簡(jiǎn)介:分子生物學(xué)技術(shù),分子雜交與印跡技術(shù)MOLECULARHYBRIDIZATIONANDBLOTTINGTECHNIQUE,核酸分子雜交NUCLEICACIDHYBRIDIZATION在DNA復(fù)性過(guò)程中,如果把不同DNA單鏈分子放在同一溶液中,或把DNA與RNA放在一起,只要在DNA或RNA的單鏈分子之間有一定的堿基配對(duì)關(guān)系,就可以在不同的分子之間形成雜化雙鏈HETERODUPLEX。,一、分子雜交與印跡技術(shù)的原理,(一)印跡技術(shù),利用各種物理方法使電泳膠中的生物大分子轉(zhuǎn)移到NC等各種膜上,使之成為固相化分子。這一技術(shù)類似于用吸墨紙吸收紙張上的墨跡,因此稱之為“BLOTTING”,譯為印跡技術(shù)。,用放射性核素、生物素或熒光染料標(biāo)記其末端或全鏈的已知序列的多聚核苷酸鏈被稱為“探針”,探針可以與固定在NC膜上的核苷酸結(jié)合,判斷是否有同源的核酸分子存在。,(二)探針技術(shù),二、印跡技術(shù)的類別及應(yīng)用,(一)DNA印跡SOUTHERNBLOTTING,(二)RNA印跡NORTHERNBLOTTING,(三)蛋白質(zhì)的印跡WESTERNBLOTTING,用于基因組DNA、重組質(zhì)粒和噬菌體的分析。,用于RNA的定性定量分析。,用于蛋白質(zhì)定性定量及相互作用研究。,其他斑點(diǎn)印跡DOTBLOTTING原位雜交INSITUHYBRIDIZATIONDNA點(diǎn)陣DNAARRAYDNA芯片技術(shù)DNACHIP,三種印跡技術(shù)的比較,分子雜交實(shí)驗(yàn),①,②,③,,,放射自顯影照片,DNA芯片技術(shù),PCR技術(shù)的原理與應(yīng)用THEPRINCIPLEANDAPPLICATIONOFPCRTECHNOLOGY,,5?,PRIMER1,,5?,PRIMER2,,,,5?,5?,TEMPLATEDNA,,一、PCR技術(shù)的工作原理,,,,,,,,,,,,,,PCR技術(shù)原理示意圖,PCR的基本反應(yīng)步驟,變性95?C,延伸72?C,退火TM5?C,,,,,模板DNA特異性引物耐熱DNA聚合酶DNTPSMG2,PCR體系基本組成成分,利用特異性引物以CDNA或基因組DNA為模板獲得已知目的基因片段,或與逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)相結(jié)合,直接以組織和細(xì)胞的MRNA為模板獲得目的片段;利用簡(jiǎn)并引物從CDNA文庫(kù)或基因組文庫(kù)中獲得序列相似的基因片段;利用隨機(jī)引物從CDNA文庫(kù)或基因組文庫(kù)中克隆基因。,二、PCR技術(shù)的主要用途,(一)目的基因的克隆,利用PCR技術(shù)可以隨意設(shè)計(jì)引物在體外對(duì)目的基因片段進(jìn)行嵌和、缺失、點(diǎn)突變等改造。,PCR技術(shù)高度敏感,對(duì)模板DNA的量要求很低,是DNA和RNA微量分析的最好方法。,(三)DNA和RNA的微量分析,(二)基因突變,將PCR技術(shù)引入DNA序列測(cè)定,使測(cè)序工作大為簡(jiǎn)化,也提高了測(cè)序的速度;待測(cè)DNA片段既可克隆到特定的載體后進(jìn)行序列測(cè)定,也可直接測(cè)定。,PCR與其他技術(shù)的結(jié)合可以大大提高基因突變檢測(cè)的敏感性。,(四)DNA序列測(cè)定,(五)基因突變分析,逆轉(zhuǎn)錄PCRREVERSETRANSCRIPTIONPCR,RTPCR是將RNA的逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)和PCR反應(yīng)聯(lián)合應(yīng)用的一種技術(shù)。RTPCR是目前從組織或細(xì)胞中獲得目的基因以及對(duì)已知序列的RNA進(jìn)行定性及半定量分析的最有效方法。,(一)逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù),三、幾種重要的PCR衍生技術(shù),原位PCRINSITUPCR是在組織切片或細(xì)胞涂片上的單個(gè)細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的PCR反應(yīng),然后用特異性探針進(jìn)行原位雜交,即可檢出待測(cè)DNA或RNA是否在該組織或細(xì)胞中存在。原位PCR方法彌補(bǔ)了PCR技術(shù)和原位雜交技術(shù)的不足,是將目的基因的擴(kuò)增與定位相結(jié)合的一種最佳方法。,(二)原位PCR技術(shù),(三)實(shí)時(shí)PCR技術(shù),實(shí)時(shí)PCRREALTIMEPCR技術(shù)通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)反應(yīng)過(guò)程中的產(chǎn)物量,消除了產(chǎn)物堆積對(duì)定量分析的干擾,亦被稱為定量PCR。,實(shí)時(shí)PCR技術(shù)原理,實(shí)時(shí)PCR分類,圖203TAQMAN探針?lè)▽?shí)時(shí)PCR原理示意圖,基因文庫(kù)GENELIBRARY,基因組DNA文庫(kù)GENOMICDNALIBRARYCDNA文庫(kù)CDNALIBRARY,基因文庫(kù)GENELIBRARY,是指一個(gè)包含了某一生物體全部DNA序列的克隆群體。,一、基因組DNA文庫(kù),基因組DNA文庫(kù)是指生物的基因組DNA的信息(包括所有的編碼區(qū)和非編碼區(qū))以DNA片段形式貯存的克隆群體。,用于構(gòu)建基因組文庫(kù)的載體有?噬菌體、粘粒和酵母人工染色體等。,基因組文庫(kù)和CDNA文庫(kù)的構(gòu)建和篩選,第一輪篩選,第二輪篩選,第三輪篩選,基因組文庫(kù)篩選結(jié)果舉例,CDNA文庫(kù)是包含某一組織細(xì)胞在一定條件下所表達(dá)的全部MRNA經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄而合成的CDNA序列的克隆群體,它以CDNA片段的形式貯存著該組織細(xì)胞的基因表達(dá)信息。,二、CDNA文庫(kù),生物芯片技術(shù)BIOLOGICALCHIPTECHNIQUE,是指將許多特定的DNA片段有規(guī)律地緊密排列固定于單位面積的支持物上,然后與待測(cè)的熒光標(biāo)記樣品進(jìn)行雜交,雜交后用熒光檢測(cè)系統(tǒng)等對(duì)芯片進(jìn)行掃描,通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)每一位點(diǎn)的熒光信號(hào)做出檢測(cè)、比較和分析,從而迅速得出定性和定量的結(jié)果。該技術(shù)亦被稱作DNA微陣列DNAMICROARRAY。,一、基因芯片,基因芯片GENECHIP,基因芯片工作流程示意圖,是將高度密集排列的蛋白分子作為探針點(diǎn)陣固定在固相支持物上,當(dāng)與待測(cè)蛋白樣品反應(yīng)時(shí),可捕獲樣品中的靶蛋白,再經(jīng)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)靶蛋白進(jìn)行定性和定量分析的一種技術(shù)。,二、蛋白質(zhì)芯片,蛋白質(zhì)分子間的親和反應(yīng),蛋白質(zhì)芯片PROTEINCHIP,蛋白質(zhì)芯片作用原理,生物大分子相互作用研究技術(shù)THEMETHODOFPROTEINPROTEINANDPROTEINDNAINTERACTIONSTUDY,一、蛋白質(zhì)相互作用研究技術(shù),酵母雙雜交各種親和分析(標(biāo)簽蛋白沉淀、免疫共沉淀等)熒光共振能量轉(zhuǎn)換效應(yīng)分析噬菌體顯示系統(tǒng)篩選,常用蛋白質(zhì)相互作用的研究技術(shù),標(biāo)簽融合蛋白結(jié)合實(shí)驗(yàn)是一個(gè)基于親和色譜原理的、分析蛋白質(zhì)體外直接相互作用的方法。,(一)標(biāo)簽蛋白沉淀,標(biāo)簽融合蛋白結(jié)合實(shí)驗(yàn)主要用于證明兩種蛋白分子是否存在直接物理結(jié)合、分析兩種分子結(jié)合的具體結(jié)構(gòu)部位及篩選細(xì)胞內(nèi)與融合蛋白相結(jié)合的未知分子。,標(biāo)簽融合蛋白沉淀實(shí)驗(yàn)流程示意圖,(二)酵母雙雜交技術(shù)的基本原理和用途,酵母雙雜交系統(tǒng)的應(yīng)用,證明兩種已知基因序列的蛋白質(zhì)可以相互作用的生物信息學(xué)推測(cè)。分析已知存在相互作用的兩種蛋白質(zhì)分子的的相互作用功能結(jié)構(gòu)域或關(guān)鍵的氨基酸殘基。將擬研究的蛋白質(zhì)的編碼基因與BD基因融合成為“誘餌”表達(dá)質(zhì)粒,可以篩選AD基因融合的“獵物”基因表達(dá)文庫(kù),篩選未知的相互作用蛋白質(zhì)。,(三)免疫共沉淀技術(shù)的基本原理和用途,免疫沉淀(IMMUNOPRECIPITATIONIP)免疫沉淀是利用抗體特異性反應(yīng)純化富集目的蛋白的一種方法。利用抗體可與抗原特異性結(jié)合的特性,將抗原(常為靶蛋白)從混合體系沉淀下來(lái)。免疫共沉淀(COIMMUNOPRECIPITATION,COIP)免疫共沉淀是以抗體和抗原之間的專一性作用為基礎(chǔ)的用于研究蛋白質(zhì)相互作用的經(jīng)典方法。是確定兩種蛋白質(zhì)在完整細(xì)胞內(nèi)生理性相互作用的有效方法。COIP與質(zhì)譜分析以細(xì)胞內(nèi)源性靶蛋白為誘餌,用抗靶蛋白抗體與細(xì)胞總蛋白進(jìn)行免疫共沉淀純化靶蛋白免疫復(fù)合物,凝膠電泳分離后,質(zhì)譜鑒定靶蛋白的結(jié)合蛋白,免疫沉淀原理圖解,免疫共沉淀原理圖解,免疫共沉淀原理圖解,蛋白A,蛋白B抗A抗體C進(jìn)行洗脫抗B抗體D進(jìn)行驗(yàn)證,COIP與質(zhì)譜分析流程,,電泳遷移率變動(dòng)測(cè)定ELECTROPHORETICMOBILITYSHIFTASSAY,EMSA或稱凝膠遷移變動(dòng)實(shí)驗(yàn)GELSHIFTASSAY最初用于研究DNA結(jié)合蛋白與相應(yīng)DNA序列間的相互作用,可用于定性和定量分析,已經(jīng)成為轉(zhuǎn)錄因子研究的經(jīng)典方法。目前這一技術(shù)也被用于研究RNA結(jié)合蛋白和特定RNA序列間的相互作用。,二、DNA蛋白質(zhì)相互作用分子分析技術(shù),(一)電泳遷移率變動(dòng)測(cè)定,凝膠遷移實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖,染色質(zhì)免疫沉淀技術(shù)CHROMATINIMMUNOPRECIPITATIONASSAY,CHIP是目前可以研究體內(nèi)DNA與蛋白質(zhì)相互作用的主要方法。,(二)染色質(zhì)免疫沉淀法,染色質(zhì)免疫沉淀實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果示意圖,二、RNA蛋白質(zhì)相互作用分子分析技術(shù),RNA結(jié)合蛋白免疫沉淀(RNABINDINGPROTEINIMMUNOPRECIPITATION,RIP),是研究細(xì)胞內(nèi)RNA與蛋白結(jié)合情況的技術(shù)。應(yīng)用范圍研究蛋白與DNA動(dòng)態(tài)作用研究組蛋白的各種共價(jià)修飾與基因表達(dá)之間的關(guān)系研究蛋白與RNA的相互作用,激光共聚集顯微鏡應(yīng)用技術(shù)LASERSCANNINGCONFOCALMICROSCOPYLSCM,激光經(jīng)放大、分光后由物鏡聚焦于焦平面上,同時(shí),焦平面上被激光掃描的點(diǎn)F所發(fā)出的一定波長(zhǎng)的熒光通過(guò)檢測(cè)針孔光欄達(dá)到檢測(cè)器,并成像于顯示器上,得到相應(yīng)的熒光圖象。,激光共聚焦顯微鏡工作原理示意圖,人眼及各類顯微鏡分辯率,人眼分辯率020MM光學(xué)顯微鏡分辯率025UM共焦顯微鏡分辯率018UM電子顯微鏡分辯率020NM激光共聚焦顯微鏡有四個(gè)熒光通道,一個(gè)透射光通道,激光共聚焦顯微鏡的應(yīng)用,定位、定量三維重組動(dòng)態(tài)測(cè)量?活細(xì)胞或組織內(nèi)游離CA2分布和濃度的變化測(cè)量MG2、ZN、NA、K?自由基的檢測(cè)?藥物進(jìn)入細(xì)胞的動(dòng)態(tài)過(guò)程、定位分布及定量?蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)位活細(xì)胞內(nèi)H濃度(PH值)的測(cè)量線粒體膜電位的測(cè)量熒光漂白恢復(fù)(FRAP)的測(cè)量籠鎖解籠鎖的測(cè)量熒光能量共振轉(zhuǎn)移(FRET)的測(cè)量其他應(yīng)用,THANKYOU,
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