分子杂交与印迹技术课件.ppt
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1、关于分子杂交与印迹技术现在学习的是第1页,共65页 一、变性与复性一、变性与复性 (一)变性(一)变性 1、定义:在一定的条件下,双螺旋之间氢键断裂,、定义:在一定的条件下,双螺旋之间氢键断裂,双螺旋解开,形成无规则线团,双链解链成为单链。双螺旋解开,形成无规则线团,双链解链成为单链。第一节第一节 核酸分子杂交的基本原理核酸分子杂交的基本原理现在学习的是第2页,共65页2、变性的方法:、变性的方法:(1)热变性:热变性:温度升高到温度升高到90100时,双链核酸时,双链核酸 分子链间的氢键完全断裂。分子链间的氢键完全断裂。(2)酸碱变性酸碱变性:pH值低于值低于3或高于或高于10时,双链核时,
2、双链核 酸分子链酸分子链 间的氢键断裂。间的氢键断裂。(3)化学试剂变性化学试剂变性:如尿素、甲酰胺、甲醛等使:如尿素、甲酰胺、甲醛等使 双链核酸分子链间的氢键断裂。双链核酸分子链间的氢键断裂。现在学习的是第3页,共65页3、变性后的理化性质变化:、变性后的理化性质变化:粘度降低粘度降低 密度增加密度增加 紫外吸收值增加紫外吸收值增加现在学习的是第4页,共65页4、DNA变性曲线变性曲线 AT区先解链区先解链 GC区后解链区后解链 阶梯式曲线阶梯式曲线现在学习的是第5页,共65页5、GC含量与含量与Tm值之间的关系值之间的关系 (G+C)%=(Tm-69.3)2.44 Tm=(G+C)%0.4
3、1+69.3融解温度:融解温度:融解温度:融解温度:定义:在定义:在定义:在定义:在DNADNA热变性时,其热变性时,其热变性时,其热变性时,其A260A260的升高达最大值一半时的温度。的升高达最大值一半时的温度。的升高达最大值一半时的温度。的升高达最大值一半时的温度。现在学习的是第6页,共65页(二)复性(二)复性 1、定义定义:变性的单链核酸分子在一定条件下按:变性的单链核酸分子在一定条件下按碱基互补原则重新结合为双链核酸的过程,称复性碱基互补原则重新结合为双链核酸的过程,称复性或杂交。或杂交。具有互补序列的两条单链核酸都可互补形成双链:具有互补序列的两条单链核酸都可互补形成双链:DNA
4、/DNA、RNA/DNA、RNA/RNA、寡核苷酸、寡核苷酸/DNA和寡核苷酸和寡核苷酸/RNA。现在学习的是第7页,共65页2、复性过程、复性过程(1)单链分子间碰撞形成局部双链)单链分子间碰撞形成局部双链(2)局部双链周围的碱基如不配对时,双链重新解离)局部双链周围的碱基如不配对时,双链重新解离(3)局部双链周围的碱基如配对,则形成中心序列)局部双链周围的碱基如配对,则形成中心序列(4)形成完整的双链分子)形成完整的双链分子现在学习的是第8页,共65页3、复性的速率方程(服从二级反应动力学)、复性的速率方程(服从二级反应动力学)dC dt=K2C2(1)将(1)积分C Co 1 1+K2C
5、ot=(2)一半单链一半单链DNA分子复性时,(分子复性时,(2)式中的)式中的 为为1 21 2 1 1+K2Cot=Cot1/2值越大,复性速度越慢值越大,复性速度越慢C Co(3)1 K2Cot1/2=现在学习的是第9页,共65页二、分子杂交将任何具有互补核苷酸顺序的两条单链核酸分子放入同一个反应体系,两条互补链可通过复性重新缔合形成双链,这一过程成为核酸分子杂交。现在学习的是第10页,共65页三、探针三、探针(一)探针的种类(一)探针的种类 基因组基因组DNA探针探针 cDNA探针探针 RNA探针探针 寡核苷酸探针寡核苷酸探针探针:是指带有标记物的、能与被检测的核酸片段互补的一段已知核
6、酸片段。现在学习的是第11页,共65页(二)(二)探针的制备方法探针的制备方法制备方法:制备方法:(1)DNA重组技术重组技术 (2)PCR扩增扩增 (3)化学合成化学合成现在学习的是第12页,共65页合成寡核苷酸探针注意原则合成寡核苷酸探针注意原则(1)(1)长度(长度(50-300 bp);50-300 bp);(2)G:C(2)G:C对含量对含量40%-60%40%-60%;(3)(3)探针内避免互补;探针内避免互补;(4)(4)避免同一碱基连续出现;避免同一碱基连续出现;(5)(5)与非靶序列有与非靶序列有70%70%以上同源性或连续以上同源性或连续8 8个以上碱基序列个以上碱基序列
7、相同,最好不用。相同,最好不用。现在学习的是第13页,共65页(三)标记物(三)标记物 1.想标记物应具备的特性:想标记物应具备的特性:高度灵敏性高度灵敏性 不影响碱基配对的特异性不影响碱基配对的特异性 不影响探针分子的主要理化性质不影响探针分子的主要理化性质 对酶促反应活性无影响或影响不大对酶促反应活性无影响或影响不大 检测方法具有高度灵敏性和高度特异性检测方法具有高度灵敏性和高度特异性现在学习的是第14页,共65页2.标记物种类标记物种类 核素标记物:核素标记物:32p、35s、3H 非核素标记物非核素标记物 半抗原:生物素、地高率半抗原:生物素、地高率 配体:生物素是亲和素的配体配体:生
8、物素是亲和素的配体 荧光素:异硫氰酸荧光素、罗丹明等荧光素:异硫氰酸荧光素、罗丹明等 化学发光探针:标记物与某种底物反应发光,化学发光探针:标记物与某种底物反应发光,如生物素酰化的碱性磷酸酶如生物素酰化的碱性磷酸酶 可使发光底物发光可使发光底物发光 现在学习的是第15页,共65页(四)标记方法(四)标记方法 体内标记法:体内标记法:将核素标记的化合物作为合成代谢的将核素标记的化合物作为合成代谢的底物,在细胞合成代谢时使底物,在细胞合成代谢时使 核素掺入到新合成的核酸分核素掺入到新合成的核酸分子中,如子中,如3H-胸苷可掺入到胸苷可掺入到DNA中,中,3H-尿苷可掺入到尿苷可掺入到RNA中中 现
9、在学习的是第16页,共65页体外标记法:体外标记法:化学标记法:标记物分子上的活性基因与化学标记法:标记物分子上的活性基因与 探针分子上的某些基因反应,探针分子上的某些基因反应,标记物直接结合到探针分子上标记物直接结合到探针分子上 酶促标记法:标记物预先标记核苷酸,然酶促标记法:标记物预先标记核苷酸,然 后利用酶促法将标记的核苷酸后利用酶促法将标记的核苷酸 掺入到探针上掺入到探针上现在学习的是第17页,共65页酶促标记法酶促标记法1.切口平移法(切口平移法(nick translation)1、利用、利用DNase I在在DNA双链上造成单链切口双链上造成单链切口2、利用大肠杆菌、利用大肠杆菌
10、DNA聚合酶聚合酶I的的53 核酸外切酶核酸外切酶活性在切口处将旧链从活性在切口处将旧链从5 末端逐步切除末端逐步切除3、在、在DNA聚合酶聚合酶I的的53 聚合酶催化下,以聚合酶催化下,以互补的互补的DNA单链为模板依次将单链为模板依次将dNTP连接到切口连接到切口的的3 末端末端-OH上,合成新的上,合成新的DNA链,同时将标记链,同时将标记的核苷酸掺入到新的的核苷酸掺入到新的DNA链中链中现在学习的是第18页,共65页现在学习的是第19页,共65页2.随机引物法随机引物法 其原理是随机引物能与各种单链其原理是随机引物能与各种单链DNA模板结合,模板结合,作为合成新链的引物,在作为合成新链
11、的引物,在DNA聚合酶的催化下,按聚合酶的催化下,按53 方向合成一新的方向合成一新的DNA链,其核苷酸序列与模板链,其核苷酸序列与模板DNA完全互补。完全互补。另一单链另一单链DNA模板同样合成一条新的完全互补的模板同样合成一条新的完全互补的DNA链。合成时,带放射性核素标记的核苷酸掺入到新链。合成时,带放射性核素标记的核苷酸掺入到新合成的合成的DNA分子中分子中现在学习的是第20页,共65页现在学习的是第21页,共65页随机引物法所具有的优点:随机引物法所具有的优点:1、能进行双链、能进行双链DNA、单链、单链DNA或或RNA探针的标记探针的标记2、操作简单方便,避免因、操作简单方便,避免
12、因DNaseI处理浓度掌握不当所处理浓度掌握不当所带来的一系列问题带来的一系列问题3、标记活性高,标记活性可达、标记活性高,标记活性可达108cpm/gDNA以上以上4、可直接在低熔点琼脂糖溶液中进行标记、可直接在低熔点琼脂糖溶液中进行标记现在学习的是第22页,共65页3.PCR标记法:标记法:将标记的核苷酸作为将标记的核苷酸作为PCR反应的底物,以待标记的反应的底物,以待标记的DNA为模板,经为模板,经PCR反应,标记的核苷酸掺入到新合反应,标记的核苷酸掺入到新合成的成的DNA分子中分子中现在学习的是第23页,共65页现在学习的是第24页,共65页 三、影响杂交的因素三、影响杂交的因素 1、
13、探针分子的浓度和长度:、探针分子的浓度和长度:浓度越大,复性速度越快浓度越大,复性速度越快 分子越大,复性速度越慢分子越大,复性速度越慢 单链探针,浓度增加,杂交效率增加单链探针,浓度增加,杂交效率增加 双链探针,浓度控制在双链探针,浓度控制在0.10.5g,浓度过高影响杂浓度过高影响杂 交效率交效率现在学习的是第25页,共65页2、温度:、温度:(1)DNA/DNA杂交,适宜温度较杂交,适宜温度较Tm值低值低2025 (2)RNA/DNA或或RNA/RNA杂交,加甲酰胺降低杂交,加甲酰胺降低 Tm值值 (3)用寡核苷酸探针杂交,适宜温度较)用寡核苷酸探针杂交,适宜温度较Tm值低值低5 现在学
14、习的是第26页,共65页3、离子强度:、离子强度:(1)低盐浓度时杂交率较低,随着盐浓度增加,杂交率)低盐浓度时杂交率较低,随着盐浓度增加,杂交率增加增加 (2)高浓度的盐使碱基错配的杂交体更稳定,当进行)高浓度的盐使碱基错配的杂交体更稳定,当进行序列不完全同源的核酸分子杂交时,必须维持杂交反应序列不完全同源的核酸分子杂交时,必须维持杂交反应液中较高的盐浓度和洗膜溶液的盐浓度液中较高的盐浓度和洗膜溶液的盐浓度 现在学习的是第27页,共65页4、甲酰胺:、甲酰胺:(1)甲酰胺能降低核酸杂交的)甲酰胺能降低核酸杂交的Tm值,能降低杂交液的值,能降低杂交液的温度,低温时探针与待测核酸杂交更稳定,当待
15、测核酸温度,低温时探针与待测核酸杂交更稳定,当待测核酸与探针同源性不高时,加与探针同源性不高时,加50%甲酰胺溶液在甲酰胺溶液在3542 杂交杂交 (2)如待测核酸序列与探针同源性高时,则用水溶液)如待测核酸序列与探针同源性高时,则用水溶液在在68杂交杂交 现在学习的是第28页,共65页5、核酸分子的复杂性:、核酸分子的复杂性:(1)核酸的复杂性是指存在于反应体系中不同顺序的)核酸的复杂性是指存在于反应体系中不同顺序的总长度总长度 (2)复性速率与反应体系中核酸复杂性成反比)复性速率与反应体系中核酸复杂性成反比 (3)两个)两个DNA样品浓度绝对一致时,变性后的相对杂样品浓度绝对一致时,变性后
16、的相对杂交率取决于交率取决于DNA的相对复杂性的相对复杂性 现在学习的是第29页,共65页6、非特异性杂交反应:、非特异性杂交反应:(1)杂交前封闭非特异性杂交位点,减少其对探针的)杂交前封闭非特异性杂交位点,减少其对探针的非特异性吸附非特异性吸附 (2)常用的封闭物有两类:即非特异性)常用的封闭物有两类:即非特异性DNA和高分子和高分子化合物。如鲑精化合物。如鲑精DNA或小牛胸腺或小牛胸腺DNA,Denharts溶液或溶液或脱脂奶粉脱脂奶粉 现在学习的是第30页,共65页 四、应四、应 用用1.1.检测特定生物有机体之间是否存在亲缘关系;检测特定生物有机体之间是否存在亲缘关系;2.2.用来揭
17、示核酸片段中某一特定基因的存在与否、拷贝数及用来揭示核酸片段中某一特定基因的存在与否、拷贝数及表达丰度。表达丰度。现在学习的是第31页,共65页按待测核酸是否固定在固相支持物上分:按待测核酸是否固定在固相支持物上分:固固-液相杂交液相杂交印迹杂交印迹杂交原位杂交原位杂交液相杂交液相杂交按照杂交分子特性分按照杂交分子特性分DNA-DNA杂交杂交DNA-RNA杂交杂交蛋白质杂交蛋白质杂交第二节第二节 核酸分子杂交的方法核酸分子杂交的方法现在学习的是第32页,共65页一、一、Southern印迹杂交印迹杂交此技术由此技术由Southern 1975年首先设计。被检测对象为年首先设计。被检测对象为DN
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