比较合适?()A:逆转录病毒B:Ti 质粒C:噬菌体D:质粒 pBR322答案:逆转录病毒5.就像对培养中的鼠胚性干细胞进行遗传操作获得突变鼠一样,用DNA转染培养中的单个植物细胞,能够创造转基因植物。
()A:对 B:错答案:对第二章测试1.提取天然DNA时关系到能否提取到DNA以及DNA得率高低和质量的关键步骤是()A:裂解细胞B:分离和抽提DNAC:准备生物材料D:DNA纯化与检测分析答案:裂解细胞2.关于碱解法分离质粒DNA,下面说法正确的是()A:溶液Ⅱ的作用是使DNA变性B:质粒DNA分子小,所以没有变性,染色体变性后不能复性C:溶液l的作用是悬浮菌体D:溶液Ⅲ的作用是使DNA复性答案:溶液Ⅱ的作用是使DNA变性;溶液l的作用是悬浮菌体;溶液Ⅲ的作用是使DNA复性3.用碱法分离质粒DNA时,染色体DNA之所以可以被除去,主要是因为()A:染色体DNA分子量大,而不能释放B:染色体变性后来不及复性C:染色体DNA断成了碎片D:染色体未同蛋白质分开而沉淀答案:染色体变性后来不及复性4.从细胞或组织中分离DNA时,常用蔗糖溶液,目的是()A:抑制核酸酶的活性B:加速蛋白质变性C:有利于细胞破碎D:保护DNA,防止断裂答案:保护DNA,防止断裂5.碱法和煮沸法分离质粒DNA的原理是不相同的。
()A:对 B:错答案:错第三章测试1.Ⅱ型限制性内切核酸酶()A:限制性识别非甲基化的核苷酸序列B:仅有内切核酸酶活性,甲基化酶活性由另外一种酶提供C:有外切核酸酶和甲基化酶活性D:有内切核酸酶和甲基化酶活性且经常识别回文序列答案:仅有内切核酸酶活性,甲基化酶活性由另外一种酶提供2.迄今所发现的限制性内切核酸酶既能作用于双链DNA,又能作用于单链DNA。
4.2.5 常用λ噬菌体载体
1.Charon载体
* Charon 16A:是一种插入型载体,它的β-半乳糖苷酶基因(lacZ)上有一个EcoR I切点,插入外源DNA片段后,lacZ基因失活,在补加有IPTG和X-gal的培养平板上形成无色噬菌斑,很易检出。
该载体一般可容纳10 kb的外源DNA片段。
* Charon 4:是一种替换型载体,它的可被外源DNA取代的EcoR I片段中包含大肠杆菌的lac5区段,其上有lacZ基因,以及它的操纵基因和启动基因。
该EcoR I片段被取代后的载体感染lac-指示菌,只能产生无色的噬菌斑。
该载体可容纳23 kb的外源DNA片段。
* Charon 28:是一种替换型载体,它的可取代区段两端各有一个BamH I切点,内部有red和gam基因,并且自身不含chi位点。
当外源DNA取代该片段后,就成为red-gam-,这样的噬菌体突变体获得了Spi-表型,能够在P2噬菌体溶源性的大肠杆菌细胞中生长,形成噬菌斑。
该载体可用于克隆Sau 3A部分消化的DNA 片段,容量可达20 kb。
2.EMBL系列载体
是一类替换型载体,适用于克隆长度为8~23 kb(几乎接近理论值)的外源DNA片段,常用作基因组文库的构建。
在λEMBL3和λEMBL4的可取代区段的两侧,各有一段切点相同、方向相反的多克隆位点,可被EcoR I、BamH I和Sal I所识别,因而可以用来克隆由这三类限制酶所产生的任何一种限制片段。
其中BamH I切点还可以连接经Sau 3A或Mbo I部分消化的DNA片段(因为它们产生的粘性末端完全一样,都是GA TC),虽然在克隆过程中载体上的BamH I位点被破坏了,但可以选用EcoR I或Sal I作消化作用,便能回收到克隆的外源DNA片段。
3.λgt系列载体
是一类插入型载体,常用于构建cDNA文库。
* λgt10:长度为43 kb,用于克隆小于6 kb的EcoR I切割片段。
EcoR I的单一切点位于cI基因内,该位点插入外源DNA片段后使cI基因失活,产生的重组噬菌体形成清晰的噬菌斑,有利于重组体的筛选。
* λgt11:长度为43.7 kb,用于克隆小于7.2 kb的EcoR I切割片段。
EcoR I的单一切点位于lacZ基因的近羧基端,该位点插入失活的重组噬菌体在IPTG和X-gal 平板上形成无色噬菌斑,很容易筛选。
λgt11的S基因含有琥珀突变(Sam100),在SupF(琥珀突变抑制基因)宿主菌内能正常增殖,在非抑制性宿主菌内,Sam100突变的噬菌体不能裂解细菌,从而使表达的融合蛋白在细胞内积累。
λgt11的cI857基因产生的λ阻遏蛋白是热不稳定的,在32℃时,有功能的λ阻遏蛋白使噬菌体倾向于溶源生长,宿主菌不发生裂解;42℃时,λ阻遏蛋白失活,噬菌体使宿主菌裂解。
* λgt22和λgt23:基本保留了λgt11的特点,不同的是λgt22和λgt23位于lacZ基因上的多克隆位点是由5个单一切点组成的,即Not I、Xba I、Sac I、Sal I和EcoR I。
由于真核DNA中Not I和Sal I位点很少,所以使用这两种酶进行克隆能显著增加获得全长cDNA的机率。
Not I:GC↓GGCCGC
Sal I:G↓TCGAC
λgt22和λgt23之间的差别是多克隆位点的方向正好相反。
4.3 柯斯质粒载体(cosmid vector)
是一类由人工构建的含有λDNA的cos序列和质粒复制子的特殊类型的质粒载体,也称粘粒载体。
4.3.1 柯斯质粒载体的组成与特点
1. 组成:
(1)一个质粒的复制起始部位和一个抗药性标记
(2)一个或多个限制酶的单一位点
(3)一个带有λ噬菌体cos位点的片段
(4)分子量小(4~6 kb),可容纳的真核DNA 达45 kb
柯斯质粒pHC 79兼备了λ噬菌体载体和pBR 322质粒载体两方面的优点:
来自pBR 322质粒部分的是一个完整的复制子,编码着一个复制起点和两个抗菌素抗性基因Amp R和Tet R。
来自λ DNA部分的片段,除了提供了cos位点外,在cos位点两侧还具有与噬菌体包装有关的DNA短序列,这样它能够包装成具有感染性的噬菌体颗粒。
2. 特点:
(1)具有λ噬菌体的特性:柯斯质粒载体连接适宜长度的外源DNA片段后,可在
体外包装成噬菌体颗粒,并能高效地转导对λ噬菌体敏感的大肠杆菌寄主细胞。
但由于其不含有λ噬菌体的全部基因,故不能通过溶菌周期,也不能形成子代噬菌体颗粒。
(2)具有质粒载体的特性:能象质粒DNA一样在寄主细胞内复制,也能在氯霉
素作用下进行扩增。
通常都具有抗菌素抗性基因,有些还带有基因插入失活的克隆位点,为重组体的筛选提供了方便的标记。
(3)具有高容量的克隆能力:λ噬菌体载体的克隆容量理论极限值是23 kb,一般
为15 kb左右,而cosmid载体的克隆极限可达45 kb左右。
这是因为cosmid 载体本身比较小,一般低于5 kb,这样插入一个45 kb的外源DNA片段,不
影响λ噬菌体地包装。
另一方面,由于包装限制的缘故,cosmid的克隆能力还有一个最低极限值,对于5 kb的cosmid载体,插入的外源DNA片段至少达到30 kb,才能包装成为具有感染性的λ噬菌体颗粒。
因此cosmid载体克隆大片段的DNA分子特别有效。
4.3.2 柯斯质粒载体中的克隆
λ噬菌体具有一种位点特异的切割体系,叫做末端酶或Ter体系,它能识别两个相距适宜的cos位点,把多连体分子切割成λ单位长度的片段,并把它们包装到λ噬菌体头部中去。
可以看出,Ter体系要求被包装的DNA片段具有两个cos位点,在这两个cos位点之间要保持36~52 kb的距离,这对于柯斯质粒克隆外源基因,进行体外包装是非常重要的。
1. 一般程序:
2. 在经两种限制酶消化的粘粒中进行克隆
3. 使用双cos位点载体进行粘粒克隆。