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第九讲目的基因的克隆中国科学院遗传与发育生物学研究所2017年8月目录一、基因克隆的一般概念1．基因克隆定义2．“克隆”的不同含义3．基因克隆的过程4．DNA片段的产生与分离5．基因文库二、基因克隆与分离的实验策略1．物理策略2．生物策略3．克隆样品的选择4．基因文库库容测算三、cDNA基因克隆1．概述2．cDNA文库的构建3．低丰度mRNA之cDNA克隆4．稀少mRNA的cDNA克隆5．全长cDNA的合成6．cDNA克隆的优越性四、基因组DNA克隆1．cDNA克隆的局限性2．基因组DNA克隆的优越性3．构建基因组文库的载体类型五、基因定位定隆1．基因定位克隆概述2．RFLP分子标记3．RFLP作图原理与步骤4．染色体步移5．大尺度物理图谱的构建目的基因的克隆一、基因克隆的概念1．基因克隆的定义基因克隆亦叫做DNA克隆(DNA cloning)，它是指将外源基因或DNA片段插入到克隆载体的分子上，构成重组的DNA群体，并转化到寄主细胞进行复制和繁殖，以便从大分子DNA或DNA片段混合物中分离纯化目的基因或特定DNA片段的实验操作，叫做基因克隆。
严格地说，基因克隆应叫做DNA克隆，因为被克隆的是基因组的全部(理论上)的DNA片段，而并不是所有的DNA片段都编码有基因。
*要注意基因克隆与基因分离两者在概念上的差别！完成了基因克隆并不等于完成了基因的分离！尽管两者之间存在密切的相互关系。
因此在日常交谈中或是一般文字叙述中，甚至于某些正式有关文件中，常把“基因克隆”与“基因分离”等同使用，不作区分，是不妥当的。
*有时我们所说的基因克隆，即所谓的“分子克隆”(Molecular cloning)，实质上包含着目的基因的分离与鉴定两个主要的内容，基因克隆的全过程包括如下四个步骤：a.DNA材料的选择与片段化；b.外源DNA片段与载体分子的连接；c.重组体分子的体外转化；d.转化子克隆的选择或筛选。
2．克隆的不同含义：(动词、名词与形容词)(1)“克隆”的三种含义*1.“克隆”一词作名词时，是指从一个共同的祖先经无性繁殖下来的一群遗传上同一的DNA分子、细胞或个体所组成的特定的生命群体；*2.“克隆”一词作动词时，则是指从同一祖先经无性繁殖产生这类遗传分子上同一的DNA分子、细胞群体或个体群体的过程；*3.“克隆”一词除了用作名词和动词之外，还可用作形容词使用，例如“克隆羊”(cloned sheep)中的“克隆”便是形容词，这是中文的一个有别于英文的地方。
基因克隆的原理和应用一、基因克隆的原理基因克隆是一种重要的分子生物学技术，它可以用来在体外制备大量的DNA 分子，并将其插入到宿主细胞中进行复制和表达。
基因克隆的原理主要包括以下几个步骤：1.选择目标基因：首先确定需要克隆的目标基因，这可以通过对生物学研究的需要来确定。
2.DNA提取和剪切：从源生物体中提取DNA，并使用限制性内切酶对DNA进行剪切。
限制性内切酶是一种能够识别特定核酸序列并剪切DNA链的酶。
3.载体的选择和制备：选择合适的载体，常用的载体包括质粒和噬菌体。
将目标基因插入载体中，并通过连接酶将其与载体连接。
连接酶可以将剪切的DNA片段与载体的末端互补序列连接起来。
4.转化和筛选：将构建好的重组载体转化到宿主细胞中，宿主细胞可以是细菌、酵母等。
然后通过筛选方法选出带有目标基因的克隆。
5.扩增和纯化：将成功筛选出来的克隆进行扩增，并使用DNA纯化技术提取目标基因。
二、基因克隆的应用基因克隆技术在生物科学研究、医学和工业生产等方面有着广泛的应用。
下面列举了一些常见的应用领域：1. 生物科学研究•基因功能研究：通过基因克隆技术，可以将目标基因插入到其他生物体中，通过观察转基因生物的表型变化来研究这些基因在生物体中的功能。
•蛋白质表达：将目标基因插入到表达载体中，并将载体转化到大肠杆菌等表达系统中，可以大量表达蛋白质，并进行纯化和研究。
•基因组测序：通过克隆方法提取、扩增和纯化DNA片段，可以用于基因组测序或特定基因的测序。
2. 医学应用•基因治疗：将合成的基因导入到目标细胞中，通过修复或替代异常基因，治疗一些遗传性疾病。
•疫苗开发：通过克隆技术，可以制备重组疫苗，如乙型肝炎疫苗、人类乳腺癌疫苗等。
•药物研发：将目标基因插入到表达载体中，用于大规模表达药物靶点蛋白，以便进行药物筛选和药效评价。
3. 工业应用•农业：利用基因克隆技术进行作物遗传改良，提高作物产量、耐逆性等。
•能源生产：通过基因克隆技术改良生物质利用菌，提高生物质能源的产量和效率。
植物基因克隆实验指导目录植物基因克隆实验规则 (2)实验一：试剂的配制.................. 错误！未定义书签。
实验二：植物总DNA的快速少量提取和浓度检测错误！未定义书签。
实验三：微卫星简单重复序列锚定PCR扩增技术（SSR-PCR） 8实验四：PCR产物的琼脂糖凝胶电泳检测错误！未定义书签。
实验五：SSR标记聚丙烯酰胺凝胶电泳分析错误！未定义书签。
实验六：琼脂糖凝胶电泳回收PCR产物.. 错误！未定义书签。
实验七：PCR产物的T/A克隆及重组子的筛选错误！未定义书签。
实验八：重组子的鉴定................ 错误！未定义书签。
实验论文例文........................ 错误！未定义书签。
植物基因克隆实验规则一、植物基因克隆实验课的目标根据基因克隆实验操作的整体性和连贯性特点, 将该实验设计为综合性实验课程，实验内容设计上完全抛弃了原来分散的、孤立的单纯学习某一实验技术的缺陷, 将单个实验综合为系统的、连贯的系列型大实验，注重科研成果在教学中的应用，我们从以往的科研项目中选取了部分研究内容用于学生的综合性实验教学，这是基于教学实验与实际科学研究实验之间的新的实验教学模式。
整套实验围绕水稻根系发育突变体的基因克隆这一研究课题进行操作, 设计的实验内容具有极强的连续性和综合性，让学生在独立实践操作中学习基因克隆的基本研究方法和体会科学研究的严密逻辑和培养科研理念。
我们将实验内容设置为8个部分, 实验内容前后衔接紧密, 环环相扣, 不可分割, 前一个实验的结果是下一个实验的材料。
该课程使学生获得了整个类似科研实践过程的训练和体验, 学习了从事科研工作的基本功, 对完成自己的毕业论文及将来从事生命科学研究奠定了科研基础。
二、实验的进行程序和要求1、预习学生在课前应认真预习实验指导以及教材有关章节，必须对该次实验的目的要求、实验内容、基本原理和操作方法有一定的了解。
