5第五章:重组DNA的克隆
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DNA分子克隆技术(也称基因克隆技术) :在体外将DNA分子片段与载体DNA片段连接,转入细胞获得大量拷贝的过程中DNA分子克隆(或基因克隆)。其基本步骤包括:制备目的基因→将目的基因与载体用限制性内切酶切割和连接,制成DNA重组→导入宿主细胞→筛选、鉴定→扩增和表达。载体(vecors)在细胞内自我复制,并带动重组的分子片段共同增殖,从而产生大量的DNA分子片段。主要目的是获得某一基因或NDA片段的大量拷贝,有了这些与亲本分子完全相同的分子克隆,就可以深入分析基因的结构与功能,随着引入的DNA片段不同,有两种DNA库,一种是基因组文库(genomic library),另一种是cDNA库。
载体 所谓载体是指携带靶DNA片段进入宿主细胞进行扩增和表达的工具。
细菌质粒 是一种细菌染色体外小型双链环状结构的DNA,分子大小为1-20kb,对细菌的某些代谢活动和抗药性表型具有一定的作用。质粒载体是在天然质粒的基础上人工改造拼接而成。最常用的质粒是pBR322。
基因库的建造
含有某种生物体全部基历的随机片段的重组DNA克隆群体,其含有感光趣的基因片段的重组子,可以通过标记探针与基因库中的重组子杂交等方法而筛选出来,所得到的克隆经过纯化和扩增,可用于进 一步的研。其主步骤包括:(1)构建基因库迅速的载体;(2)DNA片段的制备;(3)DNA片段与载体DNA的连接;(4)包装和接种。
cDNA库的建造
是指克隆的DNA片段,是由逆转录酶自mRNA制备的cDNA。cDNA库包括某特定细胞的全部cDNA克隆的文库,不含内含子。
特异基因的筛选
常用的方法有:(1)克隆筛选即探针筛选法;(2)抗体检测法,检测其分泌蛋白质来筛选目的基因;(3)放射免疫筛选法,查出分泌特异抗原的基因;(4)免疫沉淀法,进行特异基因的筛选。
核酸序列测定
DNA的碱基序列决定着基因的特性,DNA序列分析 (测序,sequencing)是分子生物学重要的基本技术。无论从基因库中筛选的癌基因或经PCR法扩增的基因,最终均需进行核酸序列分析,可藉以了解基因的精细结构,获得其限制性内切酶图谱,分析基因的突变及对功能的影响,帮助人工俣成基因、设计引物,以及研究肿瘤的分子发病机制等。测序是在高分辨率变性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术的基础上建立起来的。目前最常用的方法有Maxam-Gilbert的化学降解少和Sanger的双脱氧法等,近年来已有DNA序列自动测定仪问世。化学降解法是在DNA的片段的5`端标记核素,然后用专一性化学试剂将DNA特异地降解,在电泳和自显影后,可得到从标记端延伸的片段供测读序列和进行比较。一般能读出200-250个核苷酸序列。双脱氧法是采用核苷酸链终止剂,如:2`,3`-双脱氧核苷三磷酸ddNTP(如ddTTP、ddTTP、ddGTP和ddCTP中的一种)掺入到DNA链中以终止链的延长,与掺入4种正常的dNTP的混合物分成四组进行反应,这样可得到一组结尾长衙不一、不同专一性核苷酸链终止剂结尾的DNA片段,经凝胶电泳分离和放射自显影,可读出合成的DNA核苷酸序列,根据碱基互补原则,可推算出模板DNA分子的序列。 化学降解法只需一化学试剂,重复性好,容易掌握;而双脱氧法需单链模板、特异的寡核苷酸引物及高质量的DNA聚合酶,便随着M13噬菌体载体的发明和运用,合成的引物容易获得,测序技术不断改进,故此法已被广泛应用。基脱氧法的自动激光荧光测序仪,使测工作更快速和简便,而且保证高度重复性。至于RNA测序现大多采用将mRNA逆转录成cDNA后同测序,然后反推RNA序列
克隆技术知识点总结
克隆技术是现代生物技术领域中的重要分支,通过对细胞或生物体进行复制,可以获得与原始个体遗传信息相同的克隆个体。本文将从克隆技术的定义、分类、应用,以及伦理道德等方面对克隆技术的知识点进行总结。
一、克隆技术的定义
克隆技术是指通过人工手段复制或产生与原始个体遗传信息相同的生物个体。克隆技术可以分为两种形式:基因克隆和生物体克隆。基因克隆是指通过重组DNA技术获得具有相同遗传信息的DNA分子,而生物体克隆则是通过复制细胞或胚胎来获得与原始个体相同基因组的生物个体。
二、克隆技术的分类
根据克隆技术的不同方法和手段,可以将其分为以下几种类型:
1. 重组DNA技术克隆:通过将目标基因插入到载体DNA中,进而将其转化到宿主细胞中,使得宿主细胞表达目标基因并进行大量复制。
2. 基因工程克隆:通过DNA分子的重组和转化,将外源基因导入到受体生物体中,使得受体生物体表达和遗传外源基因。
3. 细胞克隆:通过体细胞核移植或分裂的方法,复制出与原始细胞基因相同的细胞,实现细胞的无性繁殖和扩增。 4. 动物体克隆:通过体细胞核移植等方法,复制出与原始生物体基因相同的生物个体。
5. 植物体克隆:通过组织培养、离体培养等方法,将植物组织进行分裂和再生,得到与原始植株基因相同的新个体。
三、克隆技术的应用
克隆技术在各个领域都有广泛的应用。以下是其中一些主要领域的应用:
1. 医学研究:克隆技术在医学研究中可以用于制备大量含有特定基因的重组蛋白,用于疾病的诊断和治疗研究。
2. 农业领域:通过克隆技术可以获得优良农作物的纯合株系,提高农作物的产量和抗病虫害能力。
3. 物种保护:对于濒危物种而言,克隆技术可以通过细胞克隆或动物体克隆的方式,复制出与原始物种基因完全相同的个体,以保护珍稀物种。
4. 药物研发:通过克隆技术可以制备大量含有特定基因的动物模型,用于药物研发和毒性测试。
5. 人类生育领域:体细胞核移植技术为不育夫妇带来了希望,使得他们可以通过克隆技术获得自己的后代。
基因克隆的原理
基因克隆是指通过重组DNA分子来复制或复制特定基因的过程。它的原理涉及利用DNA重组技术从一个生物体中提取目标基因,并将其插入到另一个宿主生物体的基因组中。以下是基因克隆的基本原理和步骤:
1. 提取目标基因:从一个生物体的DNA中提取目标基因。这可以通过多种方法实现,如聚合酶链式反应(PCR)或酶切和连接技术。
2. 槽融合:使用合适的酶将目标基因与质粒DNA或其他载体DNA相连接。这些质粒DNA通常是经过改造的DNA分子,包含有关目标基因的所需信息,如启动子、激活子和选择性标记。
3. 转化宿主细胞:将重组质粒DNA导入到宿主细胞中。这可以通过多种方法实现,如电穿孔、化学转化或基因枪。宿主细胞通常是细菌或酵母等单细胞生物。
4. 选择性筛选:使用特定的标记或抗生素等方法筛选出已经成功转化的宿主细胞。这有助于确保目标基因已经被插入到宿主细胞的基因组中。
5. 复制和表达:将含有目标基因的宿主细胞进行培养和繁殖,以实现大规模的基因复制。通过适当的培养条件和诱导剂等方法,目标基因可以被表达出来,并产生所需的功能蛋白或产物。
总的来说,基因克隆基于DNA重组技术,利用质粒DNA或其他载体DNA将目标基因导入宿主细胞的基因组中。这种方法使得科学家能够通过修改和复制基因,研究基因功能、制备蛋白质或生产其他有用的化合物。
重组dna技术基本步骤
重组DNA技术基本步骤
DNA(脱氧核糖核酸)是生物体内的遗传物质,它携带着生物体的遗传信息。重组DNA技术是一种通过人工手段改变DNA序列的方法,被广泛应用于基因工程、医学研究和农业领域。本文将介绍重组DNA技术的基本步骤。
1. DNA提取
重组DNA技术的第一步是从源生物体中提取DNA。常用的提取方法包括细胞裂解、蛋白酶处理、乙醇沉淀等。提取得到的DNA需要经过纯化步骤,去除杂质和其他有机物。
2. DNA切割
DNA切割是将DNA分子切割成特定的片段,以便进行后续的操作。切割DNA的工具是限制性内切酶,这是一种具有特异性的酶,能够识别特定的DNA序列并切割它们。通过选择不同的限制性内切酶,可以得到具有不同长度和不同序列的DNA片段。
3. DNA连接
DNA连接是将两个不同的DNA片段连接在一起,形成重组DNA分子。连接需要使用DNA连接酶,它能够将DNA片段的末端粘性(sticky)或平滑(blunt)端连接起来。连接的DNA片段可以来自同一源生物体或不同生物体。
4. DNA转化
DNA转化是将重组DNA导入到目标细胞中。目标细胞可以是细菌、酵母或其他真核生物细胞。转化的方法有多种,包括热冲击法、电穿孔法和化学法等。转化成功后,目标细胞会获得重组DNA并将其复制和表达。
5. 重组DNA筛选
为了筛选出带有重组DNA的目标细胞,通常需要在培养基中加入适当的选择性抗生素或标记物。只有带有重组DNA的细胞才能够生长和繁殖,从而实现对重组DNA的筛选。
6. DNA测序
DNA测序是确定DNA序列的方法,它可以帮助确认重组DNA是否成功。常用的DNA测序方法包括Sanger测序和新一代测序技术。通过测序,可以获得重组DNA的准确序列信息。
7. DNA克隆
重组DNA技术最终的目的是获得大量相同的重组DNA分子。为了实现这一点,可以将重组DNA导入到合适的宿主细胞中进行克隆。克隆的方法包括质粒克隆和基因组克隆等。