目的基因的获取精选PPT.ppt
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1、关于目的基因的获取关于目的基因的获取第1页,讲稿共78张,创作于星期二生物种类生物种类 人人拟南芥拟南芥果蝇果蝇水稻水稻蠕虫蠕虫流感病毒流感病毒基因数目(万个)基因数目(万个)34 2.55 1.36 5 1.78 0.175单个单个genegene在整个基因组中所占的比例极其在整个基因组中所占的比例极其微小,加上复杂的基因间序列;对单个微小,加上复杂的基因间序列;对单个目的目的genegene的分离如同大海捞针。的分离如同大海捞针。第2页,讲稿共78张,创作于星期二已知基因的获取方法:PCR技术扩增目的基因化学方法人工合成目的基因第3页,讲稿共78张,创作于星期二未知基因的获得途径:构建基因
2、组文库利用鸟枪法克隆目的基因 2.构建cDNA文库,筛选目的基因 3.mRNA差异显示技术筛选差异表达基因 4.酵母双杂交体内鉴定基因第4页,讲稿共78张,创作于星期二本本 章章 内内 容容 第一节第一节 基因组基因组DNA的的片断化片断化第二节第二节 基因的化学合成基因的化学合成 第三节第三节 目的基因的保存目的基因的保存和扩增和扩增 第四节第四节 目的基因的分离目的基因的分离和扩增和扩增 第5页,讲稿共78张,创作于星期二第一节第一节 基因组基因组DNA的片断化的片断化 二、限制性内切酶消化法二、限制性内切酶消化法 一、一、机械切割法机械切割法第6页,讲稿共78张,创作于星期二一一.机械切
3、割法机械切割法(1)超声波)超声波断裂成约300bp的随机片断(2)高速搅拌)高速搅拌1500转/分下搅拌30min,可产生约8kb的随机片断(3)移液器抽吸法)移液器抽吸法第7页,讲稿共78张,创作于星期二二、限制性内切酶消化法二、限制性内切酶消化法用限制性内切酶把基因组DNA切成不同大小的片断。酶切酶切 基因组基因组DNA第8页,讲稿共78张,创作于星期二1.优点优点 如果带有粘性末端,产物可以如果带有粘性末端,产物可以如果带有粘性末端,产物可以如果带有粘性末端,产物可以 直接与载体连接,连接效率高直接与载体连接,连接效率高第9页,讲稿共78张,创作于星期二2.缺点缺点目的基因目的基因内部
4、内部可能有内切酶的切点可能有内切酶的切点BamH IBamH IBamH IGene目的基因也被切成碎片!目的基因也被切成碎片!第10页,讲稿共78张,创作于星期二消化的片断分子量太大或太小消化的片断分子量太大或太小不符合载体容量,不能克隆不符合载体容量,不能克隆解解 决决 的的 办办 法法采用随机片断化制备采用随机片断化制备DNADNA的克隆片断的克隆片断第11页,讲稿共78张,创作于星期二3.限制性内切酶局部消化法限制性内切酶局部消化法控制内切酶的控制内切酶的用量用量和和消化时间消化时间,使基因组中的酶切位,使基因组中的酶切位点只有一部分被随机切开。点只有一部分被随机切开。内切酶识别位点的
5、碱基数内切酶识别位点的碱基数影响所切出的产物的长度和随机程度影响所切出的产物的长度和随机程度限制性内切酶的选用原则限制性内切酶的选用原则第12页,讲稿共78张,创作于星期二1)4bp的内切酶的内切酶平均每平均每4096(46)bp一个切点。一个切点。2)6bp的内切酶的内切酶平均每平均每256(44)bp一个切点一个切点随机程度高随机程度高。如。如Hae、AluI、MobI、Sau3AI 内切酶粘性末端内切酶粘性末端能与常用克隆位点相连能与常用克隆位点相连Sau3AIBamH I5-GATC-35-G GATC-3第13页,讲稿共78张,创作于星期二 文库:是指一种全体的集合。文库:是指一种全
6、体的集合。通过克隆方法保存在适当宿主中的某种生物、组织、通过克隆方法保存在适当宿主中的某种生物、组织、器官或细胞类型的所有器官或细胞类型的所有DNADNA片段而构成的片段而构成的片段而构成的片段而构成的克隆集合体克隆集合体。克隆并不是为了保存,而是为了分离。克隆并不是为了保存,而是为了分离。克隆并不是为了保存,而是为了分离。克隆并不是为了保存,而是为了分离。第三节第三节 目的基因的保存和扩增目的基因的保存和扩增一、基因文库一、基因文库(gene library)1.基因文库基因文库第14页,讲稿共78张,创作于星期二为什么要建基因文库?为什么要建基因文库?n n高等生物的基因组DNA十分复杂,
7、单个基因在基因组或某个特定发育阶段或特定组织中所占比例很小。因此,要想从庞大的基因组中分离某个特定的未知基因非常难的,必须构建基因文库,利用文库筛选技术获得该基因的阳性克隆,然后对其进行分析。第15页,讲稿共78张,创作于星期二基因文库的分类基因文库的分类n n基因组文库:基因组文库:提取染色体基因组提取染色体基因组DNADNA。如果要。如果要研究的是控制基因表达的调控序列,或是在研究的是控制基因表达的调控序列,或是在mRNAmRNA中不存在的某种特定序列。中不存在的某种特定序列。n ncDNAcDNA文库:文库:mRNAmRNA反转录成的反转录成的cDNAcDNA。如果研究的。如果研究的目标
8、是弄清一种蛋白质的氨基酸序列,可以根目标是弄清一种蛋白质的氨基酸序列,可以根据克隆的据克隆的cDNAcDNA分子的核苷酸序列推导出来。分子的核苷酸序列推导出来。第16页,讲稿共78张,创作于星期二mRNA结构图结构图DNA结构图结构图第17页,讲稿共78张,创作于星期二2.基因文库的构建基因文库的构建载体的制备载体的制备 DNA的提取及片段化、的提取及片段化、cDNA的合成的合成 载体与插入片段的连接 重组重组DNA分子导入宿主菌分子导入宿主菌 转化细胞的筛选转化细胞的筛选第18页,讲稿共78张,创作于星期二 将某种生物细胞的将某种生物细胞的整个基因组整个基因组DNA切割成大小合适的片切割成大
9、小合适的片断,并将断,并将所有这些片断所有这些片断都与适当的载体连接,引入相都与适当的载体连接,引入相应的应的宿主细胞中宿主细胞中繁殖保存和扩增。繁殖保存和扩增。二、基因组文库的构建二、基因组文库的构建1.基因组文库基因组文库理论理论上讲,这些重组载体上带有了该生物体的全部基因上讲,这些重组载体上带有了该生物体的全部基因第19页,讲稿共78张,创作于星期二筛选目的基因筛选目的基因第20页,讲稿共78张,创作于星期二目前常用的载体目前常用的载体 2.载体选用载体选用载体能够容载的载体能够容载的DNA片断大小直接影响到构建片断大小直接影响到构建完整完整的基的基因文库所需要的重组子的数目。因文库所需
10、要的重组子的数目。载体容量越大,所要求的载体容量越大,所要求的DNA片断数目越少片断数目越少对载体的要求对载体的要求 载体系列:容量为载体系列:容量为24kpcosmid载体:容量为载体:容量为50kbYAC:容量为:容量为1MbBAC:容量为容量为 300kb第21页,讲稿共78张,创作于星期二(1)噬菌体载体噬菌体载体最常用最常用 插入型载体插入型载体构建文库时,通常用限制性核酸内切酶构建文库时,通常用限制性核酸内切酶切割位于切割位于噬菌体噬菌体DNA非必需区的单一酶切位点,以非必需区的单一酶切位点,以供外源基因片段的插入,插入片段适宜长度约为供外源基因片段的插入,插入片段适宜长度约为9k
11、b。替代型载体替代型载体构建文库时,需要将非必需区两边的臂构建文库时,需要将非必需区两边的臂进行分析纯化,才能用于连接,插入片段适宜长度进行分析纯化,才能用于连接,插入片段适宜长度约为约为922kb。第22页,讲稿共78张,创作于星期二第23页,讲稿共78张,创作于星期二(2)黏粒载体)黏粒载体 不仅能克隆和增殖不仅能克隆和增殖完整完整的真核基因,还可克隆和分析组的真核基因,还可克隆和分析组成某一成某一基因家族基因家族或或基因座基因座的真核的真核DNA片段。片段。构建过程与噬菌体文库的构建过程相似。构建过程与噬菌体文库的构建过程相似。(3)YACYAC、BAC载体载体载体载体 克隆大片断克隆大
12、片断DNA的载体。的载体。可用来克隆完整的动物基因。在人类基因组计划中,可用来克隆完整的动物基因。在人类基因组计划中,YAC被广泛地用于大规模基因组结构分析。被广泛地用于大规模基因组结构分析。第24页,讲稿共78张,创作于星期二最早用于基因克隆的载体。最早用于基因克隆的载体。只能容纳比质粒分子量更小的片段。不能用于核基因组文库。不能用于核基因组文库。适合于短序列的克隆文库。叶绿体适合于短序列的克隆文库。叶绿体DNADNA文库、线粒体DNA文库、文库、cDNA文库。文库。(4)质粒载体)质粒载体第25页,讲稿共78张,创作于星期二3.基因组文库构建的一般步骤基因组文库构建的一般步骤(1)基因组)
13、基因组DNA的提取的提取关键关键:制备制备高分子质量高分子质量的基因组的基因组DNA经典的方法:经典的方法:在在EDTA和和SDS存在下,用蛋白酶存在下,用蛋白酶K消化细胞,然后用酚消化细胞,然后用酚氯仿混合液抽提蛋白质,并用透析法去除分子质量杂质。氯仿混合液抽提蛋白质,并用透析法去除分子质量杂质。在提取时必须尽可能地避免机械切割在提取时必须尽可能地避免机械切割第26页,讲稿共78张,创作于星期二关键:关键:断点完全断点完全随机随机,片断长度合适于载体连接,片断长度合适于载体连接(2)DNA克隆片段的制备克隆片段的制备超声波(超声波(300bp)或机械搅拌()或机械搅拌(8kb)物理切割法:物
14、理切割法:内切酶内切酶Sau3A进行局部消化。进行局部消化。可得到可得到10-30kb的随机片断的随机片断 酶切法:酶切法:第27页,讲稿共78张,创作于星期二第28页,讲稿共78张,创作于星期二(3)载体与基因组)载体与基因组DNA大片段的连接大片段的连接 粘性末端直接连接粘性末端直接连接载体与外源载体与外源DNA大片段的两个末端都有相同大片段的两个末端都有相同的粘性末端。的粘性末端。如:如:Sau3A与与BamHI的酶切末端。的酶切末端。直接连接、人工接头或同聚物加尾直接连接、人工接头或同聚物加尾人工接头法人工接头法人工合成的限制性内切酶粘性末端片断人工合成的限制性内切酶粘性末端片断第29
15、页,讲稿共78张,创作于星期二各种酶的接头可以向公司定做或购买各种酶的接头可以向公司定做或购买接上人工接头接上人工接头粘性末端粘性末端CCCCCC末端转移酶末端转移酶粘性末端粘性末端 同聚物加尾同聚物加尾第30页,讲稿共78张,创作于星期二第31页,讲稿共78张,创作于星期二4.基因组文库的大小基因组文库的大小一个文库要包含一个文库要包含99%的基因组的基因组DNA时所需要的克隆数目时所需要的克隆数目N=ln(1-p)ln(1-f)p:文库包含了整个基因组文库包含了整个基因组DNA的概率(的概率(99%)f:插入载体的插入载体的DNA片断的平均长度占整个基因片断的平均长度占整个基因 组组DNA
16、的百分数的百分数N:所需的重组载体数(克隆数)所需的重组载体数(克隆数)基因文库的大小以及从中获得特定序列的概率的计算公式:基因文库的大小以及从中获得特定序列的概率的计算公式:第32页,讲稿共78张,创作于星期二例如:例如:人的基因组是人的基因组是 3109 bp,插入,插入DNA片断片断 的平均长度如果是的平均长度如果是1.7104 bpN=ln(1-p)ln(1-f)=ln(1-99%)ln(1-f)=4.61GfN=4.61GfG:Genome大小;大小;f:fragment大小大小N=4.61Gf=4.6131091.7104=8.1105第33页,讲稿共78张,创作于星期二第34页,
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