《重组DNA技术》课件.ppt
《《重组DNA技术》课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《重组DNA技术》课件.ppt(98页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第二十章,重组DNA技术,recombinant DNA technique,第一节 重组DNA技术的基本过程Basic Process of Recombinant DNA Technology,*,2,一、重组DNA技术相关概念,重组DNA技术(Recombinant DNA Technology):,是在体外将不同来源的特异基因或 DNA片段插入载体分子,构建成重组 DNA分子;并将它导入到合适的受体细胞,使其在细胞中扩增和繁殖,筛选出含有目的基因的转化子细胞;再进行扩增、获取大量同一DNA分子。,*,3,亦称DNA克隆(DNA cloning),或基因克隆(gene cloning)。
2、,克隆化(cloning):获取这类同一的DNA分子群体、细胞群体或个体群体的过程,即无性繁殖。,重组DNA(recombinant DNA,):又称嵌合DNA(chimera DNA),采用克隆技术把来自不同生物的外源 DNA插入载体分子所形成的杂合DNA分子。,*,4,克隆(clone):指从同一始祖经无性繁殖传代而来的一群遗传上同一的DNA分子、细胞或个体;,分,分离目的基因并进行必要的改造,切,限制酶切目的基因与载体,接,拼接目的基因与载体成重组载体,转,将重组载体转导入受体细胞,筛,筛选出含重组DNA的细胞等,二、DNA重组技术基本程序,*,5,思考题 1,重组DNA技术的基本过程(
3、1),*,6,重组DNA技术的基本过程(2),*,7,思考题 1,*,8,Common Enzymes Used in RecombinantDNA Technology,第二节重组DNA技术中常用工具酶,一、限制性核酸内切酶(restricton Endonuclease),是一类能识别双链DNA中的某些特定核苷酸序列,并由此切割DNA双链的核酸内切酶,又称为限制酶(restriction enzyme)。主要是从原核生物中分离纯化而来。,基因工程的手术刀-“切”,与甲基化酶共同构成细菌的限制修饰系统,限制外源DNA,保护自身DNA。,*,9,第一个字母取自产生该酶的细菌属名,用大写斜体;第
4、二、第三个字母是该细菌的种名,用小写斜体;第四个字母代表株;用罗马数字表示发现的先后次序。,(一)限制酶的命名:,一、限制性核酸内切酶,*,10,和型限制酶通常是相对分子量较大的多亚基蛋白质复合物,同时具有内切酶和甲基化酶活性,反应过程中需有Mg2+和ATP参与。,、和型(基因工程技术中常用型)。,(二)限制酶的分类:,型限制酶通常以同源二聚体形式存在,只具有核酸内切酶活性而无甲基化酶活性,反应过程中只需有Mg2+参与而不需有ATP参与。,*,11,类酶识别序具有回文结构(palindrome)特点,即具有双重旋转对称结构的DNA反向重复双链序列。,(三)型限制酶的作用特点:,1.基本特性:大
5、部分型限制酶都能识别由48个核苷酸组成的特定序列。,*,12,思考题 2,*,13,图20-3 限制酶EcoR对双链DNA分子的切割作用,Bam H,Hind,平或钝末端(blunt end),粘性末端(sticky end),切口:平端切口、粘端切口,*,14,+,Bam H,+,Bst,2.同裂酶 来源不同但能识别相同序列,切割 DNA后产生相同的黏性末端的限制酶,又称同功异源酶。,*,15,Bam H,Bg l,+,+,3.同尾酶 识别序列不完全相同,但切割 DNA后,产生相同的黏性末端的限制酶称为同尾酶。这两个相同的黏性末端称为配伍未端(compatible end)。,*,16,4.
6、可变酶 识别DNA序列中的一个或几个碱基是可变的,并且识别序列往往超过6个核苷酸。为型限制酶的特例。,如:Bstp GGTNACC CCANTGG,*,17,如:Bbl CGGN(N)4CCG;GCC(N)4NGGC,(四)限制酶的应用及影响因素,1.限制酶的应用 重组DNA技术、基因组DNA物理图谱绘制、基因组DNA同源性研究、切割基因组DNA或cDNA构建基因组文库或cDNA文库等。,2.影响限制酶作用的因素 DNA纯度、结构及甲基度程度;酶切反应的温度、时间及缓冲液体系等。,*,18,只能封闭DNA链上的缺口(nick),而不能封闭裂口(gap)。,是一种能够催化在两条DNA链之间形成磷
7、酸二酯键的酶。,二、DNA连接酶(DNA ligase),基因工程的缝纫针-“接”,需要在一条DNA链的3末端具有游离的羟基、另一条DNA链的5末端有磷酸基团,而且反应过程需要由ATP提供能量。,*,19,1.T4 DNA连接酶,连接的底物可以是两个双链DNA分子的互补黏性末端或平末端。最早是从T4噬菌体感染的大肠埃希菌分离,易制备,应用广。,(一)DNA连接酶的类型:,2.大肠埃希菌DNA连接酶,只能连接具有互补黏性末端的两个双链DNA分子底物。需要NAD+作为辅助因子。,*,20,连接黏性末端作用模式图:,*,21,连接平末端作用模式图:,*,22,1.DNA连接酶应用,(二)DNA连接酶
8、的应用及影响因素:,催化两个具有黏性末端或平末端的DNA片段形成磷酸二酯键,形成新的重组DNA分子;接合由复制叉上不连续复制链上产生的缺口;缝合DNA损伤修复、遗传重组及DNA链剪接中缺口。,*,23,2.影响DNA连接酶作用的因素,对黏性末端的连接效率远高于对平末端的连接;,*,24,连接黏性末端的温度一般在415;,连接酶的用量,平末端连接用量高;,ATP浓度一般为0.011 mmol/L;,载体分子与插入片段的摩尔数比为1:101:3。,三、DNA聚合酶,能够催化以DNA或RNA为模板合成DNA的反应,把脱氧核糖核苷酸连续地添加到双链DNA分子或引物链的3-OH末端,催化核苷酸的聚合作用
9、。,(一)大肠埃希菌DNA聚合酶,(二)Klenow片段,具有53聚合酶,53 及35核酸外切酶活性。,具有53聚合酶,35核酸外切酶活性。,*,25,(三)Taq DNA聚合酶,(四)反转录酶:依赖RNA的DNA聚合酶。,具有53聚合酶,53 核酸外切酶活性,对Mg2+浓度非常敏感。,是第一个被发现的、耐热的、依赖DNA的DNA聚合酶,最佳反应温度为7075。,普遍使用的是来源于AMV(鸟类成髓细胞白血病病毒)及M-MLV(莫洛尼鼠白血病病毒)的反转录酶,具有53聚合酶。,*,26,(一)末端脱氧核苷酸转移酶(terminal deoxynucleotidyl transferase),四、
10、其它修饰酶,是一种无需模板的DNA聚合酶,催化脱氧核糖核苷酸转移到单链或双链DNA分子的3-OH末端上。,(1)底物是单链DNA或有3突出末端的双链 DNA。,*,27,(2)底物是3平端或3凹端的双链DNA。,用途:,(1)主要作用是在载体或目的基因 3末端加上同源多聚尾巴,形成人工黏性末端,便于DNA重组。,(2)DNA 3末端的同位素标记。,*,28,(二)碱性磷酸酶(alkaline phosphatase),能特异地切除DNA、RNA和dNTP上5-磷酸基团。,(三)多核苷酸激酶(polynuleotide kinase),又称T4多核苷酸激酶,能催化ATP的-磷酸基团转移到DNA或
11、RNA片段的5-OH末端。,*,29,重组DNA技术中常用的工具酶,第三节重组DNA技术中常用载体 Common Vectors in Recombinant DNA Technology,*,31,载体(vector)的概念,克隆载体(cloning vector),表达载体(expression vector),可使插入的外源DNA片段被转录、翻译成多肽链的载体。,是在克隆载体的基础上,增添了与宿主细胞相适应的强启动子,以及有利于表达产物分泌、分离或纯化的元件。,含有复制起始点oriC,可使插入的外源DNA序列被扩增或保存的载体。,指能携带外源DNA分子进入受体细胞进行扩增和表达的运载工具
12、。应具备的基本条件:,*,32,含有复制起始点,具有自主复制的能力;,具有较高的遗传稳定性。,拷贝数较多,易于与受体细胞的染色体DNA分开;,分子质量相对较小,以容纳较大的外源DNA;,具有一个以上的选择性遗传标记,便于重组体的筛选和鉴定;,具有多个单一酶切位点,称为多克隆位点;,载体应具备的基本条件:,*,33,重组DNA技术中常用载体:,一、质粒载体:最常用的目的基因克隆载体,粘粒载体:用于克隆大片段DNA(自习),M13噬菌体载体:用于Sanger双脱氧DNA测序(自习),二、噬菌体载体:构建基因组DNA或cDNA文库(自习),四、病毒载体:包括人或哺乳动物病毒、昆虫及植物病 毒用于在真
13、核细胞中表达目的蛋白(自习),三、人工染色体载体:用于更大DNA片段的克隆(自习),*,34,一、质粒(plasmid)载体,质粒存在于细菌染色质以外,具有自我复制能力的双链环状DNA。小的约23kb,大的数百kb。,严紧型质粒(stringent plaxmid),松弛型质粒(relaxed plaxmid),Ampr,ORI,Tetr,(一)pBR322质粒:一种克隆质粒,ORI:,Ampr,Tetr:,两个抗性基因,用于筛选阳性克隆。,Pst I,BamH I:,两个酶切位点,用于插入目的基因,复制起始点,保证高拷贝自我复制。,*,36,目的基因与 pBR322经BamH I酶切后重组如
14、何筛选得到阳性克隆?,克隆3,5,7,9,10 是阳性克隆,*,37,阳性克隆,*,38,Amp,Tet,DNA连接酶,重组质粒,目的基因,Ampr,Tetr,Pst I,目的基因与 pBR322经Pst I酶切后进行重组如何筛选得到阳性克隆?,课堂讨论,*,39,用Pst I酶切,(二)pUC质粒载体系列,Ori,分子量更小,拷贝数更高,*,40,pUC质粒载体插入了半乳糖苷酶N端肽片段的编码基因lac Z;产物肽也无活性,也不能分解培养基中的X-gal。,蓝白斑筛选,DH5a宿主菌染色体插入了半乳糖苷酶C端的肽片段的编码基因lacM15;产物肽无活性;不能分解培养基中的X-gal。,有活性
15、的半乳糖苷酶由肽和肽互补(互补)而成,可使培养基中的X-gal分解形成蓝色化合物而出现蓝色菌落。,*,41,*,42,-半乳糖苷酶(+),白色,蓝白斑筛选:,蓝色菌落:阴性克隆;白色菌落:阳性克隆,*,43,蓝白斑筛选,思考题 3,(三)其它质粒载体,1.能在体外转录克隆基因的质粒载体,由pUC系列质粒载体派生而来,带有来自噬菌体T7、SP6的启动子,为RNA聚合酶的附着提供了特异性识别位点。如pGEM-3Z/4Z.,2.穿梭质粒载体(shuttle plasmid vector),是一类人工构建的,具有两种不同复制起始点和选择标记,可在两种不同的宿主细胞中存活和复制的质粒载体。,*,44,(
16、四)TA克隆载体,许多耐热的DNA聚合酶(如Taq、Tth等)扩增时,都在PCR产物3-末端加上了A碱基。,是专为克隆PCR产物而设计的,在其MCS两侧的3-末端携带有未配对的T碱基的载体。,*,45,在连接酶的作用下可直接将PCR产物克隆到TA载体中。,二、噬菌体载体(自习),噬菌体(bacteriophage,phage),是一类细菌病毒,可用于克隆和扩增特定的DNA片段,是广泛使用的基因克隆载体。,野生噬菌体的基因组为线状双链 DNA,两端为12bp彼此完全互补,称之为 cos位点的5-单链突出黏性末端;进入宿主细胞后形成坏状双链结构,按方式及滚环方式进行复制。,感染细菌后,可进入溶菌生
17、命周期及溶源生命周期。,*,46,gt10/11系列(插入型,适用于cDNA克隆),EMBL3/4系列(置换型,适用于基因组DNA文库构建),可容纳7 kb以下的外源片段。gt10和gt11分别在阻遏剂CI基因和lacZ基因上,有供外源基因片段插入的单一内切酶位点。,可容纳923kb的外源片段。具有两个或两组内切酶位点,经酶切除去基因组中噬菌体正常生长非必需的序列,由外源基因片段取代。,(一)噬菌体载体,可插入的外源 DNA片段大,感染效率远高于质粒载体的转化效率。,*,47,EMBL3/4系列(置换型,适用于基因组DNA文库构建),gt10/11系列(插入型,适用于cDNA克隆),黏粒载体结
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 重组DNA技术 重组 DNA 技术 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5073443.html