分子生物学：重组DNA技术

1、(DNA克隆或分子克隆克隆或分子克隆) DNA Recombination Technique ( DNA Cloning or Molecular Clone) 第二章第二章 1944年年 O.T.Avery的肺炎球菌转化实验的肺炎球菌转化实验: 重组重组DNA技术的发展史技术的发展史 O. T. Avery（1944年）证明，遗传信息的携带者是DNA； 1953年, Watson和Crick提出了DNA分子的双螺旋结构模型 1958年,Meselson和Stahl证实了DNA的半保留复制 同年， Crick提出遗传信息传递的“中心法则” 1961年， F. Jacob和J. Monod提出

2、了操纵子模型 1966年，Nirenberg等人破译了氨基酸的64个遗传密码 1972年，P. Berg等率先完成DNA体外重组(诺贝尔化学奖) 1973年，S. Cohen等进一步实现了重组DNA的转化 1977年 美国南旧金山建立世界上第一家遗传工程公司，专门应 用重组DNA技术制造医学上重要的药物。 1980年，第一家应用重组DNA技术生产胰岛素的工厂。 1982年，美国FDA批准首例基因工程产品-人胰岛素 1997年 英国罗林研究所成功的克隆了多莉1996年7月）。 在培育多莉的过程中，科学家采用体细胞克隆技术，主要分四个步骤进行： 从一只六岁雌性的芬兰多塞特(Finn Dorset)

3、白面绵羊（称之为A）的乳腺中 取出乳腺 细胞 ，将其放入低浓度的培养液中，细胞逐渐停止分裂，此细胞称 之为供体细胞。 从一头苏格兰黑面母绵羊（称之为B）的 卵巢 中取出未 受精 的卵细胞，并 立即将 细胞核除去，留下一个无核的卵细胞，此细胞称之为受体细胞。 利用电脉冲方法，使供体细胞和受体细胞融合，最后形成融合细胞。电脉 冲可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应，使融合细胞也能像受精卵 一样进行细胞分裂、分化，从而形成 胚胎 细胞。 将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊（称之为C）的子宫内，胚胎细 胞进一步分化和发育，最后形成小绵羊多莉。 换言之，多莉有三个母亲：它的“基因母亲”是芬兰多塞

4、特白面母绵羊（A）； 科学家取这头绵羊的乳腺细胞，将其细胞核移植到第二个“借卵母亲” 一个剔除细胞核的苏格兰黑脸羊（B）的卵子中，使之融合、分裂、发育成胚 胎；然后移植到第三头羊（C）“代孕母亲”子宫内发育形成多莉。 相关概念相关概念 DNA克隆克隆 工具酶工具酶 目的基因目的基因 基因载体基因载体 基本原理基本原理 重组重组DNA技术与医学的关系技术与医学的关系 主要内容：主要内容： 第一节第一节、重组、重组DNA技术相关概念技术相关概念 Concept Associated to Recombinant DNA Technology 克隆克隆(clone):是指从一个共同祖先无性繁殖下来的

5、一 群遗传上同一的DNA分子、细胞或个体所组成的群体 获取同一拷贝的过程称为克隆化获取同一拷贝的过程称为克隆化(cloning)， 即无性繁殖。即无性繁殖。 （一）（一） DNA克隆克隆 技术水平：技术水平：分子克隆分子克隆(molecular clone) （即（即DNA 克隆）克隆） 细胞克隆细胞克隆 个体克隆（动物或植物）个体克隆（动物或植物） 是在体外体外将不同来源的特异基因或特异基因或DNADNA片段片段插入 病毒、质粒或其它载体载体分子，构建重组DNA分子，然后 将重组DNA导入到合适的受体细胞受体细胞中，使其在细胞中扩 增和繁殖（称之为“克隆”），筛选筛选出含有目的基因 的转化子

6、细胞，再进行扩增、提取获得大量同一DNA分 子(recombinant DNA, chimera DNA） ，即DNA克隆， 因此DNA重组技术又称为DNA克隆（DNA cloning）。 DNA克隆克隆 (二二)目的基因目的基因 进行DNA重组的目的主要有两方面： 分离获得某一感兴趣的基因或分离获得某一感兴趣的基因或DNA 获得感兴趣基因的表达产物（蛋白质）获得感兴趣基因的表达产物（蛋白质） 这些使我们感兴趣的基因或使我们感兴趣的基因或DNA序列序列就是目的基因(target DNA)。 目的基因有两种类型： cDNA(complementary DNA):在体外经反转录合 成的与mRNA互

7、补的DNA。 基因组DNA(Genomic DNA):代表一个细胞或生物 体整套遗传信息的所有DNA序列。 (三三)载体载体 一.表达载体(expression vector): 为使插入的外源为使插入的外源DNA序列可转录翻译成序列可转录翻译成 多多 肽链而特意设计的载体称为肽链而特意设计的载体称为表达载体表达载体。 二.克隆载体(Cloning vector): 为使插入的外源为使插入的外源DNA序列被扩增而特意设序列被扩增而特意设 计的载体称为计的载体称为克隆载体克隆载体。 第二节第二节 重组重组DNA技术操作的基本过程技术操作的基本过程 基本原理基本原理 目的基因的获取目的基因的获取

8、DNA导入受体细胞导入受体细胞外源基因与载体的连接外源基因与载体的连接 克隆载体的选择和构建克隆载体的选择和构建 重组体的筛选重组体的筛选 克隆基因的表达克隆基因的表达 重组重组DNADNA技术操作过程可形象归纳为：技术操作过程可形象归纳为： 分分 分离目的基因分离目的基因 切切 限制酶切目的基因与载体限制酶切目的基因与载体 接接 拼接重组体拼接重组体 转转 转入受体细胞转入受体细胞 筛筛 筛选重组体筛选重组体 以以 质质 粒粒 为为 载载 体体 的的 DNA 克克 隆隆 过过 程程 第三节第三节 重要的工具酶重要的工具酶 工工 具具 酶酶功功 能能 限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶识别特异序

9、列，切割识别特异序列，切割DNA DNA连接酶连接酶催化催化DNA中相邻的中相邻的5 磷酸基和磷酸基和3 羟基末端之间形成磷酸羟基末端之间形成磷酸 二酯键，使二酯键，使DNA切口封合或使两个切口封合或使两个DNA分子或片段连接分子或片段连接 DNA聚合酶聚合酶合成双链合成双链cDNA分子或片段连接分子或片段连接 缺口平移制作高比活探针缺口平移制作高比活探针 DNA序列分析序列分析 填补填补3 末端末端 Klenow片段片段又名又名DNA聚合酶聚合酶I大片段，具有完整大片段，具有完整DNA聚合酶聚合酶I的的53 聚合、聚合、35 外切活性，而无外切活性，而无53 外切活性。常用于外切活性。常用于

10、 cDNA第二链合成，双链第二链合成，双链DNA 3 末端标记等末端标记等 反转录酶反转录酶合成合成cDNA 替代替代DNA聚合酶聚合酶I进行填补，标记或进行填补，标记或DNA序列分析序列分析 多聚核苷酸激酶多聚核苷酸激酶催化多聚核苷酸催化多聚核苷酸5 羟基末端磷酸化，或标记探针羟基末端磷酸化，或标记探针 末端转移酶末端转移酶在在3 羟基末端进行同质多聚物加尾羟基末端进行同质多聚物加尾 碱性磷酸酶碱性磷酸酶切除末端磷酸基切除末端磷酸基 一一.限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(restriction endonuclease) 限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(restriction endon

11、uclease, RE)是识别是识别DNA的特异序列的特异序列, 并在识别位点或其并在识别位点或其 周围切割双链周围切割双链DNA的一类内切酶。的一类内切酶。 GGATCC CCTAGG G CCTAG GATCC G Bam H 定义：定义： 第一个字母取自产生该酶的细菌属名，用大写；第一个字母取自产生该酶的细菌属名，用大写； 第二、第三个字母是该细菌的种名，用小写；第二、第三个字母是该细菌的种名，用小写； 第四个字母代表株；第四个字母代表株； 用罗马数字表示发现的先后次序。用罗马数字表示发现的先后次序。 命名：命名： Hin d 属属 系系 株株 序序 Haemophilus influe

12、nzae d株株 流感嗜血杆菌流感嗜血杆菌d株的第三种酶株的第三种酶 、（基因工程技术中常用（基因工程技术中常用型）型） 分类：分类： 型限制性核酸内切酶的作用特点型限制性核酸内切酶的作用特点 回文结构回文结构(palindrome) 大部分型限制酶能够识别由4个8个核苷酸组成的特定序列。 型酶识别具有回文结构的核苷酸序列（图2-2）。“回文”意 为顺读和倒读都一样的词语 切口切口 ：平端切口平端切口、粘端切口粘端切口 Bam H GTC CAG G CCTAG GATCC G GGATCC CCTAGG Hind GTCGAC CAGCTG GAC CTG 平端切口平端切口 粘端切口粘端切口

13、 来源不同的限制酶，但能识别和切割来源不同的限制酶，但能识别和切割 同一位点，这些酶称同一位点，这些酶称同功异源酶同功异源酶。 GGATCC CCTAGG G CCTAG GATCC G Bam H GGATCC CCTAGG G CCTAG GATCC G Bst 同功异源酶：同功异源酶： 有些限制性内切酶虽然识别序列不完全有些限制性内切酶虽然识别序列不完全 相同，但切割相同，但切割DNA后，产生相同的粘性末端，后，产生相同的粘性末端， 称为同尾酶。这两个相同的粘性末端称为配称为同尾酶。这两个相同的粘性末端称为配 伍未端伍未端(compatible end)。 GGATCC CCTAGG A

14、GATCT TCTAGA G CCTAG GATCC G A TCTAG GATCT A 同尾酶同尾酶 名称名称 识别序列及切割位点识别序列及切割位点名称识别序列及切割点名称识别序列及切割点 切割后产生切割后产生突出末端突出末端: BamH 5GGATCC.3GATCC.3 Bgl 5AGATCT.3GATCT.3 EcoR EcoR 5GAATTC.3AATTC.3 Hind Hind 5AAGCTT.3AGCTT.3 Hpa Hpa 5CCGG.3CGG.3 Mbo Mbo 5GATC.3GATC.3 Nde Nde 5GATATG.3TATG.3 切割后产生切割后产生3突出末端突出末端:

15、 Apa 5GGGCCC.3C.3 Hae 5PuGCGCPy.3Py.3 Kpn 5GGTACC.3C.3 Pst 5CTGCAG.3G.3 Sph 5GCATGC.3C.3 切割后产生平末端切割后产生平末端: Alu 5AGCT.3CT.3 EcoR 5GATATC.3ATC.3 Hae Hae 5GGCC.3CC.3 Pvu Pvu 5CAGCTG.3CTG.3 Sma Sma 5CCCGGG.3GGG.3 限制性内切核酸酶限制性内切核酸酶 二、二、DNA连接酶连接酶(基因工程的基因工程的“缝纫针缝纫针”) ： 1. T4噬菌体DNA连接酶：两个不同片段双链DNA存在 互补粘性末端（Km

16、=0.6mol/L)或平末端(Km=50mol/L)。 DNA连接反应都是由T4DNA连接酶介导 2. 大肠杆菌DNA连接酶:不能催化平末端DNA分子的 连接 三、三、DNA聚合酶聚合酶 1.大肠杆菌DNA聚合酶I及其大片段(Klenow片段): 大 肠杆菌DNA聚合酶I具有三种酶活性。 Klenow片段具有二 种酶活性（去除5 3外切酶活性）。 2. Taq DNA聚合酶: 耐热（75-80），分子量65kD, 也具5 3外切酶活性。 反转录酶(RDDP):多功能酶，无3 5DNA外切酶活 性，具有3 5RNA外切酶活性。 工工 具具 酶酶功功 能能 限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶识别特异

17、序列，切割识别特异序列，切割DNA DNA连接酶连接酶催化催化DNA中相邻的中相邻的5 磷酸基和磷酸基和3 羟基末端之间形成磷酸羟基末端之间形成磷酸 二酯键，使二酯键，使DNA切口封合或使两个切口封合或使两个DNA分子或片段连接分子或片段连接 DNA聚合酶聚合酶合成双链合成双链cDNA分子或片段连接分子或片段连接 缺口平移制作高比活探针缺口平移制作高比活探针 DNA序列分析序列分析 填补填补3 末端末端 Klenow片段片段又名又名DNA聚合酶聚合酶I大片段，具有完整大片段，具有完整DNA聚合酶聚合酶I的的53 聚合、聚合、35 外切活性，而无外切活性，而无53 外切活性。常用于外切活性。常用

18、于 cDNA第二链合成，双链第二链合成，双链DNA 3 末端标记等末端标记等 反转录酶反转录酶合成合成cDNA 替代替代DNA聚合酶聚合酶I进行填补，标记或进行填补，标记或DNA序列分析序列分析 多聚核苷酸激酶多聚核苷酸激酶催化多聚核苷酸催化多聚核苷酸5 羟基末端磷酸化，或标记探针羟基末端磷酸化，或标记探针 末端转移酶末端转移酶在在3 羟基末端进行同质多聚物加尾羟基末端进行同质多聚物加尾 碱性磷酸酶碱性磷酸酶切除末端磷酸基切除末端磷酸基 第四节第四节 常用载体常用载体 定义定义 载体是携带目的基因进入宿主细胞扩增和表达的工具。具备的条件载体是携带目的基因进入宿主细胞扩增和表达的工具。具备的条件

19、: 具有自主复制能力具有自主复制能力 有多个单一限制性内切酶的酶切位点（有多个单一限制性内切酶的酶切位点（MCS） 具有选择性遗传标记具有选择性遗传标记 分子量小分子量小 拷贝数高（拷贝数高（10个个200个个/细胞）细胞） 具有较高的遗传稳定性。具有较高的遗传稳定性。 常用载体常用载体: 质粒质粒DNA 噬菌体噬菌体DNA 病毒病毒DNA EcoR Sac Kpn Sma BamH Xba Sal Pst Sph Hind pUC19 (2 686bp) AmprLacZ Ori ori pUC19质粒载体图 1.1.质粒质粒 (plasmid):是细菌内携带的染色体外的小型双链环状是细菌内

20、携带的染色体外的小型双链环状DNADNA， 能独立进行复制。能独立进行复制。 特点特点: : 1.分子量相对较小能在细菌内稳定存在，能在宿主细胞内独立自分子量相对较小能在细菌内稳定存在，能在宿主细胞内独立自 主复制；有较高的拷贝数。主复制；有较高的拷贝数。 2.具有一个以上的遗传标志，便于在宿主细胞进行选择。具有一个以上的遗传标志，便于在宿主细胞进行选择。 3.具有多个限制性酶的单一切口，称为多克隆位点。便于外源基因的插入。具有多个限制性酶的单一切口，称为多克隆位点。便于外源基因的插入。 常用质粒载体常用质粒载体 （一）（一） pBR322质粒：由一系列大肠杆菌质粒质粒：由一系列大肠杆菌质粒D

21、NA 通过重组技术构建成，长度为通过重组技术构建成，长度为4.36kb，特点：，特点： （1）含有复制起始点和复制调节信号；）含有复制起始点和复制调节信号； （2）有单个）有单个EcoRI酶切位点，可切开插入目的基因；酶切位点，可切开插入目的基因； （3）有抗四环素基因）有抗四环素基因Ter+和抗氨苄青霉素基因和抗氨苄青霉素基因 Amp+，便，便 于重组体细胞的筛选。于重组体细胞的筛选。 1.抗药性标记选择抗药性标记选择 （二）（二） pUC系列载体系列载体: 由由pBR质粒与质粒与M13噬菌体构建而成，长度为噬菌体构建而成，长度为2.674kb，特点：，特点： 具有更小的分子量和更高的拷贝数

22、。具有更小的分子量和更高的拷贝数。 “蓝白斑蓝白斑”筛选筛选: pUC载体中的载体中的LacZ 基因可编码基因可编码-半乳糖苷酶半乳糖苷酶 （-Gal）N端的端的-肽链，该肽链，该-肽与宿主细胞肽与宿主细胞(如如E.coli JM109）中）中F 因子上的因子上的LacZ M15基因（基因（-肽缺陷型）的产物互补，产生完整的、肽缺陷型）的产物互补，产生完整的、 有活性的有活性的-半乳糖苷酶，分解生色底物（半乳糖苷酶，分解生色底物（X-gal）形成蓝色菌落。当）形成蓝色菌落。当 外源基因插入外源基因插入MCS后，后，LacZ -肽基因的读码框被破坏，不能合成完肽基因的读码框被破坏，不能合成完 整

23、的整的-半乳糖苷酶分解底物半乳糖苷酶分解底物X-gal，菌落呈白色。称为，菌落呈白色。称为“蓝白斑蓝白斑”筛筛 选。选。 EcoR Sac Kpn Sma BamH Xba Sal Pst Sph Hind pUC19 (2 686bp) AmprLacZ Ori ori pUC19质粒载体图 3根据根据-半乳糖苷酶显色反应筛选半乳糖苷酶显色反应筛选 : Am N2H (三）其它质粒载体 1.能在体外转录克隆基因的载体 2.穿梭质粒载体 (四）T-A克隆载体 噬菌体载体 粘粒载体粘粒载体 人工染色体载体人工染色体载体 病毒载体病毒载体 主要用于真核生物基因文库构建主要用于真核生物基因文库构建

24、自学：自学： 第五节第五节 目的基因的获取和体外重组目的基因的获取和体外重组 1.1. 化学合成法：化学合成法： 2.2. 基因组基因组DNADNA文库文库(genomic DNA library)(genomic DNA library) 3.3. cDNAcDNA文库文库(cDNA library)(cDNA library) 4.4. 聚合酶链反应聚合酶链反应(polymerase chain reaction, PCR)(polymerase chain reaction, PCR) 一一.目的基因的获取目的基因的获取: 1.1.化学合成法获取目的基因化学合成法获取目的基因 由已知氨基

25、酸序列推测可能的由已知氨基酸序列推测可能的DNA序列。序列。 组织或细胞染色体组织或细胞染色体DNA 基因片断基因片断 克隆载体克隆载体 重组重组DNA分子分子 含重组分子的转化菌含重组分子的转化菌 限制性内切酶限制性内切酶 受体菌受体菌 基因组基因组DNA文库文库 存在于转化细胞内存在于转化细胞内 由克隆载体所携带的所由克隆载体所携带的所 有基因组有基因组DNA的集合的集合 2.从基因组从基因组DNA文库获取目的基因文库获取目的基因 基因组基因组DNA(genomic DNA): 指代表一个细胞或生物体整指代表一个细胞或生物体整 套遗传信息的所有套遗传信息的所有DNA序列序列 构建基因组DN

26、A文库的基本过程 mRNA cDNA 双链双链cDNA 重组重组DNA分子分子 cDNA文库文库 反转录酶反转录酶 载体载体 受体菌受体菌 复制复制 3. 从从cDNA文库获取目的基因文库获取目的基因 逆转录酶逆转录酶 A A A A T T T T AAAA SISI核酸酶核酸酶 DNA聚合酶聚合酶 碱水解碱水解 T T T T cDNA:指经反转录合成的、与指经反转录合成的、与RNA (mRNA或病毒或病毒RNA)互补的单互补的单 链链DNA。以单链。以单链cDNA为模板、经聚合反应可合成双链为模板、经聚合反应可合成双链cDNA 基因组文库和cDNA文库的比较 二二. .外源基因与载体的连

27、接外源基因与载体的连接: :体外重组体外重组 DNA体外重组本质上是一个酶促反应过程，在DNA连 接酶的催化作用下，将外源DNA分子与载体DNA分子连 接成一个重组分子的过程。 连接方式: （一）黏性末端连接 （二）平末端连接 （三）同聚物加尾连接 （四）人工接头连接 （五）T-A克隆 Bam H切割反应切割反应 GGATCC CCTAGG T4 DNA连接酶连接酶 15C GATCC G G CCTAG 目的基因用目的基因用 Bam H切割切割 G CCTAG G CCTAG G CCTAG G CCTAG GATCC G GATCC G GATCC G GATCC G 载体载体DNA用用B

28、am H切割切割 G CCTAG G CCTAG G CCTAG G CCTAG GATCC G GATCC G GATCC G GATCC G 重组体重组体 G CCTAG G CCTAG GATCC G GATCC G G CCTAG G CCTAG GATCC G GATCC G 载体自连载体自连 目的基因自连目的基因自连 同一限制酶切位点连接同一限制酶切位点连接 1.粘性末端连接粘性末端连接 不同限制酶切位点的连接不同限制酶切位点的连接 G CTTAA A TCTAG AATTC G GATCT A GAATTC CTTAAG AGATCT TCTAGA Eco R切割位点切割位点Bg

29、 l切割位点切割位点 AATTC G A TCTAG AATTC G GATCT A AATTC G A TCTAG EcoR+ Bg l 双酶切双酶切 Eco R+ Bg l 双酶切双酶切 G CTTAA A TCTAG AATTC G GATCT A T4 DNA连接酶连接酶 15C 重组体重组体 目的基因目的基因 载体载体 限制性内切酶限制性内切酶 限制性内切酶限制性内切酶 T4 DNA连接酶连接酶 15C 重组体重组体 载体自连载体自连 目的基因目的基因 自连自连 2.2.平端连接平端连接 DNA连接 酶 同聚物尾巴 同聚物加尾法连接重组DNA分子 3.3.同聚物加尾连接同聚物加尾连接

30、: :在末端转移酶的作用下，在在末端转移酶的作用下，在DNADNA片段末端加上同片段末端加上同 聚物序列、制造出粘性末端，再进行粘端连接。聚物序列、制造出粘性末端，再进行粘端连接。 利用人工合成的接头连接重组DNA分子 4.4.人工接头人工接头(linker)(linker)连接连接: :由平端加上新的酶切位点，再用限制由平端加上新的酶切位点，再用限制 酶切除产生粘性末端，而进行粘端连接酶切除产生粘性末端，而进行粘端连接 5.T-A克隆 T-A克隆策略是一种直接将PCR产物插入到 载体中的方法。 一、重组一、重组DNADNA分子的导入分子的导入 选定的受体细胞应具备的条件： 1. 易于接纳重组

31、DNA分子导入； 2.对载体的复制、扩增和表达无严格限制； 3.不存在特异性降解外源DNA的酶系统；不对外源 DNA进行修饰；能表达重组体分子所提供的某种表 型特征。 常用的导入方法常用的导入方法: : （一）转化（transformation） （二）转染（transfection） （三）感染（infection） 第六节第六节 重组重组DNA分子的导入和筛选与鉴定分子的导入和筛选与鉴定 1.氯化钙法：氯化钙法：细菌处于低温、细菌处于低温、 低渗低渗CaCl2溶液中，菌细胞溶液中，菌细胞 壁通透性增加，菌体膨胀成壁通透性增加，菌体膨胀成 球形，经短暂热休克后重组球形，经短暂热休克后重组 D

32、NA易进入易进入 2.电穿孔法：电穿孔法：除特殊仪器外除特殊仪器外 比氯化钙法更简单，使用时比氯化钙法更简单，使用时 注意电场强度、电脉冲长度、注意电场强度、电脉冲长度、 DNA浓度等参数。浓度等参数。 （一）转化（一）转化（transformationtransformation） 50-100mmol/L CaCl2 （二）转染（二）转染 将表达载体导入真核细胞的过程将表达载体导入真核细胞的过程 方法：方法： 磷酸钙转染磷酸钙转染 DEAE葡聚糖介导转染葡聚糖介导转染 电穿电穿孔孔 :操作简单且转染效率高，几乎可转染任何细胞 用于瞬时表达或稳定表达。但是它需要专门仪器，确定最 佳实验条件。

33、 脂质体转染脂质体转染 :脂质体（liposomes）是一种人造类脂膜. 用脂质体包裹DNA，瞬时表达和稳定表达，操作简单，转 染效率高，重复性好，且毒性低、包装容量大，昂贵。 显微注射显微注射:转染效率高，但需要一定的仪器和操作 技巧。主要用于稳定表达 （三）感染（infection） 感染是指以人工改造的噬菌体或病毒为载体构 建的重组体DNA，经体外包装体外包装成具有感染性的噬菌 体颗粒和病毒颗粒后，借助噬菌体或病毒的外壳蛋 白将重组DNA注入细菌或真核细胞。 感染的效率很高，但重组体DNA需经过较为复 杂的体外包装过程。 (一）根据重组载体的遗传表型进行筛选 1根据载体的抗药性标记筛选

34、2根据载体的抗药性标记插入失活选择 3根据-半乳糖苷酶显色反应筛选 4根据插入的外源基因性状进行筛选 (二）限制性核酸内切酶酶切鉴定 （三）核酸分子杂交法 （四）PCR法 （五）免疫化学检测法 ： 二二.重组体的筛选与鉴定重组体的筛选与鉴定 1.抗药性标记选择抗药性标记选择 Ampr Tetr BamH位 点 BamH酶切 BamH酶 切 DNA连接酶 目的DNA 重组质粒 大肠杆菌 含Amp平板 含Amp平板 含Tet平板 2.抗药性标记插入失活选择 3根据根据-半乳糖苷酶显色反应筛选半乳糖苷酶显色反应筛选 : Am N2H 4根据插入的外源基因性状进行筛选 如把酵母基因组DNA随机切割后插

35、入到 质粒载体中，然后将重组质粒转化到组氨酸 缺陷型大肠杆菌细胞中，并在无组氨酸的培 养基中培养。这样只有含酵母组氨酸基因并 获得表达的转化菌才能在无组氨酸的培养基 中生长。 （二）.限制性核酸内切酶酶切鉴定 （三）.核酸分子杂交法: （四）.PCR法 某些载体的MCS两侧存在保守的序列，如 pGEM系列载体的MCS两侧是T7及SP6启 动子序列，可根据此序列设计引物，对提 取的重组质粒进行PCR扩增。 如果已知目的基因的全序列或其两端的序 列与全长，可设计合成一对引物，以转化 菌的质粒DNA为模板进行PCR扩增，若 PCR产物与目的基因的预期长度相一致， 那么即可初步筛选出含重组体的阳性菌落

36、。 鸡的鸡的肌球蛋白的克隆和检出肌球蛋白的克隆和检出 A C T G A A G G C T 标准：选择标志，强启动子标准：选择标志，强启动子 ，翻译调控序列，多接头，翻译调控序列，多接头 克隆位点克隆位点 外源基因在原核细胞中的表达：外源基因在原核细胞中的表达： 1 1融合型表达蛋白融合型表达蛋白 所谓融合型表达是指将外源目的所谓融合型表达是指将外源目的 基因与另一基因相拼接构建成融合基因进行表达。基因与另一基因相拼接构建成融合基因进行表达。 2 2非融合型表达蛋白非融合型表达蛋白 3 3分泌型表达蛋白分泌型表达蛋白 利用分泌型表达载体，需要在信利用分泌型表达载体，需要在信 号肽的帮助下进行

37、。号肽的帮助下进行。4 4包涵体包涵体 1. 原核表达体系原核表达体系 第七节第七节 克隆基因的表达克隆基因的表达 E.coli表达体系的不足：表达体系的不足： 不宜表达真核基因组不宜表达真核基因组DNA； 不能加工表达的真核蛋白质；不能加工表达的真核蛋白质； 表达的蛋白质常形成不溶性包涵体表达的蛋白质常形成不溶性包涵体(inclusion body) ； 很难表达大量可溶性蛋白很难表达大量可溶性蛋白 优点：优点：可表达克隆的可表达克隆的cDNA及真核基因组及真核基因组DNA 可适当修饰表达的蛋白质可适当修饰表达的蛋白质 表达产物分区域积累表达产物分区域积累 缺点：缺点：操作技术难、费时、经济

38、操作技术难、费时、经济 2.2.真核表达体系（酵母、昆虫、乳类动物细胞）真核表达体系（酵母、昆虫、乳类动物细胞） 真核表达载体大多是穿梭载体, 通常包括以下元件： 1启动子 包括SV40、CMV、RSV及LTR等。 2增强子 3剪接信号 4终止信号和PolyA化信号 5遗传选择标记 ：胸苷激酶基因（tk）、二氢叶 酸还原酶基因（dhfr）、氯霉素乙酰转移酶基因 （cat）、新霉素抗性基因（neor）等。 新霉素抗性选择系统 新霉素的类似物G418（geneticin）对真 核和原核细胞均有毒性。表达载体中携带的 neor基因编码的磷酸转移酶能使G418失活， 所以当真核细胞中导入了含neor基

39、因的载体 后，转染细胞就可以在含有G418的培养基中 生长而得以筛选。该选择系统适用于所有真 核细胞。 重组重组DNA技术与医学技术与医学 的关系非常密切并前景远大的关系非常密切并前景远大 DNA Recombination Technique is Closly Related with Medicine and has a Good Perspective 重组重组DNA医药产品医药产品 产产 品品功功 能能 组织胞浆素原激活剂组织胞浆素原激活剂抗凝抗凝 血液因子血液因子VIII促进凝血促进凝血 颗粒细胞颗粒细胞-巨噬细胞集落剌激因子巨噬细胞集落剌激因子剌激白细胞生成剌激白细胞生成 促红细

40、胞生成素促红细胞生成素剌激白细胞生成剌激白细胞生成 生长因子生长因子(bFGF, EGF)刺激细胞生长与分化刺激细胞生长与分化 生长素生长素治疗侏儒症治疗侏儒症 胰岛素胰岛素治疗糖尿病治疗糖尿病 干扰素干扰素( 1b, 2a, 2b, )抗病毒感染及某些肿瘤抗病毒感染及某些肿瘤 白细胞介素白细胞介素激活、剌激各类白细胞激活、剌激各类白细胞 超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶抗组织损伤抗组织损伤 单克隆抗体单克隆抗体 利用其结合特异性进行诊断试验、肿利用其结合特异性进行诊断试验、肿 瘤导向治疗瘤导向治疗 乙肝疫苗乙肝疫苗(CHO, 酵母酵母)预防乙肝预防乙肝 口服重组口服重组B亚单位菌体霍乱菌苗亚单位菌体霍乱菌苗预防霍乱预防霍乱 重组重组DNA技术操作的主要步骤技术操作的主要步骤 载体载体 质粒质粒噬菌体噬菌体病毒病毒 目的基因（外源基因）目的基因（外