簡(jiǎn)介:DNA自動(dòng)測(cè)序核酸分子雜交,RNA抽提純化和逆轉(zhuǎn)錄PCR,載體與片段連接、感受態(tài)細(xì)胞轉(zhuǎn)化,細(xì)胞培養(yǎng)及細(xì)胞轉(zhuǎn)染,分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)總結(jié),質(zhì)粒抽提和酶切鑒定,,,重組DNA鑒定,,目的蛋白的表達(dá)及功能的研究,獲得目的基因,,,DNA重組,遺傳的中心法則,1958年CRICK提出以DNA為中心的遺傳信息的傳遞規(guī)律,即DNA貯存的遺傳信息通過(guò)復(fù)制傳給子代DNA,通過(guò)轉(zhuǎn)錄傳給RNA,再通過(guò)翻譯傳給蛋白質(zhì)。遺傳信息傳遞方向的這個(gè)規(guī)律被稱為~。,DNA,,RNA,,,,蛋白質(zhì),復(fù)制,復(fù)制,轉(zhuǎn)錄,翻譯,,反轉(zhuǎn)錄,1970年TEMIN和BALTIMORE發(fā)現(xiàn)RNA病毒的RNA可通過(guò)反轉(zhuǎn)錄(逆轉(zhuǎn)錄)將遺傳信息傳給CDNA,也可通過(guò)RNA復(fù)制或RNA轉(zhuǎn)錄傳給子代RNA,這是對(duì)中心法則的補(bǔ)充。1997年瘋牛病和朊病毒的出現(xiàn),預(yù)示蛋白質(zhì)也可逆向?qū)⑦z傳信息向DNA傳遞。,,,DNA的結(jié)構(gòu)及功能,DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤繞而成的。DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接,排在外側(cè),構(gòu)成基本骨架,堿基排在內(nèi)側(cè)。兩條鏈的堿基通過(guò)氫鍵連接形成堿基對(duì),其中A與T配對(duì),G與C配對(duì)。兩個(gè)相鄰脫氧核苷酸通過(guò)3’5’磷酸二酯鍵連接。起著貯存和傳遞遺傳信息的作用。,RNA的種類CATEGORY,轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸TRANSFERRNA,TRNA核蛋白體核糖核酸RIBOSOMERNA,RRNA信使核糖核酸MESSENGERRNA,MRNA,轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核蛋白體,起裝配機(jī)的作用翻譯蛋白質(zhì)的模板,RNA的功能FUNCTION,MRNA的生物合成MRNABIOSYNTHESIS,真核生物的結(jié)構(gòu)基因由內(nèi)含子和外顯子組成,內(nèi)含子的序列較長(zhǎng),且不編碼蛋白質(zhì)。真核生物DNA在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中經(jīng)剪接可將內(nèi)含子部分去除,獲得成熟的MRNA。由于分子生物學(xué)研究的最終產(chǎn)物常常是蛋白質(zhì),因此我們需要獲得可翻譯的MRNA。MRNA易降解,不易長(zhǎng)期保存。將MRNA逆轉(zhuǎn)錄成CDNA,利用CDNA來(lái)研究基因的功能。,TRIZOL提取RNA原理,TRIZOL法提取細(xì)胞總RNA是目前常用的提取方法。細(xì)胞內(nèi)大部分的RNA與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起,以核蛋白形式存在。TRIZOL內(nèi)含異硫氰酸胍和苯酚等物質(zhì)。異硫氫酸胍GUSCN是一種強(qiáng)的蛋白質(zhì)變性劑,不僅能使細(xì)胞裂解,同時(shí)還能有效地抑制細(xì)胞內(nèi)源性RNA酶的活性。通過(guò)有機(jī)溶劑的分步抽提,最終可獲得純度較高的細(xì)胞總RNA。,RNA提取注意事項(xiàng),TRIZOL試劑含有苯酚,具有毒性和刺激性,注意操作。如皮膚接觸TRIZOL,請(qǐng)立即用大量水沖洗。RNASE污染的主要來(lái)源是操作過(guò)程中手和空氣中的浮沉,注意隨時(shí)勤換手套,樣品盡可能蓋嚴(yán);盡量不要對(duì)著RNA樣品呼氣或說(shuō)話。用001的DEPC水浸泡過(guò)夜,然后滅菌,烘干。溶液需用DEPC水配制。細(xì)胞裂解必需充分且操作迅速。裂解不完全會(huì)降低最后得率,因?yàn)橐徊糠諶NA會(huì)殘留在未裂解的細(xì)胞中。在清洗和裂解細(xì)胞時(shí)最好在低溫下操作,防止在操作過(guò)程中釋放的內(nèi)源RNASE降解了RNA。,逆轉(zhuǎn)錄REVERSETRANSCRIPTION,逆轉(zhuǎn)錄指遺傳信息從RNA流向DNA,是RNA指導(dǎo)下的DNA合成過(guò)程,即以RNA為模板,四種DNTP為原料,合成與RNA互補(bǔ)的DNA單鏈,稱為互補(bǔ)DNACOMPLEMENTARYDNA,CDNA,逆轉(zhuǎn)錄原理,CDNA合成有兩個(gè)關(guān)鍵因素,一是病毒RNA的質(zhì)量,二是逆轉(zhuǎn)錄酶。逆轉(zhuǎn)錄酶是一種多功能酶,它能在一定的條件下,以單鏈RNA為模板合成第一條CDNA鏈。通過(guò)RNASEH活性水解RNADNA雜合分子中的RNA鏈。,逆轉(zhuǎn)錄酶REVERSETRANSCRIPTASE,催化逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程的酶稱逆轉(zhuǎn)錄酶,RNA病毒中都含有此酶。具有三種酶活性RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶RNA水解酶活性DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶,,逆轉(zhuǎn)錄體系,RNA模板3’UUAGGCCUGGAUAAGCGCCUGGA5’,引物5’ATCCGGAC,,逆轉(zhuǎn)錄酶,DATP,DGTP,DCTP,DTTP,,MN2,,,酶活性依賴金屬離子,,,,,,底物,逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程中CDNA的合成,逆轉(zhuǎn)錄引物的選擇PRIMER,OLIGODT1218個(gè)核苷酸組成),只有MRNA被逆轉(zhuǎn)錄隨機(jī)六聚寡核苷酸,所有RNA均被逆轉(zhuǎn)錄基因特異性引物,僅產(chǎn)生需要的DNA,逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義,擴(kuò)充了中心法則有助于對(duì)病毒致癌機(jī)制的了解與真核細(xì)胞分裂和胚胎發(fā)育有關(guān)逆轉(zhuǎn)錄酶是分子生物學(xué)重要工具酶,以DNA為模板,利用DNA聚合酶的特性體外擴(kuò)增特定的基因片斷,這種方法被稱為DNA聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。,,,,PCR基因放大連瑣反應(yīng),聚合酶鏈反應(yīng)POLYMERASECHAINREACTION,PCR,PCR基本原理,利用高溫可使DNA變性和低溫可使DNA復(fù)性的特性,根據(jù)體內(nèi)細(xì)胞分裂中DNA半保留復(fù)制機(jī)理,以特異性寡核苷酸為引物,DNA分子為模板,在DNA聚合酶和四種脫氧核苷酸存在的條件下體外合成新DNA分子的過(guò)程。這種熱變性復(fù)性延伸的過(guò)程就是一個(gè)PCR循環(huán),PCR就是在合適條件下的這種循環(huán)的不斷重復(fù)。,PCR技術(shù)的特點(diǎn),高度的敏感性高度的特異性操作簡(jiǎn)便、快速適用樣品的廣泛性,PCR基本成分,TEMPLATEPRIMERSTAQPOLYMERASE10PCRBUFFERDNTPSMG,PCRPRIMERS,WWWNCBINLMNIHGOV,PCRPRIMERS,序列發(fā)現(xiàn)的時(shí)間和發(fā)現(xiàn)者序列的生物體來(lái)源序列的組織來(lái)源,引物設(shè)計(jì)PRIMERDESIGN,引物長(zhǎng)度(LENGTH)20~30BP引物中四種堿基的分布應(yīng)該是隨機(jī)的兩引物間不能有互補(bǔ)序列,尤其是3‘端引物的堿基順序不應(yīng)與非擴(kuò)增區(qū)域由同源性引物的3’末端堿基一定要與模板DNA配對(duì)可以在5’末端加上限制性內(nèi)切酶位點(diǎn)或起始密碼解鏈溫度TM兩引物間相差不大于5℃引物內(nèi)部不能有大于3BP的反向重復(fù)序列或自身互補(bǔ)序列存在,PCR基本程序,預(yù)變性(PREDENATURATION變性DENATURATION退火ANNEALING延伸ELONGATION2530CYCLES,DOUBLESTRANDEDDNATEMPLATE,DOUBLESTRANDEDDNATEMPLATE,,,DESIGNPRIMERSWITHTHISSEQUENCEINFORMATION,PCRCYCLE1,DOUBLESTRANDEDDNATEMPLATE,,,PRIMERS,TAQ,TAQ,PCRCYCLE1,DENATURATION950CSTRANDSSEPARATE,,,PRIMERS,TAQ,TAQ,TAQPOLYMERASEISTHERMOSTABLE,,,,,3’,5’,5’,3’,PCRCYCLE1,ANNEALING550CPRIMERSBIND,TAQ,TAQ,,,,,3’,5’,5’,3’,PCRCYCLE1,ANNEALING550CTAQBINDSTODUPLEX,TAQ,TAQ,,,,3’,5’,5’,3’,,,PCRCYCLE1,EXTENSION72OCTAQCOPIESDNASTRANDDNTPS,TAQ,TAQ,TAQSYNTHESISESDNAINTHE5’TO3’DIRECTION,,,,3’,5’,5’,3’,,,,PCRCYCLE1,EXTENSION72OCTAQCOPIESDNASTRAND,TAQ,TAQ,TAQSYNTHESISESDNAINTHE5’TO3’DIRECTION,,,,3’,5’,5’,3’,,,,,,PCRCYCLE1,EXTENSION72OCTAQCOPIESDNASTRAND,TAQ,TAQ,TAQSYNTHESISESDNAINTHE5’TO3’DIRECTION,,,3’,5’,5’,3’,5’,3’,,5’,3’,PCRCYCLE1,ENDCYCLE1,,PCRANIMATION,PCR反應(yīng),取無(wú)菌0?2MLPCR管一支,加入10?PCR緩沖液5ΜL氯化鎂4ΜL4種DNTP混合液10MMOL/L0?5ΜL3?端引物10ΜMOL/L1ΜL5?端引物10ΜMOL/L1ΜLTAQDNA多聚酶5U/ΜL0?25ΜL三蒸水33?25ΜL模板CDNA5ΜL蓋緊蓋子,離心數(shù)秒后置PCR儀上進(jìn)行擴(kuò)增。PCR循環(huán)為95℃預(yù)變性2MIN,95℃變性30S、55℃復(fù)性30S、72℃延伸1MIN,30個(gè)循環(huán),最后72?C延伸7MIN。,細(xì)胞裂解,RNA釋放,CDNA,PCR擴(kuò)增,逆轉(zhuǎn)錄酶,耐熱DNA聚合酶,,RTPCR擴(kuò)增,,,,,,,,,,,,,,,,,引物DNTPS二價(jià)金屬離子DNA聚合酶,引物DNTPS二價(jià)金屬離子逆轉(zhuǎn)錄酶,RTPCR過(guò)程,逆轉(zhuǎn)錄酶/耐熱DNA聚合酶,RTPCR的應(yīng)用APPLICATION,獲得基因完整編碼區(qū)序列檢測(cè)基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物半定量比較不同樣品間MRNA水平制備用于雜交的CDNA探針,PCR技術(shù)在臨床應(yīng)用中的問(wèn)題和對(duì)策,在我國(guó),前一個(gè)時(shí)期PCR應(yīng)用相當(dāng)混亂。從技術(shù)因素分析,常規(guī)PCR作為臨床檢驗(yàn)技術(shù)存在的最主要的問(wèn)題是,擴(kuò)增產(chǎn)物污染帶來(lái)的假陽(yáng)性。常規(guī)PCR只能定性不能定量,也影響了評(píng)價(jià)PCR檢測(cè)結(jié)果的臨床診斷意義。定量是PCR作為臨床檢驗(yàn)技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)重要目標(biāo)。,瓊脂糖凝膠電泳基本原理,瓊脂糖凝膠電泳是以瓊脂糖作為固體支持物的一種電泳方法。因?yàn)楦鞣N核酸分子的電荷及質(zhì)量之比是相近的,在沒(méi)有支持物的電場(chǎng)中,它們以相同的速度前進(jìn)。瓊脂糖凝膠電泳具有分子篩效應(yīng),所以在適當(dāng)濃度的瓊脂糖凝膠中電泳,線性DNA分子在電場(chǎng)中的遷移率與其分子量的對(duì)數(shù)成反比,從而達(dá)到分離的目的。,瓊脂糖凝膠電泳(AGAROSEGELELECTROPHORESIS)分離的原理,使TAE浸過(guò)凝膠表面在陰極的加樣孔加樣(紅正黑負(fù))分子篩作用分子量越小,遷移速度越快,瓊脂糖凝膠的濃度與DNA分離范圍SEPARATIONRANGEVSAGAROSE,瓊脂糖凝膠濃度與分離效率,,,大片段在07瓊脂糖凝膠中分離效果好,小片段在15瓊脂糖凝膠中分離效果好,上樣,上樣緩沖液甘油可增加樣品密度,使其比重增加,以確保DNA均勻沉入加樣孔內(nèi)在電泳中形成肉眼可見(jiàn)的指示帶,可預(yù)測(cè)核酸電泳的速度和位置使樣品呈色,使加樣操作更方便EDTA,SDS可滅活限制性內(nèi)切酶,溴化乙錠EB染色,EB堆砌在DNA雙螺旋的堿基對(duì)之間,DNA分子越小,結(jié)合的EB越少,染色越淡,溴化乙錠是一種熒光染料,可嵌入核酸雙鏈的堿基對(duì)之間,在紫外線激發(fā)下,發(fā)出紅色熒光,常用05MG/ML,,,,注意事項(xiàng),一定要等凝膠冷卻至60℃時(shí)再入加溴化乙錠切記DNA樣品由負(fù)極往正極泳動(dòng)靠近加樣孔的一端為負(fù)加完樣品后最好先觀察一段時(shí)間插電極或拔電極時(shí)必須將儀器電源關(guān)掉不要使樣品跑出凝膠,瓊脂糖凝膠電泳應(yīng)用,PCR產(chǎn)物鑒定酶切片段鑒定DNA片段回收DNA的定量,分子克隆MOLECULARCLONING基因工程的核心,克隆克隆是指通過(guò)無(wú)性繁殖過(guò)程所產(chǎn)生的與親代完全相同的子代群體,分子克隆,細(xì)胞克隆,動(dòng)物克隆,基因工程中所指的克隆,是在體外對(duì)DNA分子按照既定目的和方案進(jìn)行人工重組,將重組分子導(dǎo)入合適細(xì)胞,使其在細(xì)胞中擴(kuò)增和繁殖,以獲得該DNA分子得大量拷貝。這類克隆是在分子水平上操作的,故稱為分子克隆。又被稱為基因克隆或DNA克隆。,分子克隆中常用的工具酶,限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶DNA聚合酶末端轉(zhuǎn)移酶逆轉(zhuǎn)錄酶堿性磷酸酶核酸外切酶,基因克隆的基本程序,外源基因或目的基因的獲得載體的構(gòu)建或選擇連接轉(zhuǎn)化陽(yáng)性重組體的篩選與鑒定,目的基因,目的基因是指我們所要研究和應(yīng)用的基因,也就是我們將要克隆或表達(dá)的基因。獲得目的基因是分子克隆過(guò)程中的第一步。體外擴(kuò)增基因法PCRANDRTPCR人工合成基因法限制性內(nèi)切酶直接分離法獲得基因文庫(kù)篩選法從CDNA文庫(kù)中篩選,RTPCR,RNA提取RTPCR,EXTRACTRNAFROMVIRUS/CELLS,RNA,載體VECTOR,載體是指能夠攜帶外源基因轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)增或誘導(dǎo)外源基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的工具。,載體應(yīng)具備的條件,帶有復(fù)制子多克隆酶切位點(diǎn)篩選標(biāo)志完整的轉(zhuǎn)錄單位(表達(dá)型載體),載體的分類,按功能分類克隆載體和表達(dá)載體按受體細(xì)胞分類原核細(xì)胞載體和真核細(xì)胞載體按載體來(lái)源分類質(zhì)粒載體、嗜菌體、病毒、酵母人工染色體、粘粒,PGEMTEASYVECTOR,綠色熒光蛋白載體,酶切載體和目的基因ENZYMERESTRICTIONDIGESTOFDNAPLASMIDVECTORANDTARGETGENE),目的基因與載體的連接(LIGATION),利用DNA連接酶把載體DNA和要克隆的目的DNA片段連接在一起,成為一個(gè)完整的重組分子,被稱為連接反應(yīng)。,DNA連接酶DNALIGASE,催化兩個(gè)獨(dú)立的DNA片段5‘磷酸基團(tuán)和3’羥基基團(tuán)之間形成磷酸二酯鍵。,連接方法,粘性末端連接法單酶連、雙酶連平齊末端連接法同聚物接尾法人工接頭法PCR產(chǎn)物與載體的連接限制性酶切位點(diǎn)添加法、T/A克隆法,單一酶切的粘性末端連接缺點(diǎn),載體自連載體DNA兩端的粘性末端可以自身退火成環(huán),產(chǎn)生載體載體相連接的假陽(yáng)性克隆。雙向插入由于使用同一種內(nèi)切酶,載體與插入片段的4個(gè)末端全為相同的粘性互補(bǔ)順序,所以目的基因插入可以有兩個(gè)方向。,,,BAMHⅠ切割反應(yīng),T4DNA連接酶15oC,,,同一限制酶切位點(diǎn)連接,不同限制酶切位點(diǎn)的連接(雙酶連),ECORⅠ切割位點(diǎn),BGLⅡ切割位點(diǎn),平端連接,適用于限制性內(nèi)切酶切割產(chǎn)生的平端粘端補(bǔ)齊或切平形成的平端,同聚物加尾連接,在末端轉(zhuǎn)移酶TERMINALTRANSFERASE的作用下,在DNA片段末端加上同聚物序列、制造出粘性末端,再進(jìn)行粘端連接。,人工接頭LINKER連接,在平端加上酶切位點(diǎn),再用限制酶切除產(chǎn)生粘性末端,而進(jìn)行粘端連接。,T/A克隆法,利用含有單個(gè)胸腺嘧啶(T)3‘突出末端的線性化載體與帶有單個(gè)腺苷酸(A)3‘突出末端的PCR產(chǎn)物來(lái)進(jìn)行克隆,這種方法被稱為T/A克隆法。此方法利用了TAQDNA聚合酶具有延伸酶的活性,即不依賴模板的方式將一個(gè)核苷酸添加到已完成延伸的PCR產(chǎn)物的3‘末端。在四種核苷酸都存在的情況下,這個(gè)添加上去的核苷酸通常是A殘基。,重組分子導(dǎo)入受體細(xì)胞,外源DNA分子與載體組成重組分子后,需要導(dǎo)入受體細(xì)胞才能進(jìn)行繁殖和表達(dá),受體細(xì)胞系指被導(dǎo)入重組分子的細(xì)胞,又稱宿主細(xì)胞。根據(jù)導(dǎo)入受體細(xì)胞的方式不同,可分為轉(zhuǎn)化(TRANSFORMATION)將重組DNA分子導(dǎo)入原核細(xì)胞的過(guò)程轉(zhuǎn)染(TRANSFECTION)將重組DNA分子導(dǎo)入真核細(xì)胞的過(guò)程感染(INFECTION)噬菌體進(jìn)入宿主細(xì)菌,病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞中繁殖的過(guò)程,轉(zhuǎn)化過(guò)程,制備感受態(tài)細(xì)胞(COMPETENTCELL)用物理或化學(xué)方法處理細(xì)胞,使其處于最適攝取和容忍外來(lái)DNA的生理狀態(tài),這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞。將重組DNA分子和感受態(tài)細(xì)胞相混合,使DNA分子進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞中。轉(zhuǎn)化細(xì)胞在含有抗生素的瓊脂平板上生長(zhǎng),氯化鈣法原理,細(xì)菌處于0℃氯化鈣低滲溶液中,細(xì)胞膨脹成球形。轉(zhuǎn)化混合物中的DNA形成抗DNA酶的羥基鳥磷酸復(fù)合物粘附于細(xì)胞表面,經(jīng)42℃短時(shí)間熱休克處理,促進(jìn)細(xì)胞吸收DNA復(fù)合物。在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)數(shù)小時(shí)后,球狀細(xì)胞復(fù)原并分裂增殖。被轉(zhuǎn)化的細(xì)菌中,重組基因得到表達(dá),在選擇性培養(yǎng)基平板上可篩選出所需的轉(zhuǎn)化子。,氯化鈣法CHEMICALTRANSFORMATIONWITHCALCIUMCHLORIDE,CACL2方法的轉(zhuǎn)化效率一般可達(dá)106107轉(zhuǎn)化子/ΜGDNA。關(guān)鍵是1使用對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)菌2低溫操作3手法溫柔優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、可重復(fù)性高。缺點(diǎn)轉(zhuǎn)化效率稍低,而且不能轉(zhuǎn)化大質(zhì)粒>15KB,電轉(zhuǎn)法TRANSFORMATIONBYELECTROPORATION,重組DNA的篩選與鑒定,抗藥性篩選法藍(lán)白篩選法DNA限制性內(nèi)切酶圖譜分析DNA序列測(cè)定法核酸雜交法PCR法,抗生素篩選轉(zhuǎn)化結(jié)果,GROWTHONAGARPLATESAMPXGALANDSELECTIONFORANTIBIOTICRESISTANTCOLONIES,,重組DNA技術(shù)操作過(guò)程可形象歸納為,小結(jié),重組DNA技術(shù)操作的主要步驟,克隆常見(jiàn)問(wèn)題,轉(zhuǎn)化后無(wú)克隆產(chǎn)生白色菌落很少或者根本沒(méi)有實(shí)驗(yàn)組只有白色菌落白色菌落中陽(yáng)性克隆率低,重組DNA的應(yīng)用,克隆基因的表達(dá)探針標(biāo)記基因組序列分析基因的定點(diǎn)突變基因打靶技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù),質(zhì)粒提取及酶切鑒定,實(shí)驗(yàn)?zāi)康募氨尘?質(zhì)粒是獨(dú)立于細(xì)菌染色體外的DNA分子,大小可為1KB到200KB。大多數(shù)來(lái)自細(xì)菌的質(zhì)粒是雙鏈、共價(jià)閉合環(huán)狀的分子,以超螺旋形式存在。它是細(xì)菌內(nèi)的共生型遺傳因子。其復(fù)制和遺傳獨(dú)立于細(xì)菌染色體,但復(fù)制和轉(zhuǎn)錄依賴于宿主編碼的蛋白和酶。,PLASMID,CHROMOSOME,質(zhì)粒類型,質(zhì)粒按復(fù)制方式分為兩種類型松弛型質(zhì)粒和嚴(yán)緊型質(zhì)粒1松弛型質(zhì)粒RELAXEDPLASMID松弛型質(zhì)粒的復(fù)制不需要質(zhì)粒編碼的功能蛋白,完全依賴于宿主提供的半衰期較長(zhǎng)的酶。即使蛋白質(zhì)合成受抑制,質(zhì)粒的復(fù)制依然進(jìn)行。2嚴(yán)緊型質(zhì)粒STRINGENTPLASMID嚴(yán)緊型質(zhì)粒復(fù)制需要一個(gè)質(zhì)粒編碼的蛋白,質(zhì)粒的拷貝數(shù)不能通過(guò)用氯霉素等蛋白合成抑制劑來(lái)增加。按功能分為3類F質(zhì)粒(即性質(zhì)粒)R質(zhì)粒(即抗藥性質(zhì)粒)COL質(zhì)粒(即大腸桿菌素因子),質(zhì)粒DNA的一般性質(zhì),環(huán)狀超螺旋DNA分子質(zhì)??梢赞D(zhuǎn)移質(zhì)粒的復(fù)制依賴宿主細(xì)胞的復(fù)制機(jī)器質(zhì)粒有相容性及不相容性質(zhì)粒能在細(xì)菌中垂直遺傳并且賦予宿主細(xì)胞一些表型,是比病毒更簡(jiǎn)單的原始生命。,TARGETGENESCARRIEDBYPLASMID,1PLASMID1CELL,RECOMBINANTPLASMIDTRANSFORMATION,TARGETGENERECOMBINATION,RESTRICTIONENZYME,RESTRICTIONENZYME,CHROMOSOMALDNA,TARGETGENES,DNARECOMBINATION,TRANSFORMATION,HOSTCELLS,,,JUANGRH2004BCBASICS,質(zhì)粒的應(yīng)用,大多數(shù)基因工程使用松弛型質(zhì)粒。嚴(yán)緊型質(zhì)粒用來(lái)表達(dá)一些可使宿主細(xì)胞受毒害致死的基因。質(zhì)粒的特點(diǎn)使質(zhì)粒成為攜帶外源基因進(jìn)入細(xì)菌中擴(kuò)增或表達(dá)的重要媒介物,這種基因運(yùn)載工具在基因工程中具有極廣泛的應(yīng)用價(jià)值。,質(zhì)粒載體PLASMIDVECTORS,是一獨(dú)立的復(fù)制子有篩選標(biāo)記具有酶切位點(diǎn)或多克隆位點(diǎn)分子量小,拷貝數(shù)高測(cè)序、亞克隆、表達(dá)、可重復(fù)性高,分離質(zhì)粒DNA方法,從大腸桿菌中分離質(zhì)粒DNA方法眾多,目前常用的有堿變性法;煮沸法;SDS法;羥基磷灰石層析法等各方法分離是依據(jù)宿主菌株類型、質(zhì)粒分子大小、堿基組成及結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)加以選擇的,其中堿變性法既經(jīng)濟(jì)且收得率較高,提取的質(zhì)粒DNA可用于酶切,連接與轉(zhuǎn)化。,質(zhì)粒DNA提取的步驟,所有分離質(zhì)粒DNA的方法都包括3個(gè)基本步驟培養(yǎng)細(xì)菌使質(zhì)粒擴(kuò)增;收集和裂解細(xì)菌;DNA分離質(zhì)粒DNA;,培養(yǎng)單克隆細(xì)胞,AMPLIFICATIONANDSCREENINGOFTARGETGENE,,,,,1,1CELLLINE,1COLONY,X100,X1,000,PLASMIDDUPLICATION,BACTERIADUPLICATION,PLATING,PICKTHECOLONYCONTAININGTARGETGENE,,100,000,,JUANGRH2004BCBASICS,堿變性法基本原理,在PH120126堿性環(huán)境中,線性的大分子量細(xì)菌染色體DNA變性,而共價(jià)閉環(huán)質(zhì)粒DNA仍為自然狀態(tài)。將PH調(diào)至中性并有高鹽濃度存在的條件下,染色體DNA之間交聯(lián)形成不溶性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),大部分DNA和蛋白質(zhì)在去污劑SDS的作用下形成沉淀,而質(zhì)粒DNA仍為可溶狀態(tài),通過(guò)離心可除去大部分細(xì)胞碎片、染色體DNA、RNA及蛋白質(zhì),質(zhì)粒DNA尚在上清中,再用酚氯仿抽提進(jìn)一步純化質(zhì)粒DNA。,質(zhì)粒DNA小量制備的問(wèn)題與對(duì)策,質(zhì)粒DNA不能被限制酶所切割,這是由于從細(xì)菌沉淀或從核酸沉淀中去除所有上清液時(shí)注意得不夠。大多數(shù)情況下,用酚氯仿對(duì)溶液進(jìn)行抽提可以去除小量備物中的雜質(zhì)。如果總是依然存在,可用離心柱層析注純化DNA。DNA在溶解前,有酒精殘留,酒精抑制后續(xù)酶解反應(yīng)。重新沉淀DNA,讓酒精充分揮發(fā)。DNA中殘留有金屬離子,可增加70乙醇洗滌的次數(shù)。出現(xiàn)無(wú)質(zhì)粒DNA的現(xiàn)象,這可能是由于細(xì)菌中無(wú)質(zhì)?;蚝怂岢恋眍w粒已同乙醇一起被棄去,重組質(zhì)粒的鑒定,瓊脂糖凝膠電泳限制性內(nèi)切酶酶切紫外分光光度計(jì)測(cè)定DNA自動(dòng)測(cè)序核酸雜交法PCR法,質(zhì)粒的瓊脂糖凝膠電泳AGAROSEGELELECTROPHORESIS,在一定電場(chǎng)強(qiáng)度下,DNA分子的遷移取決于DNA分子本身的大小和構(gòu)型。相對(duì)分子質(zhì)量不同的DNA片段泳動(dòng)速度不一樣。質(zhì)粒DNA的形態(tài)不一,電泳時(shí)在凝膠中的遷移率不同。因此,凝膠電泳不僅可分離不同相對(duì)分子質(zhì)量的DNA,也可以分離相對(duì)分子質(zhì)量相同,但構(gòu)型不同的DNA分子。超螺旋的質(zhì)粒DNA一般遷移最快、開環(huán)(缺口)質(zhì)粒DNA遷移最慢,線化DNA位于兩者之間。,質(zhì)粒的瓊脂糖凝膠電泳,限制性核酸內(nèi)切酶,1970年發(fā)現(xiàn)的,是一類能識(shí)別和切割雙鏈DNA分子內(nèi)特定堿基順序的核酸水解酶。被稱為分子生物學(xué)的“手術(shù)刀”。有三種類型的限制性內(nèi)切酶,最常用的是Ⅱ型識(shí)別順序一般為46個(gè)堿基的回文結(jié)構(gòu)。如下,PALINDROME,RESTRICTIONENZYME,STICKYENDS,,,STICKYENDSCOHESIVEENDS,,ECORI,,JUANGRH2004BCBASICS,限制性內(nèi)切酶切割雙鏈DNA產(chǎn)生3種不同的切口,平頭末端BLUNTEND5’端突出的粘性末端3’端突出的粘性末端,平頭末端BLUNTEND,在識(shí)別順序的對(duì)稱軸上,對(duì)雙鏈DNA同時(shí)切割,產(chǎn)生平頭末端BLUNTEND5’GGCC3’HAEⅢ5’GGCC3’3’CCGG5’3’CCGG5’,,,,5’端突出的粘性末端,在識(shí)別順序的兩個(gè)對(duì)稱點(diǎn)切開DNA雙鏈,產(chǎn)生帶單鏈尾巴的粘性末端,從5’端切割產(chǎn)生5’端突出的粘性末端5’GAATTC3’ECORⅠ5’GAATTC3’3’CTTAAG5’3’CTTAAG5’,,,,3’端突出的粘性末端,在識(shí)別順序的兩個(gè)對(duì)稱點(diǎn)切開DNA雙鏈,產(chǎn)生帶單鏈尾巴的粘性末端,從3’端切割產(chǎn)生3’端突出的粘性末端5’CTGCAG3’PSTⅠ5’CTGCAG3’3’GACGTC5’3’GACGTC5’,,,,用限制性內(nèi)切酶切割質(zhì)粒,質(zhì)粒4UL去離子水4UL10XBUFFER1ULECORⅠ05UL離心混合后,37℃1小時(shí),酶切反應(yīng)注意事項(xiàng),決不能用水稀釋,以免變性失活。預(yù)先加入除酶以外的所有其他試劑。取酶立即放于冰上。分裝小份避免反復(fù)凍融。使用無(wú)菌的新吸頭。少加水,使體積最小,但保證酶液體積不超過(guò)總體積的10%,否則酶液中的甘油會(huì)抑制酶活性。,限制性核酸內(nèi)切酶的應(yīng)用,改造及組建質(zhì)粒組建基因組DNA物理圖譜基因組DNA同源性研究DNA重組克隆及亞克隆DNA雜交與順序分析,測(cè)序技術(shù)進(jìn)展同位素標(biāo)記到熒光標(biāo)記,平板電泳到毛細(xì)管電泳,多色熒光標(biāo)記毛細(xì)管電泳,單色熒光標(biāo)記平板電泳,同位素標(biāo)記平板電泳,,A,C,G,T,,,,,,測(cè)序圖譜,TATTGCATTGTCTGCATTGTCT,,,,DIDEOXYNUCLEOTIDES,,PHOSPHODIESTERBOND,3’,5’,DIDEOXYNUCEOTIDE,TERMINATED,DDNTP,SANGER’SMETHODHOWTERMINATED,NORMALLINKING,CANNOTREACT,,JUANGRH2004BCBASICS,THEDDATPREACTION,5’TTATCG,3’AATAGCATGGTACTGATCTTACGCTAT5’,5’TTATCGTA,5’TTATCGTACCATGA,5’TTATCGTACCATGACTAGATGCGATA,5’TTATCGTACCATGACTAGA,DNA自動(dòng)測(cè)序,DNA自動(dòng)測(cè)序是在SANGER法的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)加工改進(jìn)的。將2‘,3’雙脫氧三磷酸核苷酸DDNTP用不同的熒光標(biāo)記,如用紅色熒光標(biāo)記DDTTP,藍(lán)色熒光標(biāo)記DDCTP,黃色熒光標(biāo)記
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上傳時(shí)間:2024-01-05
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