molecular biology organon

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1、第五章分子生物学研究法本章主要内容一、重组DNA技术发展史上的重大事件二、基因操作的主要技术原理三、基因克隆的载体系统四、基因的分离与鉴定一、重组DNA技术发展史上的重大事件1.40年代确定了遗传信息的携带者，即基因的分子载体是DNA而不是蛋白质，解决了遗传的物质基础问题；2.50年代提示了DNA分子的双螺旋结构模型和半保留复制机制,解决了基因的自我复制和世代交替问题；3.50年代末至60年代，相继提出了"中心法则"和操纵子学说,成功地破译了遗传密码，充分认识了遗传信息的流动和表达。重组DNA技术历史上的主要事件基因工程的主要内容或步骤:1.

2、从生物有机体基因组中，分离出带有目的基因的DNA片段。2.将带有目的基因的外源DNA片段连接到能够自我复制的并具有选择记号的载体分子上，形成重组DNA分子。3.将重组DNA分子转移到适当的受体细胞（亦称寄主细胞）并与之一起增殖。4.从大量的细胞繁殖群体中，筛选出获得了重组DNA分子的受体细胞，并筛选出已经得到扩增的目的基因。5.将目的基因克隆到表达载体上，导入寄主细胞，使之在新的遗传背景下实现功能表达，产生出人类所需要的物质。二、基因操作的主要技术原理1．核酸的凝胶电泳将某种分子放到特定的电场中，它就会以一定的速度向适当的电极移动。某物质在电

3、场作用下的迁移速度叫作电泳的速率，它与电场强度成正比，与该分子所携带的净电荷数成正比，而与分子的磨擦系数成反比（分子大小、极性、介质的粘度系数等）。在生理条件下，核酸分子中的磷酸基团是离子化的，所以，DNA和RNA实际上呈多聚阴离子状态（Polyanions）。将DNA、RNA放到电场中，它就会由负极→正极移动。在凝胶电泳中，一般加入溴化乙锭（EB）染色，此时，核酸分子在紫外光下发出荧光，肉眼能看到约50ngDNA所形成的条带。2．核酸的分子杂交技术在大多数核酸杂交反应中，经过凝胶电泳分离的DNA或RNA分子，都是在杂交之前，通过毛细管作用或

4、电导作用按其在凝胶中的位置原封不动地"吸印"转移到滤膜上的。常用的滤膜有尼龙滤膜、硝酸纤维素滤膜，叠氮苯氧甲基纤维素滤纸（DBM）和二乙氨基乙基纤维素滤膜（DEAE）等。核酸分子杂交实验包括如下两个步骤：  将核酸样品转移到固体支持物滤膜上，这个过程特称为核酸印迹转移，主要有电泳凝胶核酸印迹法、斑点和狭线印迹法、菌落和噬菌斑印迹法  将具有核酸印迹的滤膜同带有放射性标记或其它标记的DNA或RNA探针进行杂交。所以有时也称这类核酸杂交为印迹杂交。3．细菌的转化所谓细菌转化，是指一种细菌菌株由于捕获了来自另一种细菌菌株的DNA，而导致性状特征

5、发生遗传改变的生命过程。这种提供转化DNA的菌株叫做供体菌株，而接受转化DNA的寄主菌株则称做受体菌株。大肠杆菌是最广泛使用的实验菌株。在加入转化DNA之前，必须预先用CaCl2处理大肠杆菌细胞，使之呈感受态（CompetentCells）。Mg2+对维持外源DNA的稳定性起重要作用，质粒DNA中的抗生素是筛选标记。   对绝大多数hsdR-，hsdM-突变体菌株（k12），每ugDNA可得107-108个转化子。4、分子克隆技术（1）高质量mRNA的制备应用PromegaPolyATtractmRNAIsolationSystem分离Po

6、ly(A)RNA。将BiotinylatedOligo(dT)引物与细胞总RNA共温育，加入与微磁球相连的Streptavidin，用磁场吸附与PMP相连的SA-BiotinylatedOligo(dT)-mRNA。（2）反转录成cDNA可同时在反转录系统中加入Oligo（dT）12-18-mer及随机引物R6，以保证得到全长cDNA；应选用活性较高的反转录酶（Reversetranscriptase）；应选用甲基化dCTP；应保证所获得双链cDNA的方向性。(一)、限制性核酸内切酶的概念核酸酶可分为两类：核酸外切酶（exonuclease）

7、是从核酸的一端开始，一个接一个把核苷酸水解下来；核酸内切酶(endonuclease)则从核酸链中间水解3’，5’磷酸二酯键，将核酸链切断。很多细菌和细胞中都能识别外来的核酸并将其分解，1962年发现这是因为细菌中含有特异的核酸内切酶,能识别特定的核酸序列而将核酸切断;同时又伴随有特定的核酸修饰酶,最常见的是甲基化酶,能使细胞自身核酸特定的序列上碱基甲基化,从而避免受内切酶水解,外来核酸没有这种特异的甲基化修饰,就会被细胞的核酸酶所水解.这样细胞就构成了限制一修饰体系,其功能就是保护自身的DNA,分解外来的DNA,以保护和维持自身遗传信息的稳

8、定,这对细菌的生存和繁衍具有重要意义。这就是限制性核酸内切酶名称中“限制”二字概念的由来。三.限制性核酸内切酶按酶的来源的属、种名而定，取属名的第一个字母与种名的头