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09 基因操作.ppt

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本课件讲解基因操作核心技术,介绍限制性内切酶、常用运载体与插入片段容量、目的基因的获得途径,展开核酸分子杂交、探针标记、Southern与Northern印迹,并说明PCR的原理、体系设计与常见应用。

基因操作封面要点,医学遗传学基因操作
本章节重点要点,重组 技术、分子杂交技术、PCR 技术及应用
重组DNA技术,重组 技术(recombination DNAtechnique)指将目的 片段或人工合成的基因,通过载体在体外重组、转移并插入到另一种生物的基因组中,使其表达为新的性状或用于进一步的研究,是基因操作的核心技术
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第1页:基因操作封面

  • 医学遗传学基因操作

第2页:本章节重点

  • 本章节重点
  • 重组 DNA 技术
  • 分子杂交技术
  • PCR 技术及应用

第3页:重组DNA技术

重组 DNA 技术(recombination DNAtechnique)指将目的 DNA 片段或人工合成的基因,通过载体在体外重组、转移并插入到另一种生物的基因组中,使其表达为新的性状或用于进一步的研究,是基因操作的核心技术。包括 DNA 克隆(DNAcloning)和分子杂交(molecularhybridization)。重组 DNA

第4页:重组DNA技术的步骤

  • 构建
  • 转化
  • 扩增(克隆)
  • 分离和检测重组 DNA

第5页:重组DNA技术流程简图

重组 DNA 技术流程简图 ligasevectorrestrictionendonucleaseforeign DNAbacterial cellhost

第6页:限制性内切核酸酶

限制性内切核酸酶限制酶
能够识别 DNA 链的特定部位并能进行切割。
  • TypeⅠ
  • TypeⅡ
  • TypeⅢ

第7页:限制酶的命名

Eco RⅠ属名种名菌株名酶的序号限制性内切核酸酶限制酶:能够识别 DNA 链的特定部位并能进行切割。

第8页:

第9页:粘性末端

进行 DNA 重组,需要载体 DNA 和外源 DNA 具有相同序列的粘性末端。

识别不同序列,但能产生一致粘性末端的限制酶限制性内切核酸酶

  • 相同的限制酶
  • 识别相同靶序列的不同限制酶

第10页:DNA连接酶

DNA 连接酶一种封闭 DNA 链上缺口的酶,借助 ATP 水解提供的能量催化 DNA 链的 5’-PO4 与另一 DNA 链的 3’-OH 生成磷酸二酯键。

  • E.coli DNA 连接酶
  • T4DNA 连接酶

第11页:运载体

运载体(Vector)运载体是能将外源目的 DNA 导入受体细胞,并可自我复制和增殖的工具。

分子量小。

有多种限制酶切位点。

第12页:运载体的种类

克隆载体&表达载体运载体(Vector)运载体是能将外源目的 DNA 导入受体细胞,并可自我复制和增殖的工具。

  • 插入型&置换型

第13页:质粒

质粒是存在于许多细菌中,独立于染色体外的双链闭合环状 DNA 分子。质粒(plasmid)

第14页:pUC19质粒图谱

本页以图示为主,源文件提取到的标注文字存在粘连:agtgaatt CGAGCTCGGTACCCGGGGATCCTCTAGAGTCGACCTGCAGGCATGCAAGCTTGGcgtaatcatggtcatp UC192686 bp Ori Ap RLac ZEco RⅠSacⅠKpnⅠSmaⅠXbaⅠBam HⅠSalⅠSphⅠPstⅠHindⅢ质粒(plasmid)。建议对照原图核对。

第15页:λ噬菌体

λ噬菌体是一种可在体外包装的细胞病毒,能高效感染细菌细胞并在其中克隆中等长度的 DNA 片段的载体。λ噬菌体(Lambda phage)

  • Cossite
  • 裂解&溶源
  • λ噬菌体置换载体
  • λ噬菌体插入载体

第16页:粘粒

粘粒是将质粒和λ噬菌体改建的一种人工载体。Cosmid 只含有λ噬菌体的复制起点,抗性标记(来自质粒)以及 cos 粘性末端,多用于构建高等生物的基因文库。粘粒(cosmid)

第17页:粘粒的特点

可与同源序列质粒重组粘粒(cosmid)粘粒是将质粒和λ噬菌体改建的一种人工载体。

  • 可环化,不会裂解宿主细胞(λphage)
  • 可自我复制(plasmid)
  • 45kb 外源 DNA

第18页:粘粒pJB8图谱

p JB85.4 kb Bam HⅠClaⅠHindⅢcos Ori Amp RSalⅠ粘粒(cosmid)

第19页:大片段DNA克隆载体

  • P1 噬菌体&PAC
  • BAC,细菌人工染色体
  • YAC,酵母人工染色体
  • 着丝粒
  • 端粒
  • 自主复制元件,ARS 大片段 DNA 克隆载体

第20页:载体与插入片段大小

常用运载体及其可容纳的插入片段大小
载体插入片段大小
质粒(Plasmid)0~10 kb
λ噬菌体内插型载体(Insertion λ vector)0~10 kb
λ噬菌体置换型载体(Replacement λ vector)9~23 kb
黏粒(Cosmid)33~44 kb
P1 噬菌体(P1 phage)70~100 kb
PAC130~150 kb
BAC300 kb
YAC0.2~2.0 Mb

说明:本页源文件文字与数字存在粘连,表格已按课件通用表述还原,建议对照原课件图片核对后使用。

第21页:细胞克隆

  • 细胞克隆(Cell clone)

第22页:重组DNA克隆的分离

  • Amp 重组 DNA 克隆的分离蓝白筛选

第23页:蓝白筛选

本页以图示为主,源文件提取到的标注文字存在粘连:agtgaatt CGAGCTCGGTACCCGGGGATCCTCTAGAGTCGACCTGCAGGCATGCAAGCTTGGcgtaatcatggtcatp UC192686 bp Ori Ap RLac ZEco RⅠSacⅠKpnⅠSmaⅠXbaⅠBam HⅠSalⅠSphⅠPstⅠHindⅢ重组 DNA 克隆的分离。建议对照原图核对。

第24页:蓝白筛选(续)

Amp Amp+X-gal 重组 DNA 克隆的分离蓝白筛选

第25页:基因文库

  • 基因文库
  • 基因组文库(genomic library)
  • 染色体特异的基因文库
  • c DNA 文库(c DNA library)

第26页:分子杂交与同源双链

  • 同源双链(homoduplex)
  • 异源双链(heteroduplex)分子杂交

第27页:探针的制备与应用

探针(probe)
分子杂交检测其互补序列的标记 DNA 或 RNA 序列,能在许多 DNA 或 RNA 序列的复杂混合物中识别所需克隆的分子。

寡核苷酸探针(oligonucleotideprobe)

简并探针(degenerateprobe)探针的制备与应用

第28页:简并探针

简并探针(degenerateprobe)Leu Cys Ile Tyr Met His Gln Asp Ser CTTCAGTGTCATTCATATCCATCATGCAAGGATCTCTCAGTTAGAGTC 探针的制备与应用

第29页:单一EST探针

单一 EST 探针(unique EST-baseprobe)探针的制备与应用探针(probe):分子杂交检测其互补序列的标记 DNA 或 RNA 序列,能在许多 DNA 或 RNA 序列的复杂混合物中识别所需克隆的分子。

寡核苷酸探针(oligonucleotideprobe)

  • 简并探针(degenerateprobe)

第30页:探针的标记方法

  • 32P,35S,3H
  • 地高辛
  • 生物素
  • 同位素标记
  • 非同位素标记探针的标记及方法

第31页:探针标记的具体方法

缺口平移法(nicktranslation)探针的标记及方法

随机引物延伸法(random-primed labeling)

PCR 标记法(PCR amplification)

  • 末端标记法(end labelling)

第32页:分子杂交的类型

  • 分子杂交
  • 点印迹(dot-blot)法

本页以图示为主,源文件提取到的标注文字存在粘连:allele-specificoligonucleotide,ASO;dotandslothybridization。建议对照原图核对。

第33页:ASO杂交

ASO 杂交 His Leu Thr Pro Glu Glu Lys Ser Ala CAT CTG ACT CCT GAG GAG AAG TCT GCCHis Leu Thr Pro Val Glu Lys Ser Ala CAT CTG ACT CCT GTG GAG AAG TCT GCCCTG ACT CCT GAG GAG AAG TCTCTG ACT CCT GTG GAG AAG TCT

第34页:ASO杂交(续)

CTG ACT CCT GAG GAG AAG TCTCTG ACT CCT GTG GAG AAG TCTASO 杂交

第35页:Southern印迹

Southern 印迹(Southernblot)分子杂交

  • 点印迹(dot-blot)法

第36页:Southern印迹示意

  • Southern Blot-+

第37页:Southern印迹检测镰状细胞贫血

镰状细胞贫血(Hb S)
第 5~7 位密码子βAβAβAβSβSβSMstⅡ:CCTNAGG1.2Kb0.2Kb1.40Kb1.20Kb0.20KbβA:CCTGAGGAGβS:CCTGTGGAGSouthern Blot

第38页:分子杂交的类型(续)

Northern 印迹(Northernblot)

Southern 印迹(Southernblot)分子杂交

  • Western 印迹(Westernblot)
  • 免疫印迹(immunoblotting)
  • 点印迹(dot-blot)法

第39页:聚合酶链式反应PCR

聚合酶链式反应(PCR)聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR),是一种在体外(invitro)短时间内大量、迅速的选择扩增特定的靶 DNA 序列的核酸扩增方法。

  • 1971,Dr.Kjell Kleppe
  • 1983,Dr.Mullis

第40页:Mullis与PCR的发明

Mullis FThe Nobel Prize in Chemistry 1993"forhisinventionofthepolymerasechainreaction(PCR)method"聚合酶链式反应(PCR)

第41页:PCR的变性步骤

Denatures the double stranded DNAinto single strands95℃72℃55℃聚合酶链式反应(PCR)

  • Denaturingstep:90℃~95℃

第42页:PCR的退火步骤

Denaturingstep
90℃~95℃95℃72℃55℃

Allows the primers to attach tocomplementary strand of DNA 聚合酶链式反应(PCR)

  • Annealingstep:50℃~68℃

第43页:PCR的延伸步骤

Denaturingstep
90℃~95℃95℃72℃55℃

Optimaltemperaturefor Taqpolymerasetoattachtoandextendthenewstrandof DNA 聚合酶链式反应(PCR)

  • Extensionstep:70℃~72℃
  • Annealingstep:50℃~68℃

第44页:PCR反应循环示意

  • 聚合酶链式反应(PCR)

第45页:PCR的优点

  • 优点
  • 迅速
  • 灵敏
  • 稳定聚合酶链式反应(PCR)

第46页:PCR的缺点

  • 聚合酶链式反应(PCR) 缺点
  • 需要靶序列的信息
  • PCR 产物长度有限
  • DNA 复制的不确定性

第47页:本章节重点回顾

  • 本章节重点
  • 重组 DNA 技术
  • 分子杂交技术
  • PCR 技术及应用
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