第五章目的基因的获取第五章目的基因的获取1976年H.G. Khorana 提出了用化学方法合成基因的设想，并于1979年在science 上发表了率先成功地合成大肠杆菌酪氨酸tRNA 基因的论文。
第一节化学合成目的基因目前常用的方法一、目前常用的方法磷酸二酯法、磷酸三酯法、亚磷酸三酯法、固相合成法自动化合成法。
①保护dNTP 的5’端P 或3’端-OH （1）原理1. 磷酸二酯法保证合成反应的定向进行。
然后再用酸②带保护的单核苷酸连接或碱脱去保护基团带5’保护的单核苷酸与带3’保护的另一个单核苷酸以磷酸二酯键连接起来。
然后去掉一个保护，使其循环往复连接。
（2）合成过程5’端保护的单核苷酸可以同3’端保护的二核苷酸聚合。
保护连接去保护连接原理与磷酸二酯法一样。
只是参加反应的单核苷酸都是在3’端磷酸和5’-OH 上都先连接了一个保护基团。
2. 磷酸三酯法固相磷酸三酯合成法将第一个核苷酸的3’-OH 端固定在固相支持物上。
（第一个核苷酸不需要保护）固相磷酸酯合成法是目前通用的合成方法。
化学合成的DNA 片断一般在200bp 以内。
需要把几个正确片段连接起来二、化学合成DNA 片断的组装1. 互补连接法（1）互补配对用T4多核苷酸激酶使各个片段的5’端带上磷酸。
预先设计合成的片断之间都有互补区域，不同片断之间的互补区域形成有断点的完整双链。
（2）5’端磷酸化T4多核苷酸激酶使5’-OH磷酸化（3）连接酶连成完整双链T4 DNA连接酶完整的DNA双链2. 互补延伸连接法预先设计的片断之间有局部互补区，可以相互作为另一个片断延长的引物，用DNA聚合酶延伸成完整的双链。
3’5’5’3’5’3’T4DNA连接酶Klenow片段引物1. 直接合成基因三、寡聚核苷酸化学合成的优点（1）有些组织特异性mRNA的含量很低，很难用cDNA方法克隆）有些基因比较短化学合成费用较低2. 合成测序或PCR用的引物（20bp左右）（2）有些基因比较短，化学合成费用较低3. 合成探针序列以筛选特定的基因4. 定点突变合成合成带有定点突变的基因片段。
获取目的基因的四个途径获取目的基因的四个途径引言：目的基因是指在人类或动物体内具有特定功能或特征的基因。
获取目的基因的研究对于科学研究、医学治疗和农业改良有着重要的意义。
本文将介绍获取目的基因的四个途径，包括突变、基因转移、基因编辑和基因合成，以帮助读者更全面地了解这一领域的研究进展和应用前景。
一、突变突变是指基因组发生突变或突变体产生的过程。
通过突变，可以获得新的目的基因或改良现有基因的功能。
突变的方式包括自然发生的自发突变和人工诱导的突变。
自发突变通常是由于DNA复制过程中的错误或外界环境的影响，而人工诱导的突变则是通过化学物质或辐射来诱导基因的改变。
突变的技术有助于研究基因的功能和相互关系，以及生成新的基因型来满足特定需求。
二、基因转移基因转移是通过将目的基因从一个生物体转移到另一个生物体来实现的。
这可以通过不同的方法进行，包括基因工程技术、转座子和病毒介导的转移。
基因工程技术是一种将特定基因加入目标生物体的方法，通常通过DNA重组技术和酶切酶技术来实现。
转座子是一种能够自主移动到基因组中不同位置的DNA序列，通过转座子可以将目的基因插入到特定基因组位置，实现目的基因的转移。
病毒介导的基因转移则是通过利用病毒的感染机制将目的基因传递到宿主生物体中。
三、基因编辑基因编辑是一种修改特定基因的方法，通过这种方法可以实现指定基因的特定改变。
目前最常用的基因编辑技术是CRISPR-Cas9系统，它利用一种特定的酶可以精确剪切DNA，并对基因进行修改。
通过CRISPR-Cas9系统，可以实现基因的插入、缺失、替代和修复等功能。
这种基因编辑技术在基因疾病治疗、农业改良和基因组研究方面具有广阔的应用前景。
四、基因合成基因合成是指通过合成DNA序列来获得目的基因。
这种方法可以通过化学或酶切酶技术将目的基因的DNA序列合成，并将其插入到目标生物体中。
基因合成技术的发展使得科学家可以根据需要设计合成基因，从而实现特定功能的基因表达和产物合成。
获取目的基因的流程
1. 确定目的基因及其来源
- 明确所需基因的功能和来源生物体
- 收集相关基因序列信息
2. 设计引物(Primer)
- 根据目标基因序列设计特异性引物
- 考虑引物长度、GC含量和退火温度等参数
3. 提取模板DNA
- 从源生物体中提取总DNA或RNA
- 检测DNA/RNA的质量和浓度
4. 进行PCR扩增
- 利用设计好的引物和模板DNA/RNA进行PCR反应 - 优化PCR条件以获得高效扩增
5. 检测和纯化PCR产物
- 通过电泳或其他方法检测PCR扩增效果
- 从反应体系中纯化目的基因片段
6. 克隆和测序
- 将纯化的目的基因插入载体(如质粒)
- 转化到宿主细胞(如大肠杆菌)中进行克隆扩增
- 对阳性克隆进行测序,验证目的基因序列
7. 表达和纯化目的蛋白(可选)
- 在适当的表达系统中表达目的基因
- 纯化并检测目的蛋白的活性和性质
通过上述步骤,可以从源生物体中成功获取所需的目的基因,为后续的研究和应用奠定基础。
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。
